市政工程污水頂管施工技術的探討

柯慶忠

(福建省龍祥建設集團有限公司，福建 福州 350300)

1 工程概況

項目位于廈門市同安區西柯街(414縣道與 G15沈海高速交叉口至西洲路段)。其中一段污水管道AK0+000～AK0+113.8采用頂管施工，全長113.8 m，頂管井采用沉井工藝，接收井使用現狀西柯污水處理廠進水井。管材采用頂管專用DN1000Ⅲ鋼筋混凝土管，管節標準長度2.5 m，接口方式采用F型承插口。頂管采用泥水平衡法頂進，埋深約8 m。

2 頂管施工技術關鍵節點

2.1 工作井與現狀進水井口取孔及加固施工技術

工作井的位置地面地下管線較少且周邊無建筑物，井底深約9.5 m，因此本段采用排水下沉施工，井四周邊布設4口(D300 mm)降水井，同時在井內布置集水井以降低地下水位。沉井下沉過程中采用對稱取土，每層厚度控制500 mm左右，下沉至設計標高1 m左右時放慢取土，控制下沉速度，防止突沉和超沉。遇到下沉困難時采取壁外噴射高壓空氣措施以降低沉井下沉時的摩阻力，下沉至設計標高后每小時觀察其穩定性，在12 h內自沉累計量不大于10 mm且地下水位低于井底大于1 m后，進行干封底，并對井外壁進行回填、灌砂密實并注漿。

AK0+113.8處利用現狀西柯污水處理廠進水井做為該段頂管的接收井。

現狀進水井的取孔方法：先采用金剛鉆取直徑為1 300 mm的圓孔，再采用人工鑿除方法擴孔至直徑1 800 mm的圓孔，露出現狀進水井側壁鋼筋，盡可能保證受力鋼筋無破壞，保持其余混凝土部分的完整性。

孔口加固方法：采用C50鋼筋混凝土環向加固側壁(預留直徑1 300 mm的圓孔)，新舊鋼筋采用焊接，并安裝穿墻套管。側壁內部鑿毛，待頂管頂進后澆C50添加部分微膨脹劑細石混凝土確保管道與井壁間的密實，縫隙采用油盤根進行填塞。

2.2 頂力計算

主要依據《給水排水管道工程施工及驗收規范》(GB 50268-2008)計算公式，管材參數按照《頂進施工法用鋼筋混疑土排水管》(JC/T640-2010)的相關規定，結合本工程地質勘察報告及設計要求，對該段頂管頂力進行分析如下。

表1 頂管頂力分析表

通過計算出

頂進阻力F1=πD1Lfk=3.14×1.20×113.8×5.00=2 143.99(kN)

迎面阻力Nf=π/4*Dg2YsHs=3.14/4×1.222×19.0×8.00=177.59(kN)

總頂力FO=F1+Nf=2143.99+177.59=2 321.58(kN)。

根據計算總頂力為2 321.58 kN，實際施工過程中選用油泵設備為2臺200噸的油泵未主頂油泵，油泵頂力控制在60%左右。

2.3 注漿減阻技術

頂管采用注漿方法使管壁周圍形成泥漿潤滑套，降低頂管頂進摩阻力，同時可以填補管道頂進過程中與土體間的空隙，防止上層土體下沉。為保證頂進過程順利進行，注漿管每3節帶1節注漿管，注漿壓力、漿液黏度和用量需專業儀器、設備進行檢測，同時密切觀測地面沉降量。頂管后對管外壁的泥漿采用水泥漿(水灰比1∶1)進行置換。

2.4 頂管測量控制及糾偏方法

(1)頂管測量控制

頂管頂進施工中，軸線、高程測量是保證施工質量成敗的關鍵。始發前調整導軌軸線于已知軸線的豎直投影線重合， 再精調導軌的高程， 最后導

軌支撐至井壁上；正常段頂進階段，每頂進一節進行一次軸線、高程測量，當實測頂管軸線、高程偏差超過50 mm時，須增加軸線、高程測量頻率，確保施工質量；臨近進水井最后五節管道，每節管道進行兩次軸線、高程測量，如有偏差及時進行糾偏，確保管道順利進入現狀進水井。

(2)頂管糾偏方法

應采取“勤測量、多微調”的操作方法，做到及時發現誤差，即時加以校正，本段頂管糾偏采用小角度糾偏。

頂進過程中，主要是主頂油缸方向控制，要嚴格控制推進速度，同時不斷調整油缸編組和機頭糾偏。軸線糾偏，采用經緯儀測量檢查，高程偏差采用水準儀測量。

3 遇到問題及處理措施

3.1 逆作法處理措施

在頂進過程中，碰到兩根報廢的150平電力管線，機頭刀盤與管線纏繞一起既無法頂進又無法取出。根據周邊環境，由于地面附近無其他障礙物，經研究考慮采用逆作法從地面向下開挖倒掛井。首先確定機頭與管線的具體位置，與機頭為中心點，孔徑為2 m，然后在地面放樣做倒掛井，挖到機頭與管線交界面，并采用手提式砂輪切割機切除管線。最后將倒掛井回填后，再進行后續污水管道頂進工作。

3.2 污水檢查井處理措施

本段設計路口處一座污水檢查井，由于該段路口存在高壓電纜、高壓燃氣管、污水管等管線與擬建污水管交叉，原設計采用15 m鋼板樁支護開挖，對現狀管線及交通影響較大。因此，待頂管作業完成后采用騎馬井施工方法，開挖至管頂適當位置，騎馬井的井室和井筒采用人工挖孔樁的施工原理(挖孔然后澆筑鋼筋混凝土護壁)，參照《市政排水管道工程及附屬設施》(圖集號06 mS201)中檢查井井室的樣式進行施工，施工完成后井壁間采用中粗砂回填至地面標高。

4 結 語

頂管施工不破壞道路、減少交通干擾、方便居民生活、降低安全隱患，同時加快施工進度，縮短工期。本文通過市政工程污水管道頂管施工案列，尤其在架空管線、高壓電纜、高危地下管網等，具有極大的優越性。頂管施工過程中往往會碰到一些復雜的地質情況，針對具體問題應具體分析。