鄧湘君

（中機國際工程設計研究院有限責任公司，湖南 長沙 410000）

在我國城市管線施工中，為保證地面交通不間斷，減小對周邊環(huán)境的影響，非開挖施工技術逐漸得到了推廣，頂管工程數量不斷增加。根據工程實踐發(fā)現(xiàn)，大直徑鋼管壁厚穩(wěn)定性較差、受力復雜，施工難度相對較大，必須做好相關焊接、測量與糾偏工作，文章主要就此展開詳細分析。

1 大直徑鋼管頂管施工情況

隨著我國城市建設的發(fā)展，地下管線施工愈加復雜，然而由于受到地上交通、建筑物以及部分現(xiàn)有管線的影響，無法直接開挖敷設管道，如何進行非開挖施工成為一大重要研究課題。自20世紀50年代我國引入頂管法后，其被迅速推廣開來，并逐漸應用于電力、給水、排水、燃氣等項目。頂管法的應用無須開挖面層，對周邊交通、環(huán)境的影響小，且可穿越鐵路、公路、河道以及既有建筑物、管線，滿足實際建設需要。

頂管法主要是利用主頂油缸、中繼間提供推力，掘進機/工具管等從始發(fā)工作井下至土層，頂進至接收工作井，頂管管節(jié)隨之敷設。近年來，頂管施工方法已經在各個城市地下管線施工中得到了廣泛的應用，根據管井大小、管道材料、頂進距離等可將頂管法分為多種類型，具體劃分情況如下。

（1）按管徑劃分：大直徑（D≥2000mm）、中直徑（900mm≤D＜2000mm）、小直徑（D＜900）。

（2）按材料劃分：鋼管頂管、鋼筋混凝土頂管、鑄鐵管、其他管材。

（3）按頂進軌跡劃分：直線頂管、曲線頂管。

（4）按頂進距離劃分：長距離頂管（L≥300m）、普通頂管（L＜300m）。

根據我國城市地下管線施工情況來看，頂管工程數量增多，且大直徑鋼管的應用越來越多，一次頂進百米、千米的情況越來越多，工藝日臻成熟。比如，上海南市水廠過江管、廣州南州水廠頂管工程、汕頭市第二過海水管工程等，均是采用的大直徑鋼管頂管施工技術，頂進距離均超過1000m。根據實踐情況分析可知，大直徑鋼管頂管往往是重點工程，存在施工難度大、工期緊等問題，在質量控制方面要求較高，必須重點把握好頂進糾偏、鋼管焊接、頂管測量等工作。文章主要圍繞大直徑鋼管在頂管工程中的應用及其施工技術要點展開詳細分析。

2 大直徑鋼管在頂管工程中的應用要點

頂管工程施工程序主要包括以下方面：（1）始發(fā)工作井、接收井構筑；（2）頂管機就位與始發(fā)；（3）管節(jié)頂進、拼接；（4）工作井接受頂管；（5）管節(jié)全線貫通。與普通頂管施工相比，大直徑鋼管頂管存在一定的特殊性，具體施工特征與應用要點分析如下。

2.1 大直徑鋼管施工特征

大直徑鋼管施工特征主要可歸納為以下幾個方面：

（1）大直徑鋼管的管徑與壁厚之比較大，穩(wěn)定性差，頂管施工難度相對較大。

（2）鋼管柔度大、受力復雜，易出現(xiàn)管壁變形、頂管軸線偏移的情況，相關控制難度大。

（3）大直徑鋼管頂管糾偏時，必須加強姿態(tài)控制，姿態(tài)偏差直接擠壓擾動土層，容易引發(fā)地表變形等問題。

2.2 大直徑鋼管應用要點

在進行大直徑鋼管頂管施工時，具體需落實以下工作要點。

（1）鋼管焊接施工。①鋼管節(jié)制作：由制管廠統(tǒng)一制作完成，驗收合格后方可運至施工現(xiàn)場，由于管節(jié)直徑大、質量大，建議單層堆放，保證安全。②鋼管焊接：頂進一節(jié)管節(jié)后，縮回主頂千斤頂繼續(xù)吊放下一管節(jié)，兩節(jié)管節(jié)對接拼裝，并做好焊接。③檢測和防腐：檢測工作包括外觀檢測、焊縫檢測，可采用超聲波檢測方法，若檢測不合格，需返工處理；檢測合格后，對管節(jié)接頭做防腐處理。

（2）減阻泥漿施工。大直徑鋼管頂管施工時，對周邊土層均會產生較大的干擾，對此可合理采用注漿工藝形成有效泥漿環(huán)套。根據工程實踐分析可知，管道兩側土壓、孔壓變化較大，因此必須重點落實管兩側補強措施，注漿孔由制管廠家開設。

（3）中繼間頂進。大直徑鋼管頂管施工中，工作井、接收井施工成本較高，需盡可能延長單段頂進距離，中繼間技術由此得到廣泛應用。一個頂程有多個中繼間時，依次頂進，最后由主頂頂進，依此循環(huán)，頂進結束后拆除中繼間。

（4）軸線測量糾偏。大直徑鋼管頂管施工中，軸線測量與糾偏十分關鍵，具體測量流程如圖1所示。根據測量結果，合理調節(jié)糾偏千斤頂伸縮量、改變工具管姿態(tài)，保證鋼管順利就位，防止對周邊土體產生不必要的干擾，甚至引發(fā)安全事故。

3 工程案例

文章以某市政排水管道工程為例展開分析，具體如下。

3.1 工程概況

根據工程勘察技術要求及勘察布孔圖要求，對工程場地進行了巖土工程詳細勘察工作。

長沙市望城區(qū)某排水工程新增排水管道，工程共新建及改建雨污水管道約6085m，其中新建雨水干管約2766.2m，新建及改造支管約240m，篦子連接管165m。該項目管材主要使用D1500和D2000的Ⅱ級鋼筋混凝土管、D2600和D2800的Ⅲ級鋼筋混凝土管及D2820的鋼管，管底標高為34.46～45.47m；井號Y1～Y13段擬采用明挖施工，井號Y13～Y32段擬采用頂管施工。新建污水主干管總長約2897.2m，改造污水管道約84.0m，管材主要使用D500和D800的Ⅱ級鋼筋混凝土管、D1000的Ⅲ級鋼筋混凝土管及D800的聚乙烯復合管，管底標高32.89～47.35m；W1～W35擬采用明挖施工，W35～W52段擬采用頂管施工。

3.2 管道基礎選型

根據巖土工程詳細勘察技術條件和要求以及建（構）筑物特點，擬建工程重要性等級為二級，場地復雜程度為二級，地基復雜程度為二級。依據《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021—2001）（2009版）判定：該次巖土工程勘察等級為乙級。

根據勘察結果，結合建筑物結構特征及場地情況，按基底設計標高，擬建管道的基底土層主要為粉質黏土③3，局部為填筑土②、粉質黏土③1、粉質黏土③2、圓礫④，建議采用天然地基，以填筑土②、粉質黏土③2、粉質黏土③3、圓礫④為持力層，當基礎采用不同持力層時，應考慮其不均勻沉降。施工過程中對管道施工的連接處應控制好不均勻沉降。擬建頂管段基礎選型如下。

（1）Y13～Y16段（頂管段）：基底土層以粉質黏土③3為主，局部粉質黏土③1、粉質黏土③2。建議采用天然地基，以粉質黏土③2或粉質黏土③3為持力層，粉質黏土③1應加固處理。

（2）Y16～Y32段（頂管段）：基底土層以粉質黏土③3為主，局部填筑土②、粉質黏土③2、圓礫④。建議采用天然地基，以填筑土②、粉質黏土③2、粉質黏土③3或圓礫④為持力層。

（3）W35～W38段（頂管段）：基底土層以填筑土②為主，局部粉質黏土③3。建議采用天然地基，以填筑土②或粉質黏土③3為持力層。

（4）W38～W52段（頂管段）：基底土層為粉質黏土③3。建議采用天然地基，以粉質黏土③3為持力層。

3.3 大直徑鋼管頂管施工要點

根據設計意圖，Y13～Y32、W35～W52段擬采用頂管施工，Y15～Y35段管底標高為34.46～41.00m，W35～W52段管底標高為32.89～37.72m。該項目位于長沙市望城區(qū)，場地現(xiàn)狀現(xiàn)有道路，少量區(qū)域為綠地，周邊交通地理條件良好，適宜大中型機器進場施工作業(yè)。頂管施工應制定專項施工組織方案，并嚴格按要求施工，同時加強對周邊環(huán)境的監(jiān)測。

（1）工作井及接收井施工要點。根據管道埋深及場地標高，擬建雨水管道工作井基坑開挖深度為5.1～12.6m，擬建污水管道工作井基坑開挖深度為6.1～11.8m，需落實支護、止水防滲施工。該項目基坑側壁安全等級為一級，工程中工作井施工常采用施作逆作拱墻、沉井或地下連續(xù)墻支護，高壓旋噴樁或高壓注漿。該工程根據現(xiàn)場環(huán)境及條件，經過綜合比選，擬采用逆作拱墻法施工工作井及接收井，抗浮水位考慮按地坪設計標高下1.5m。基坑開挖時坑邊不得堆載，并要加強基坑監(jiān)測工作。

（2）頂管施工要點。擬建雨水管道頂管埋深為5.1～13.3m，擬建污水管道頂管埋深為6.1～11.8m。頂管施工時應全面監(jiān)測土壓力變化，合理調整推進壓力，選用平衡性能較好的頂管機具，采取合理的措施以防止塌方、地面沉降等現(xiàn)象發(fā)生。頂管頂進過程中若出現(xiàn)穿越軟硬不同土層或土層中出現(xiàn)較大硬塊的情況，在其界面處頂進時易發(fā)生頂偏，因此在頂進過程中應勤糾微調，及時糾偏，防止事故發(fā)生。頂管過程中應特別注意有無易燃易爆有毒氣體，如發(fā)現(xiàn)異常應立即停止施工，并向相關單位匯報。施工過程中應加強頂管施工影響范圍內的監(jiān)測，防止施工給周圍環(huán)境造成危害。

4 結束語

綜上所述，城市地下管線施工中，頂管施工技術的運用愈加常見，但是與普通頂管施工相比，大直徑鋼管頂進存在一定的特殊性。其整體施工難度較大，必須規(guī)范開展相關頂進、焊接以及注漿工作，落實焊縫檢測、軸線測量等測試，及時糾偏，最大限度減小對周邊環(huán)境的影響，保證項目作業(yè)順利完成。