給排水管道頂管施工關鍵技術

葉繼紅

（中鐵十六局集團有限公司，北京 100018）

1 工程概況

在南寧市安武大道（秀峰路—朝陽溪污水廠）污水管工程中，南、北兩側非機動車道下已建有污水管，且該路段的污水在秀峰路與安武大道交叉口處排往秀峰路污水管。但目前秀峰路無現狀道路及現狀污水管，造成安武大道污水管無排水出路，因此需新建污水管。

本項目新建的污水管布置在道路北側規劃綠化帶或道路紅線外，污水管管徑分別為0.8，0.5m，管徑0.8m采用機械頂管施工，管徑0.5m采用開槽施工。

2 給排水管道頂管施工特點及應用

2.1 給排水管道中頂管施工特點

頂管施工技術是先進的地下管道施工技術。因頂管施工可采用非開挖技術實現給排水管道在建筑物、道路或河流下的穿越，施工過程中占地面積小，可減少對既有建筑或道路的破壞，不僅能加快施工進度、縮短工期、減少施工成本和資金的投入，還能避免施工過程中對交通運輸和周邊居民生活的影響。

此外，頂管施工技術產生噪聲小、粉塵密度低，有利于減少地下給排水管道施工過程中對周邊環境的污染，對周邊居民及施工人員的身體健康影響較小。

2.2 給排水管道中頂管施工技術的應用

給排水管道的頂管施工技術主要應用于繁華地段施工、市政管網建設及舊城改造等施工環境中。在城市中人群流量大的繁華地段及交通流量大的地區給排水管道施工中，采取頂管施工技術可以避免地面開挖，不破壞已有道路，從而確保交通的正常通行，緩解交通壓力。

3 給排水管道頂管施工技術流程

3.1 泥水平衡頂管施工流程

本工程采用泥水機械頂管施工。泥水平衡頂管施工流程如圖1所示。

圖1 泥水平衡頂管施工流程

3.2 千斤頂的選用

本工程頂管施工時，擬選用2臺200t的千斤頂進行頂進，要求將頂力控制在1 400～2 000kN。根據現場實際情況，800mm頂管頂進長度L取89m；管外壁與土的單位面積平均摩阻力f取4kN/m2；管外徑Dg取1.02m；平衡控制土壓力P取200kN/m2。頂管頂力計算如下：

經計算，Fp=1 461kN。因此，依據計算公式、頂管尺寸、外界條件等因素，本工程800mm直徑頂管擬采用2臺200t液壓千斤頂提供推力。

4 給排水管道中頂管施工技術要點

4.1 頂進管選用

頂管施工技術涉及許多領域的相關知識，施工過程較復雜，頂進管的選擇對于給排水管道中頂管施工的順利進行十分重要。在選擇頂進管時，對材質、長度、承載力及直徑等要求十分嚴格。常用的頂進管是鋼筋混凝土管，但在腐蝕程度高的地下環境中，鋼筋混凝土管的使用壽命將極大降低，因此，要結合周邊的地質環境合理選擇頂進管，保證給排水管道的使用壽命，減少后期維護成本。

頂進管的內徑需嚴格按照施工方案進行確定，外徑可根據現場實際情況進行選擇，確保施工順利進行。

4.2 頂管井選用

給排水管道施工中常用的頂管井結構主要是鋼筋混凝土結構，施工過程中需用到工作井和接收井。頂管井的形狀受其結構的影響，如單孔井常為圓形、正方形或矩形。

頂管井的形狀決定其能承受多大的作用力，不同形狀頂管井承受力的大小為：圓形＞正方形＞矩形。當頂管井需要承受的作用力較大時，可在井內設置內撐，以保證結構的穩定。

4.3 施工前準備

給排水管道施工工藝復雜，對施工質量要求高，具體要求如下。

1）施工準備階段要詳細研究了解施工圖紙內容，明確軸線、高程等標注事項。

2）施工前完成相關資料的準備工作，結合現場實際情況做好施工方案的編制。

3）做好現場設備的安裝，確保設備滿足規范要求，設備使用前需做好相應的檢測和加固工作，對主要的設備如頂管設備、液壓千斤頂等進行性能檢測。

4）施工材料要準備充足，避免或減少因材料不足或質量不符對施工過程的影響。

5）根據設計圖紙和施工方案做好施工場地的位置確定，保證給排水頂管施工的順利進行。

4.4 頂管施工

頂管施工要依據施工方案的要求，借助頂進設備將頂管送至規定位置。給排水頂管施工前要做好工作井和接收井的設置，以確保工作井能滿足千斤頂的使用要求。不僅如此，頂進過程中由機頭控制方向，將準備好的頂管推進指定位置，將前端土體排出。

5 施工注意事項

5.1 壓漿

5.1.1 泥漿套的利用

給排水管道的頂管施工過程可利用泥漿套減少推進過程的阻力，其在施工過程中也可起到支撐作用。泥漿套可采用觸變泥漿制成，在頂管過程中將減阻泥漿注入管道外壁。在施工過程中，要關注尾端壓漿工作，管道的中部管節要及時進行補漿。

5.1.2 管道壓漿

管道的壓漿過程可有效避免施工產生的地面沉降，在頂管施工完成后可在頂管外壁噴射水泥漿，噴漿設備可采用高壓注漿機。灌注漿液可采用1∶1水灰比的水泥砂漿，通過加入對鋼筋混凝土沒有侵蝕作用的外加劑，可提高漿液的流動性，利于灌漿。灌漿過程中設置的壓力由小到大逐漸增加，孔口灌漿壓力值可設置為200kPa。

5.1.3 灌漿

若使用充填壓入式的灌漿方式，則需先進行下游孔的灌漿后，再進行上游孔的灌漿。灌漿孔的次序要提前劃分，施工中必須按照順序進行，避免對工程質量造成影響。在設計灌漿壓力下，當單位吸漿量＜0.12（或0.14）L/min，繼續施灌30（或60）min，即可結束。

灌漿流程結束后要采用木塞封閉。當漿液滿足終凝條件時，取出木塞并采用M10水泥砂漿繼續灌實，結束后表面抹平。頂管施工前每節管道須預留灌漿孔，并預先封堵，在實施回填灌漿前將各預留灌漿孔打開。灌漿孔的灌漿過程必須連續，中間不能間斷。

5.2 糾偏

給排水管道的頂進路線必須與施工方案的路線相一致，利用監測儀器和檢測設備對施工中可能存在的問題進行實時監測分析，出現的問題和偏差要及時給予糾正。頂管的頂進頻率一般是30min/次，每次頂進1m的距離，每頂進1個管節就要測量1次軸線，檢測中心線是否符合要求，必要時進行多次復測，可利用激光儀和鉛錘測量，從而保證中心線的精度，避免產生偏差。

為保障周邊環境的安全，本工程采用精密水準儀進行地面沉降監測。在主要行車道及周邊地面布設觀測點，每20m布置1條橫測線。將觀測點定期觀測的數據與初始數據相比較，沉降值與允許沉降值接近時需進行地層加固。

5.3 進出洞

給排水管道中頂管施工的工作井預留洞口直徑比管節外直徑大，以保證頂管的出洞。頂管施工完成后要對產生的間隙進行封閉，封閉的方式可采用洞口止水法。

5.4 防水加固

復雜地質條件下的給排水管道施工難度較大，特別是含水率大、土質疏松、易塌方等地區，要避免頂管施工過程中砂石的涌入，因此要做好防水和加固工作。

6 結語

給排水管道頂管施工技術是較先進、科學的施工技術，既能提高施工效率，縮短工期，降低施工成本，又能減少對現有建筑物和設施的破壞，保證交通運輸的正常運行，從而降低施工噪聲和粉塵的形成，避免對周邊居民日常生活的影響。本工程采用泥水平衡頂管掘進機進行給排水管道的頂進工作，可降低施工過程中對周圍土體的擾動，減少對地面沉降和隆起的影響，對頂管施工技術在給排水管道中的運用和發展起到良好的促進作用。