曹永芳，趙建波

(中國水利水電第七工程局有限公司第一分局，四川彭山 620860)

頂管法施工技術在市政工程建設中的應用

曹永芳，趙建波

(中國水利水電第七工程局有限公司第一分局，四川彭山 620860)

頂管法施工作為暗挖施工方法的一種，經(jīng)常用于城市市政管道建設中。紅星路南延線道路工程110kV電力通道橫穿兩處既有建筑物，通過采用頂管法施工，安全快速地完成了施工節(jié)點目標，在類似工程中值得推廣應用。

頂管;施工;應用;市政工程

1 工程概述

紅星路南延線道路工程110kV電力通道全長2325m，其中橫穿老南干渠和香山小區(qū)進出口道路部分需暗挖施工。為保護既有結構物，采用頂管法施工，頂管規(guī)格為φ1600鋼筋混凝土管，壁厚16cm。頂管分兩段，第一段橫穿老南干渠河底，由河渠南側向北側頂進，全長47m，管道埋深8．5m，河底正下方1．5m。頂管范圍內的巖石為中等風化。第二段從香山小區(qū)出口道路北側向南側頂進，全長30．9m，管道埋深7．6m，頂管范圍內為雜填土。

2 頂管施工技術

2．1 施工順序

施工順序為:挖頂進工作坑并制作混凝土預制管→吊裝混凝土預制管到軌道上→裝頂鐵→裝密封圈→開啟油泵頂進→出渣→管道貫通→砌檢查井→回填壁后。

2．2 施工前的準備工作

頂管施工前，首先應確定頂管工作井位置。一般情況下，為保證頂管施工過程中的排水通暢，頂管從低處頂向高處。紅星路南延線110kV電力通道兩段頂管均為水平，其中跨老南干渠段由于北側巖石較堅硬，工作井開挖工期長且出渣條件較差，而南側為強風化巖石且出渣條件較好，遂將工作井選擇在河渠南側，從河渠南側向北側頂進。跨香山小區(qū)既有道路段南側為漿砌條石擋墻，擋墻邊的檢查井井位兩側分別是河道和土質邊坡，南側無材料堆放條件，遂將頂管工作井選擇在小區(qū)出口道路北側，從北側頂向南側。頂管工作井位置確定后需確定工作井挖深及頂管方向。

2．3 工作井井坑施工

工作坑的設計主要受管道內外交通、運土、管道就位、千斤頂位置、測量、通風、排水等因素影響。一般工作坑的設計按以下公式考慮:

式中 L工為工作坑長度;L管為管道分節(jié)的最大長度;L頂為千斤頂長度;L余為富余長度。

式中 B工為工作坑寬度;D為管道外徑:B安為通風、排水等機械安裝位置;b為工作位置。

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經(jīng)計算，在紅星路南延線兩段頂管中，工作坑長度為7m，寬度為5m。頂坑施工完成后須對井底高程進行復核。

2．4 后座設計

后座的作用是支承千斤頂?shù)姆戳?，在承受反力時，必須保證其不變形、不移位。因此，后座的設計必須考慮地質和地形條件。在本工程中，跨老南干渠段頂管由于其后座位置為中等風化頁巖，頂管距離較短，管道總重較輕，后座直接采用15cm厚鋼板。而跨香山小區(qū)既有道路段頂管后座位置為雜填土，故其后座采用4m×3．5m× 0．5m鋼筋混凝土+15cm厚鋼板，以保證其具有足夠的強度。鋼板與頂管軸線垂直，以保證頂管管道按設計方向頂進。

2．5 開挖、頂進及偏差控制

(1)開 挖。

工作坑內的設備安裝完畢，經(jīng)檢查各部處于良好、正常狀態(tài)后即可進行開挖和頂進。首先，將管子下到導軌上、就位后，裝好頂鐵，校測管中心和管底標高符合設計要求后即可進行管前開挖，開挖方式有機械開挖和人工開挖兩種，本工程兩段頂管均采用人工開挖。人工開挖的特點是工具少、工藝簡單、操作方便、勞動強度大，但可采用輪班作業(yè)。

管前挖土是保證頂進質量及地上構筑物安全的關鍵。管前挖土的方向和開挖形狀直接影響頂進管位的準確性，因此，對管前周圍的挖土應嚴格控制。

人工挖土頂管法依據(jù)“先挖后頂，隨挖隨頂”的原則。頂進前，在管前端坑壁上開挖一個深約30～50cm、斷面形狀與所頂管道相似的坑道，然后用千斤頂將管道頂進，一節(jié)管頂進后，再安放下一節(jié)管道繼續(xù)頂進。其操作程序如下:安裝好頂鐵、擠牢，啟動油泵，千斤頂進油，活塞伸出一個工作行程，將管子推向一定距離;停止油泵，打開控制閥，千斤頂回油，活塞縮回;添加頂鐵，重復上述操作，直至需要安裝下一節(jié)管子為止。

管節(jié)接口由混凝土預制管鋼套企口環(huán)、橡膠止水帶和軟木襯墊組成。第一節(jié)管道頂進施工完成后，收回頂管機，吊裝第二節(jié)管道，管道就位。在第二節(jié)管道口凹槽處粘貼橡膠止水帶，啟動頂管機，慢慢推動第二節(jié)管道與鋼套環(huán)對接，將軟木襯墊夾于前后管節(jié)鋼套環(huán)間以減弱管節(jié)間的相互作用力，減少接口的損壞。接口處理完成后，繼續(xù)頂進施工。管道頂通后須作內接口處理，將管節(jié)間的膠合板(軟木襯墊)鑿2～3cm深的槽，用瀝青彈性嵌縫膏或水泥砂漿抹平。

(2)糾 偏。

頂管施工時，要使頂進的管線與設計管線一致是不可能的。因此，測量糾偏是頂管施工技術的一項重要工序，當發(fā)現(xiàn)頂管偏位時要及時予以糾正，切忌累計糾偏。導洞出現(xiàn)偏差的因素有:挖洞不合格、千斤頂加力不均勻、力點偏移，土壤的局部變化等。當發(fā)生頂管偏差時，可采用木支撐或用小千斤頂頂管頭，邊支撐、邊頂進。

(3)頂管施工過程中的質量安全控制點。

長距離頂管需做好通風?？刹捎霉娘L和抽風的方式予以解決。本工程采用7．5kW鼓風式通風。將風機放置于工作井的地面上，把地面的清新空氣通過鼓風機和風筒鼓到掘進機或工具管內。鼓風式通風采用的風筒可以用不透風的橡膠布包裹螺旋鋼絲骨架外的軟風筒，這種風筒質輕、伸縮性好，在鋼絲骨架上每間隔一定距離安裝一只吊環(huán)，管口及轉折處安裝白鐵皮或玻璃鋼彎頭。

頂進過程中，控制千斤頂活塞的外伸長度不超越臨界沖程，以免損壞設備。要連續(xù)頂進，如果停工時間過長，地下水滲透量將增加，土拱容易坍塌，再開頂時頂力將大幅度上升。

根據(jù)不同的地質情況及現(xiàn)場環(huán)境，隨挖隨頂，以免塌方。橫穿老南干渠段頂管范圍內為中等風化巖石，施工過程中每1m頂一次;河道正下方由于河道水流量較大，為保證河道安全，隨挖隨頂。香山小區(qū)既有道路段頂管范圍內為雜填土，為防止塌方，隨挖隨頂。頂進速度應適當，過快易產(chǎn)生偏差，過慢易塌方。

頂管工作面及工作井排水。頂管工作應盡量從下游向上游方向進行，地下水由工作面流向工作井中的集水坑，再用泵排出地面。跨香山小區(qū)道路段頂管施工過程中由于雨量較大，加上工作井內的排水不及時，工作井內嚴重積水。由于此段頂管下部為雜填土，雖然井壁已做掛網(wǎng)噴護，但因雨水長時間浸泡，不僅造成井壁垮塌、清理工作較難，而且致使已完成的頂管段微沉，加大了后期調整的難度。

管道滲漏的治理。對管道滲水和漏水點先鑿V形槽，埋入導水水管，用速凝水泥封閉管周，待水泥有一定強度后，用手動泵壓入水泥并摻玻璃漿液進行封堵。

3 施工安全保證措施

頂進中，施工人員不得站在頂鐵上或兩側。土質松軟、管徑較大時，封門宜在空頂完成后拆除。頂進開始后連續(xù)作業(yè)，實行交接班制度并形成文件。開始頂進時，千斤頂緩慢地啟動，待各個接觸部位密貼后，方可正常頂進。每班作業(yè)前，對機械、設備進行檢查和試運行，確認其合格并記錄后方可進行作業(yè)。頂進過程中，嚴禁在工作坑內進行豎向運輸作業(yè);進行豎向運輸作業(yè)時，必須停止頂進作業(yè)。頂進作業(yè)時，應先試頂，在確認其安全后方可正常作業(yè);每次頂進前，應仔細檢查油泵系統(tǒng)、頂鐵(柱)、后背等是否有異?，F(xiàn)象。地下水位較高或有流沙時，布置由專人監(jiān)護支撐、平臺、工作坑有無異常，發(fā)現(xiàn)異常，立即停止作業(yè)，排除險情。

4 結語

本工程中橫穿老南干渠段頂管頂完時軸線偏差為8mm，高程偏差為30mm;橫穿香山小區(qū)既有道路段頂管軸線偏差為6mm，高程偏差為25 mm，均在允許范圍內。頂管的施工從技術上講是完全可行的。但頂管法畢竟有其局限性，對于市政地下管線工程，一定要根據(jù)地質條件、地層特征和經(jīng)濟性等多種因素進行綜合分析，切忌盲目使用。頂管技術應從優(yōu)化設計、選用新型高效施工機械設備配套和選用新型高性能材料入手，進一步優(yōu)化和開發(fā)新的施工方法，將其對環(huán)境的影響降到最小，使之在施工速度、工程質量、降低造價和施工安全等諸方面更具競爭力。

U415．6;U415．5

B

1001-2184(2015)01-0068-03

曹永芳(1979-)，女，陜西鳳翔人，工程師，學士，從事市政工程施工技術與管理工作;

(責任編輯:李燕輝)

2014-12-05

趙建波(1990-)，男，四川仁壽人，助理工程師，學士，從事市政工程施工技術與管理工作．