董澤青

摘 要：本文以實(shí)際市政工程為依據(jù)，對(duì)頂管施工技術(shù)的施工過(guò)程、施工監(jiān)測(cè)、注漿、頂管作業(yè)、工作坑設(shè)計(jì)以及施工技術(shù)原理等內(nèi)容進(jìn)行了簡(jiǎn)明扼要的研究和分析，旨在為今后市政管線的施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：市政工程;頂管技術(shù);管線施工

中圖分類(lèi)號(hào)：TU990.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 對(duì)頂管施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行分析

在對(duì)管道進(jìn)行敷設(shè)時(shí)，頂管是非開(kāi)挖技術(shù)之一，在使用該技術(shù)進(jìn)行施工時(shí)，不需要對(duì)原有的道路進(jìn)行開(kāi)挖，采用點(diǎn)施工的方式代替線施工，使施工干擾進(jìn)一步降低。

通過(guò)對(duì)明挖法管道敷設(shè)進(jìn)行分析和對(duì)比，可知頂管施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)為：

（1）使用點(diǎn)操作代替原有的線操作過(guò)程，可以使施工工作面進(jìn)一步縮小，從而達(dá)到降低安全風(fēng)險(xiǎn)的目的;（2）由于頂管施工的施工深度較深，因此可以降低對(duì)周邊環(huán)境、城市地表交通、空氣污染以及噪聲污染等影響。

與此同時(shí)，頂管施工技術(shù)也存在缺點(diǎn)，主要如下：

（1）使用頂管技術(shù)進(jìn)行施工，具有較大的難度，因此其需要施工人員有過(guò)硬的素質(zhì)和技術(shù)，除此之外，在施工開(kāi)始之前，施工單位應(yīng)該嚴(yán)格仔細(xì)的對(duì)施工方案進(jìn)行驗(yàn)算和設(shè)計(jì);（2）在對(duì)硬質(zhì)巖進(jìn)行施工過(guò)程中，由于施工周期相對(duì)較長(zhǎng)，導(dǎo)致施工成本增加。

2 頂管施工技術(shù)的具體內(nèi)容

2.1 對(duì)工具管進(jìn)行選擇

在對(duì)工具管進(jìn)行選擇的過(guò)程中，應(yīng)該以工作管為依據(jù)，并保障施工操作空間符合要求。在對(duì)本工程進(jìn)行施工過(guò)程中，采用重型鋼鐵混凝土管作為施工工具管，φ400管道工具管的外徑為1 240 mm、壁厚為120 mm、管內(nèi)徑為1 000 mm;

φ1 000管道工具管外徑為1 440 mm、壁厚為120 mm、內(nèi)徑為1 200 mm。

2.2 施工的主要順序

在對(duì)頂管施工過(guò)程中，主要可以分為兩部分：第一，主管線螺旋鋼管的頂進(jìn)施工;第二，重型鋼筋混凝土工具管的頂進(jìn)施工。通過(guò)對(duì)自來(lái)水管道以往的頂管過(guò)程實(shí)施分析，再與現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)相結(jié)合，可知該地是強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r，因此在對(duì)工具管進(jìn)行頂進(jìn)施工時(shí)，應(yīng)先人工破碎巖體，在此過(guò)程中，施工人員首先應(yīng)該使用風(fēng)鎬對(duì)工具管進(jìn)行處理，使其外徑輪廓與設(shè)計(jì)要求相符，當(dāng)工具管就位后，應(yīng)一邊開(kāi)挖一邊頂進(jìn)完成下一步施工。若頂進(jìn)時(shí)阻力增加，為了使阻力降低，施工人員應(yīng)進(jìn)行注漿處理。

2.3 對(duì)工作井進(jìn)行設(shè)計(jì)

（1）平面位置。該項(xiàng)目的工作井平面尺寸是10.5 m×

4.0 m，主要位于施工主干道的西側(cè)。以基底地質(zhì)情況和平面尺寸為依據(jù)，實(shí)施放坡開(kāi)挖，放坡系數(shù)為1：0.5，開(kāi)挖的深度為5.5 m。接受坑位于施工主干道的東側(cè)，其平面尺寸與工作井一致，以地基地質(zhì)情況和平面尺寸為依據(jù)，實(shí)施放坡開(kāi)挖，開(kāi)挖的深度為5.3 m，放坡系數(shù)為1：0.5。

（2）對(duì)邊坡進(jìn)行加固處理。在對(duì)工作井邊坡實(shí)施加固處理時(shí)，通常應(yīng)采取掛網(wǎng)噴射混凝土的處理手段。邊坡掛網(wǎng)的鋼筋網(wǎng)規(guī)格為φ6.5，混凝土的厚度為8 cm，網(wǎng)格間距為20 cm×20 cm。施工順序?yàn)椋呵謇磉吰?，并完成錨固鋼筋的安裝，再在上方掛鋼筋網(wǎng)片，最后對(duì)混凝土進(jìn)行噴射并養(yǎng)護(hù)處理。

2.4 頂管作業(yè)

本工程頂管作業(yè)的順序是自西向東，頂進(jìn)應(yīng)沿著坡自下而上，坡度為2.4‰，高差是14.4 cm。

在完成對(duì)工作坑的防護(hù)施工后，應(yīng)進(jìn)一步對(duì)墊層和后背墻進(jìn)行處理，墊層應(yīng)按照就地澆筑混凝土的方法實(shí)施施工，最后還需人工找平;后背墻應(yīng)按照模筑法實(shí)施施工，并在靠近邊坡的位置放置錨固鋼筋，并將φ12鋼筋網(wǎng)片設(shè)置在靠近千斤頂?shù)奈恢?，焊牢錨固鋼筋和鋼筋網(wǎng)片后，并使用方木、竹膠板等進(jìn)行立模，完成混凝土的澆筑。

當(dāng)澆筑完工作井的后背和墊層后，需要對(duì)液壓油缸、頂背鋼板以及導(dǎo)軌等設(shè)備實(shí)施安裝。在對(duì)導(dǎo)軌實(shí)施安裝時(shí)，為了避免因頂進(jìn)松動(dòng)所導(dǎo)致頂進(jìn)的高程和軸線誤差，施工人員應(yīng)確保其安裝的牢固性。

導(dǎo)軌安裝后，應(yīng)先吊放工具管，再以其位置為依據(jù)對(duì)液壓油缸進(jìn)行放置，完成軌道的安裝后，應(yīng)吊放工具管，再以工具管位置為依據(jù)對(duì)液壓油缸進(jìn)行放置，通常應(yīng)在頂進(jìn)斷面中心點(diǎn)以下選擇液壓油缸的受力作用點(diǎn)，一般為直徑的1/3～2/5位置處。

當(dāng)設(shè)備就位后，便可頂進(jìn)施工，人工挖掘出渣。由于該工程實(shí)際地質(zhì)較硬，所以需借助風(fēng)鎬和水墨鉆等工具對(duì)其實(shí)施處理，并邊開(kāi)挖邊頂進(jìn)進(jìn)行施工。在實(shí)施頂進(jìn)時(shí)，施工人員每頂進(jìn)一節(jié)管道，就應(yīng)對(duì)管口的嚴(yán)密性和準(zhǔn)確性進(jìn)行分析，使其頂進(jìn)方向與軸線一致。

2.5 注漿

在頂管施工結(jié)束后，開(kāi)挖作業(yè)面和工具管之間存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，為了防止出現(xiàn)沉降，應(yīng)使用注漿泵對(duì)坑壁進(jìn)行處理。注漿的組成有灌漿劑、水、水泥，水泥砂漿強(qiáng)度不小于50 MPa，水泥強(qiáng)度應(yīng)大于42.5 MPa，稠度為14 s～18 s，泌水率應(yīng)不大于3%。

2.6 管道糾偏處理

在對(duì)工具管進(jìn)行頂進(jìn)施工過(guò)程中，由于外力受力不均勻，頭部會(huì)與設(shè)計(jì)標(biāo)高和軸線之間出現(xiàn)偏差，因此施工人員應(yīng)對(duì)工具管進(jìn)行糾偏處理，糾偏角度應(yīng)小于0.5°。每頂進(jìn)1 m后，施工人員就應(yīng)對(duì)偏差進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)管道的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行分析，對(duì)糾偏大小進(jìn)行確定。

2.7 基坑監(jiān)測(cè)

將監(jiān)測(cè)點(diǎn)沿著基坑周邊進(jìn)行布置，監(jiān)測(cè)點(diǎn)使用1根φ16鋼筋，入土深度為1 m，并使用C20細(xì)石混凝土對(duì)周邊進(jìn)行澆搗密實(shí)處理，并在周邊安置圍護(hù)和標(biāo)志，每個(gè)工作井周邊坡頂位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)為2個(gè)。除此之外，為了對(duì)管道上方巖體穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，應(yīng)將一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置在頂管作業(yè)上方。

當(dāng)開(kāi)挖深度不超過(guò)5 m時(shí)，應(yīng)每?jī)商毂O(jiān)測(cè)一次，當(dāng)出現(xiàn)異常情況或者雨天時(shí)，應(yīng)提高監(jiān)測(cè)頻率。當(dāng)監(jiān)測(cè)值不符合要求時(shí)，施工單位應(yīng)及時(shí)與建立和設(shè)計(jì)單位進(jìn)行聯(lián)系，并對(duì)其進(jìn)行處理。報(bào)警值主要有以下幾個(gè)方面：（1）當(dāng)頂部水平或者豎直累計(jì)位移絕對(duì)值為30 mm，每天的變化量超過(guò)3 mm時(shí);（2）基坑周邊豎向累計(jì)位移的絕對(duì)值為35 mm，每天的變化量超過(guò)3 mm時(shí)。

2.8 對(duì)頂力進(jìn)行計(jì)算

在對(duì)頂進(jìn)設(shè)備的頂力進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)采用如下公式（以φ1 200工具管為依據(jù)）：

F=N×M×f/η

其中：油缸油耗損耗為η;摩阻系數(shù)為f;單節(jié)工具管自重為M;工具管節(jié)數(shù)為N;最大頂力為F。

每節(jié)φ1 200工具管長(zhǎng)度為2 m，摩阻系數(shù)為1.5，自重為2.5 t，油耗損耗為0.8。由此可計(jì)算出最大頂力為140.6 t。

以管道所處的水文地質(zhì)和最大頂力情況為基礎(chǔ)，配置2臺(tái)（1臺(tái)為備用）400 t的臥式千斤頂，行程為0.5 m。

2.9 對(duì)后背墻進(jìn)行檢算

后背墻的設(shè)計(jì)墻厚為0.3 m，高度為1.5 m，寬度為2 m，內(nèi)襯鋼筋網(wǎng)片規(guī)格為φ12@100，混凝土強(qiáng)度為C30。公式如下：

F≥P/[σ]

其中：混凝土允許承載力為[σ]，取1 000 kN/m2;計(jì)算頂力為P，取1 406 kN;混凝土后背面積為F。

由此可計(jì)算出，F(xiàn)為1.406 m2，安全系數(shù)為2時(shí)，F(xiàn)為2.8 m2，因此實(shí)際施工過(guò)程中后背墻面積為3 m2，符合施工要求。

3 頂管施工的問(wèn)題和措施

3.1 頂管機(jī)旋轉(zhuǎn)

為了防止頂管機(jī)出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，可以將配重?cái)[放在頂頭內(nèi)。當(dāng)頂管機(jī)出現(xiàn)左旋現(xiàn)象時(shí)，可將配重放置在機(jī)內(nèi)右側(cè)，反之應(yīng)放在左側(cè)。

3.2 崩鐵事故

當(dāng)對(duì)最后幾節(jié)管進(jìn)行頂進(jìn)施工時(shí)，由于頂力過(guò)大，會(huì)出現(xiàn)崩塌事故，這主要是因?yàn)橛捎诳v向頂鐵過(guò)程導(dǎo)致頂力偏移，從而出現(xiàn)偏心荷載。為了避免崩塌事故，施工人員應(yīng)對(duì)壓力表指針的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察。

4 結(jié)束語(yǔ)

在市政管線施工過(guò)程中，頂管技術(shù)涉及機(jī)械、工程測(cè)量以及地質(zhì)等多個(gè)方面，因此為了使管道順利敷設(shè)，施工單位應(yīng)提高自身的頂管技術(shù)的水平。本文通過(guò)對(duì)某工程的實(shí)際施工進(jìn)行分析，對(duì)頂管技術(shù)的內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)，為今后施工提供借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]李健.頂管施工法的技術(shù)特點(diǎn)分析[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2006，31（01）：1-3.

[2]葛金科，沈水龍，許燁霜.現(xiàn)代頂管施工技術(shù)及工程實(shí)例[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.