程霞霞

山西五建集團有限公司（030000）

0 前言

頂管施工技術(shù)在現(xiàn)階段的市政道路工程中取得了廣泛的應用。該技術(shù)具有占地面積小、施工成本可控性好、環(huán)境適應能力強等多重優(yōu)勢。但頂管施工技術(shù)存在諸多應用要點，對施工人員的工作水平有較高的要求，因此加強對頂管施工技術(shù)技術(shù)研究很有必要，以便準確把握技術(shù)要點，合理施工。

1 工程概況

某地外環(huán)路，施工標段為K3+240～K6+760，于右幅車行道與自行車道間的綠化帶下敷設地下污水管道。材料選用的是DN800預應力鋼筋混凝土管，埋深5.77～8.44m。根據(jù)現(xiàn)場情況可知，施工區(qū)域建設有別墅群，不具備開挖敷設管道的條件，加之管道埋深較大，最終采用的是業(yè)內(nèi)主流的頂管施工技術(shù)，在不開挖的前提下將管道準確敷設到位。

2 頂管施工技術(shù)的應用概述

頂管施工技術(shù)的突出特點在于不開挖路面，能夠以一種擾動性相對較小的方式完成管道的敷設。施工中，在與地面垂直的方向開挖工作井，用高壓液壓千斤頂將提前準備好的管道推送至地下，在敷設沿線合理配置管道間中繼站等相關設施，促進頂進設備的運行，使其可以有效穿越工作井，順利到達指定的地質(zhì)層。

頂管施工技術(shù)強調(diào)的是土壓、氣壓、泥土平衡理論，以便給頂管施工創(chuàng)設良好的條件。在頂管施工時，需要密切關注施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件，綜合考慮行業(yè)規(guī)范以及項目的具體設計要求，對頂管施工技術(shù)作合理的優(yōu)化，提高可行性。此外，運用適配頂管機及各類輔助設備，在合理的操控方式下，將頂管工作有效落實到位。

工具管是頂管施工中的重要裝置，需要合理選擇并有效應用。在市政頂管施工中，通常選用的是鋼筋混凝土管。鋼筋混凝土管穩(wěn)定可靠，即便存在較強的外部壓力，也可以維持穩(wěn)定，以免因受力異常而出現(xiàn)變形等情況。鋼筋混凝土管材料的抗腐蝕性能突出，因此有利于頂管施工的順利進行[1]。

3 污水管頂管施工的準備工作

施工前，相關人員先深入現(xiàn)場作詳細勘察，掌握施工范圍內(nèi)地質(zhì)、水文、既有建（構(gòu)）筑物分布等方面的實際情況，必要時主動與產(chǎn)權(quán)部門取得聯(lián)系，以便加深對既有管道建設情況、維修情況的了解。在對總體施工環(huán)境有了全面的把握后，為有效地規(guī)劃頂管施工方案。在圖紙設計階段，需要加強檢查，重點考慮尺寸、埋深等。針對圖紙中存在的不足，及時指出并予以改進，直至得到完善的、可行的圖紙為止。

機械設備是頂管施工中的重要硬件設施，需要以施工要求為導向，選擇合適類型的機械設備。進場時應加強檢驗，通過試運行的方式判斷機械設備的工作狀態(tài)，識別其中的故障，并妥善處理。材料進場時也需加強檢驗，任何不滿足要求的材料均不予以入場。在確保材料質(zhì)量達標的前提下，將材料轉(zhuǎn)至指定堆放場所，分類堆放到位，并采取防護措施，以防材料受損。

開工前，再次檢查施工現(xiàn)場的圖紙，以此為基準，組織測量放線工作，然后復核。密切關注現(xiàn)場天氣預報信息，判斷是否存在不利于頂管施工的極端天氣，以便合理調(diào)整施工時間。

4 頂管施工技術(shù)的細分形式

4.1 泥水式推進法

泥水式推進法以刀盤掘進機為主要的施工裝置，由專業(yè)人員合理控制正面土壓力，使正面土壓力維持穩(wěn)定。在推進過程中，視實際情況動態(tài)調(diào)節(jié)循環(huán)水壓力，目的在于維持地下水壓力的穩(wěn)定性，以免誘發(fā)異常狀況。遵循連續(xù)施工的原則，盡可能避免中斷。

4.2 土壓式推進法

土壓式推進法向切削倉內(nèi)注入混合料，待泥倉達到飽滿狀態(tài)后，維持壓力的平衡狀態(tài)（地下水壓力、正面土壓力）。在土壓式推進法施工中，無需采用泥漿泵或是其他用于輸送混合料的設備，取而代之的是推進器。推進器的購置成本較低，無需處理泥漿，因此可提高項目的經(jīng)濟效益。通常，單刀或多刀盤土壓平衡掘進機取得廣泛的應用。正常狀況下，管徑以1000～3000mm較為合適。

4.3 泥濃式推進法

泥濃式推進法依托于二次注漿的方法，可有效減小地層的摩擦阻力，以便頂管作業(yè)的順利開展，期間廢棄物（指的是粒徑為頂管直徑1/3的礫石等）被高效排出。該方法可以有效分離地下的土及礫石，并將此類物質(zhì)高效輸送至外界。不僅于此，泥濃式推進法的適用范圍較廣，除了巖石地質(zhì)條件外，在其他的土質(zhì)環(huán)境中均具有可行性。實際施工中，先在指定位置開挖工作坑，準備混凝土管，將混凝土管組裝為完整的整體，用油泵作頂進處理，最終使管道貫通。經(jīng)過頂管施工后，將無需使用的工具管拆卸，安排專業(yè)人員對井作全方位的檢查，確認無異常狀況后再進行回填[2]。

5 頂管施工方案

頂管全長535.5m，按照30m或40m的間距依次修筑檢查井，管材選用的是預應力鋼筋混凝土管，F(xiàn)型柔性接口。根據(jù)檢查井的布設情況，在其周邊設2個工作井和3個接收井。前者作管道頂進用，后者作頂管出洞回收工具頭用。分單元有序?qū)⒏鞑糠猪斶M到位，其中最大長度為140m。

5.1 工作井的施工

工作井長7m、寬4m，用C30鋼筋混凝土護壁，厚度按0.4m予以控制，底板厚度控制在0.5m。工作井由人工垂直開挖到位，考慮到井壁的穩(wěn)定性要求，每開挖1m組織一次護壁作業(yè)。在井底施打木樁，起到加固的作用。對井底作封閉處理。

水泥攪拌樁施工時，在工作坑外側(cè)設止水帷幕。止水帷幕可起到防止塌方、減少地下水流動的作用。樁徑0.50m，搭接量控制在0.15m，按照0.45～0.50的水灰比制備漿液，水泥選用的是普通硅酸鹽水泥，摻入量19%。

5.2 后背墻的施工

后背墻的作用在于作為千斤頂?shù)闹谓Y(jié)構(gòu)。在本次施工中，后背墻的高度為2.76m，厚度30cm，對工作井兩邊內(nèi)墻加寬。在后背墻上鋪墊鋼板，優(yōu)化受力條件，保證后背墻受力均勻。后背墻壁面與管道頂進方向保持垂直，由專業(yè)人員加強檢測，要求垂直度偏差不超過0.1%。

5.3 工作井導軌的安裝

導軌具有引導作用，能夠使管節(jié)根據(jù)既定的中心線有序頂進到位。在本次施工中，導軌的原材料為雙排工字鋼、槽鋼，以焊接的方法組裝成型。安裝時要求軸線位置偏差在3mm以內(nèi)。

5.4 千斤頂?shù)陌惭b

本次施工中，選用的是200t千斤頂，共3臺。將千斤頂置于穩(wěn)定可靠的支架上，與管道中心的垂線呈對稱的位置關系。為有效減小頂進偏差，要求千斤頂合力的作用點與管壁反作用力作用點共處相同的軸線上。

在千斤頂?shù)倪x型中，采用的是zB.50型高壓油泵，適配性能可靠的電動機，利用電動機帶動油泵運行。各千斤頂?shù)倪M油管以并聯(lián)的方式連接于一體，要求各活塞的出力和行程均相同。合理安裝油管，確保其具有順直性，盡可能減少轉(zhuǎn)角的數(shù)量。

5.5 頂鐵的安裝

頂鐵設置在千斤頂與管道端部之間，是頂進施工中不可或缺的傳力構(gòu)件。在頂鐵的作用下，將千斤頂?shù)暮狭鶆蚍植贾凉芏耍€可以靈活調(diào)節(jié)千斤頂與管端的距離。在現(xiàn)階段的頂進施工中，較為常見的有環(huán)形頂鐵、U形頂鐵兩類。

安裝時，先清理頂鐵與導軌間的接觸面，使接觸面維持潔凈，在此前提下方可安裝。待頂鐵安裝到位后，要全面檢測頂鐵、千斤頂安裝情況。除此之外，要求頂鐵軸線與管道中心線垂直對稱，若不滿足此條件，可能會出現(xiàn)頂力偏心現(xiàn)象。頂鐵拼裝工作落實到位后，向頂鐵與管口間設膠合板，以便起到緩沖的作用，更有利于提高頂力分布的均勻性[3]。

6 頂進施工

6.1 正常頂進

頂進管道前，先對各類設備作詳細的檢查，安排試運行，檢驗設備的工作狀態(tài)，判斷故障并妥善處理。護壁的管口開鑿成型后，再向土層中頂進工具管。每完成30cm的頂進作業(yè)后，隨即安排一次測量，以便及時糾偏。管道進入土層正常頂進時，將單次頂進量增加至100cm，依然需要及時檢測。工具管頂進初期的偏差控制尤為關鍵，允許偏差為：軸線3mm，高程0～+3mm。若超出許可范圍，需及時糾偏。

6.2 測量與糾偏

測量與糾偏是一項精細化的工作，考慮到檢測結(jié)果的準確性以及糾偏的有效性要求，要聯(lián)合應用全站儀和激光水準儀進行測量。

6.2.1 測量頻率

第一節(jié)管，每頂進20～50cm時檢測一次。進入正常頂進狀態(tài)時，適當降低檢測頻率，每頂進1m檢測1次。

6.2.2 中心線測量

在工作井邊的兩個方向樁掛鉛錘，將該裝置延伸到工作井底部，然后用激光水準儀照準設置到位的鉛錘，讀取管前端的中心尺刻度，根據(jù)實測結(jié)果作出判斷。若與中心刻度重合，表明方向一致，滿足要求，反之則根據(jù)實際情況靈活糾偏。

6.2.3 高程測量

將激光水準儀放置在頂鐵上，測量前端管底高程。

6.2.4 糾偏

根據(jù)各項實測結(jié)果，及時采取糾偏措施。工具頭前方設置有糾偏節(jié)，于其中安裝糾偏千斤頂。若實際偏差在5mm以上，則要及時啟動糾偏工作，有效控制頂進方向，在該方式下精準完成頂進作業(yè)。

6.3 頂管的其他施工措施

6.3.1 深層水泥攪拌施工

穿墻頂進頂管出洞口是整個頂進施工中的重點環(huán)節(jié)。為了保證頂進效果，著重對穿墻管前方2m內(nèi)的區(qū)域作加固處理，即設置深層水泥攪拌樁，目的是起到擋土、擋水的效果。

6.3.2 觸變泥漿減阻

在特定的壓力作用下注入泥漿，泥漿固結(jié)后，在管壁處形成穩(wěn)定可靠的泥漿套。參數(shù)方面，按照膨潤土∶堿∶水=0.4∶0.02∶1（質(zhì)量比）的要求拌制，用LI50型壓漿泵注漿，全程壓力穩(wěn)定在0.1～0.2MPa。每4節(jié)管設一道注漿孔，密切關注施工進度，頂進完成后隨即由注漿孔注漿。

6.3.3 頂管節(jié)接頭形式及防水

采用較為合適的是F型橡膠密封圈柔性接頭，考慮到接頭部位的嚴密性要求，可配套氯丁橡膠楔形膠圈，接頭內(nèi)設止水鋼環(huán)。

6.4 頂管施工注意事項

頂管施工技術(shù)應用過程中需要加強防護，有必要在周邊設擋板，掛設警示標識，用于告知過往人員，避免誤入。加強對施工范圍內(nèi)的人員監(jiān)控，重視人員管理。頂管施工時，井口往往預留廢土的出口。由于現(xiàn)場空間的限制而無法安裝防護欄時，需要配套完整的防護網(wǎng)，增強安全防護效果。嚴格依據(jù)規(guī)范開展現(xiàn)場設備的檢驗工作，詳細記錄各項信息，確保無誤。由專業(yè)人員根據(jù)計劃定期維修機械設備，及時發(fā)現(xiàn)異常并處理，盡可能使機械設備維持穩(wěn)定運行的狀態(tài)。此外，還需由專業(yè)人員負責材料的進出庫登記工作，形成完整的材料領用信息記錄。

7 頂管施工質(zhì)量控制措施

7.1 頂管測量及控制

頂管測量距離在150m以內(nèi)，在現(xiàn)場配套激光經(jīng)緯儀，由專業(yè)人員操作，檢測頂管的方向和高程，予以有效的控制。頂管施工時，可能有起始點或后視點位移的情況，為避免此現(xiàn)象，需要加強檢查，通常每1周要組織1次，必要時增加頻率。若實測結(jié)果顯示偏差較大，需及時分析原因，妥善處理。每結(jié)束一段頂管施工后，均要檢測管道中心及高程，測量點數(shù)根據(jù)具體的部位而定，通常一個接口測量1個點，對于錯口部位有必要增加至2個。

7.2 全過程沉降觀測

經(jīng)計算，工作井沉降和水平位移值均可滿足規(guī)范要求。接收井施工期間，及時監(jiān)測井邊坡的位移，根據(jù)實際監(jiān)測結(jié)果采取有效的控制措施，以保證頂管施工安全。從工程實際情況出發(fā)，設置監(jiān)控網(wǎng)（包含4個基準點），以滿足沉降觀測要求。施工時，每天至少觀測1次，采集信息并記錄。施工后依然需要加強觀測，判斷實際沉降情況，最大沉降變形不能超過20mm。

7.3 頂管的管理措施

進洞前，先檢查洞口的實際情況，建立排水系統(tǒng)，排出工作井內(nèi)的水，以便后續(xù)施工。嚴格依據(jù)圖紙要求施工，避免超挖、欠挖等異常狀況。遇突發(fā)情況時，必須在獲得批準后再調(diào)整參數(shù)。頂進時，有效控制出渣量和頂進速度兩項參數(shù)，營造有條不紊的施工環(huán)境。加強對頂頭推進壓力和開挖面壓力的控制，達到相對均衡的狀態(tài)。

強化對各崗位施工人員的管理，引導施工人員養(yǎng)成良好的工作習慣，以合理的方法施工。根據(jù)工程情況建立質(zhì)量保證體系，切實提高質(zhì)量管理水平。還要建立質(zhì)量管理的考核標準。根據(jù)考核結(jié)果判斷施工質(zhì)量情況，及時發(fā)現(xiàn)存在的質(zhì)量問題并予以有效的處理。

8 結(jié)語

在城市化進程的大環(huán)境下，對城市污廢水的排放水平提出要求的更高，因此需要積極啟動排水工程。在施工期間，頂管施工技術(shù)具有良好的應用價值，可避免大范圍開挖問題，有利于管道敷設的順利進行。作為施工企業(yè)，需要做足前期準備工作，給頂管施工技術(shù)的應用“鋪路”，再由專也人員將技術(shù)落實到位，保證排水工程的施工質(zhì)量。