時(shí)間：2023-03-27 16:47:19
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秦嶺路熱力管網(wǎng)是我公司供熱主干道，肩負(fù)鄭州市西區(qū)600萬平方米供熱面積。該工程全長3980米，熱力管管徑為DN1000-DN900，熱水雙管直埋。秦嶺路熱力管網(wǎng)隨著鄭州市道路改造施工，全長穿越現(xiàn)狀重要道路6個(gè)，分別為崗坡路、伊河路等交通要道，這些路段車流量大，交通壓力大，因此辦理破路施工許可證非常難。鄭州市是創(chuàng)建文明城市，對城市文明施工要求嚴(yán)，過重要路口一般只允許頂管施工。該工程于當(dāng)年9月10正式動(dòng)工，11月15日必須正式投運(yùn)確保原有600萬平方米采暖用戶正式用熱。為此在工期緊、任務(wù)重的情況下我大膽提出創(chuàng)新，在穿越崗坡路、伊河路路段采用預(yù)制保溫管直接頂管施工。面對重重壓力，我們克服困難，保證質(zhì)量，最終保證了工程順利進(jìn)行。
2.頂管方法、過程、措施
2.1施工順序
采用先施工頂管工作井平臺及后靠背，再進(jìn)行管道頂進(jìn)施工。頂管施工采用人工挖掘頂進(jìn)施工，在管道頭部安裝導(dǎo)向糾偏節(jié)，管道頂進(jìn)隨時(shí)進(jìn)行測量、糾偏。管道頂進(jìn)時(shí)，將人工挖掘管道前端的土體，利用小車運(yùn)送至管外的棄土區(qū)。設(shè)備→吊裝預(yù)制保溫管到軌道上→安裝頂鐵→管道頂進(jìn)→管道焊接貫通。
2.2施工設(shè)計(jì)
頂管的施工設(shè)計(jì)應(yīng)包括以下主要內(nèi)容：施工現(xiàn)場平面布置圖；頂進(jìn)方法的選用和頂管段單元長度的確定；工作坑位置的選擇及其結(jié)構(gòu)類型的設(shè)計(jì)；頂管機(jī)頭選型及各類設(shè)備的規(guī)格、型號及數(shù)量；頂力計(jì)算和后背設(shè)計(jì)；洞口的封門設(shè)計(jì)；測量、糾偏的方法；垂直運(yùn)輸和水平運(yùn)輸布置；下管、挖土、運(yùn)土或泥水排除的方法；減阻措施；控制地面隆起、沉降的措施；地下水排除方法；注漿加固措施；安全技術(shù)措施。
2.3施工方法
施工管道頂進(jìn)方法的選擇，應(yīng)根據(jù)管道所處土層性質(zhì)、管徑、地下水位、附近地上與地下建筑物、構(gòu)筑物和各種設(shè)施等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。根據(jù)鄭州市西區(qū)地下水位低，地下8米均不見水，施工熱力管徑較大（DN1000）等特點(diǎn)，本次采用手掘式頂管。頂管施工中應(yīng)建立地面與地下測量控制系統(tǒng)，控制點(diǎn)應(yīng)設(shè)在不易擾動(dòng)、視線清楚、方便校核、易于保護(hù)處。
2.4頂管工作坑的選擇
2.4.1頂管工作坑的位置選擇
頂管工作坑的位置應(yīng)按下列條件選擇：管道井室的位置；可利用坑壁土體作后背；便于排水、出土和運(yùn)輸；對地上與地下建筑物、構(gòu)筑物易于采取保護(hù)和安全施工的措施；距電源和水源較近，交通方便；單向進(jìn)時(shí)宜設(shè)在下游一側(cè)。
2.4.2頂管后背墻選擇
采用裝配式后背墻時(shí)應(yīng)符合下列規(guī)定；裝配式后背墻宜采用方木、型鋼或鋼板等組裝，組裝后的后背墻應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度；后背土體壁面應(yīng)平整，并與管道頂進(jìn)方向垂直；裝配式后背墻的底端宜在工作坑底以下，不宜小于50cm；后背土體壁面應(yīng)與后背墻貼緊，有孔隙時(shí)應(yīng)采用砂石料填塞密實(shí)；組裝后背墻的構(gòu)件在同層內(nèi)的規(guī)格應(yīng)一致，各層之間的接觸應(yīng)緊貼，并層層固定。工作坑的支撐宜形成封閉式框架，矩形工作坑的四角應(yīng)加斜撐。頂管工作坑及裝配式后背墻的墻面應(yīng)與管道軸線垂直，其施工允許偏差應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。
2.4.3頂管工作坑深度選擇
工作坑深度應(yīng)符合下列公式要求：H1=h1+h2+h3(2.4.3-1)H2=h1+h3(2.4.3-2)式中H1——頂進(jìn)坑地面至坑底的深度(m)；H2——接受坑地面至坑底的深度(m)；h1——地面至管道底部外緣的深度(m)；h2——管道外緣底部至導(dǎo)軌底面的高度(m)；h3——基礎(chǔ)及其墊層的厚底。但不應(yīng)小于該處井室的基礎(chǔ)及墊層厚度(m)。
2.5設(shè)備安裝
2.5.1導(dǎo)軌的選擇安裝
導(dǎo)軌應(yīng)選用鋼質(zhì)材料制作，其安裝應(yīng)符合下列規(guī)定：兩導(dǎo)軌應(yīng)順直、平行、等高，其縱坡應(yīng)與管道設(shè)計(jì)坡度一致；導(dǎo)軌安裝的允許偏差應(yīng)為：軸線位置：3mm頂面高程：0～+3mm兩軌內(nèi)距：±2mm安裝后的導(dǎo)軌應(yīng)牢固，不得在使用中產(chǎn)生位移，并應(yīng)經(jīng)常檢查校核。
2.5.2千斤頂?shù)倪x擇安裝
千斤頂?shù)陌惭b應(yīng)符合下列規(guī)定：千斤頂宜固定在支架上，并與管道中心的垂線對稱，其合力的作用點(diǎn)應(yīng)在管道中心的垂直線上；當(dāng)千斤頂多于一臺時(shí)，宜取偶數(shù)，且其規(guī)格宜相同；當(dāng)規(guī)格不同時(shí)，其行程應(yīng)同步，并應(yīng)將同規(guī)格的千斤頂對稱布置；千斤頂?shù)挠吐窇?yīng)并聯(lián)，每臺千斤頂應(yīng)有進(jìn)油、退油的控制系統(tǒng)。
2.5.3油泵的選擇安裝
油泵安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)符合下列規(guī)定：油泵宜設(shè)置在千斤頂附近，油管應(yīng)順直、轉(zhuǎn)角少；油泵應(yīng)與千斤頂相匹配，并應(yīng)有備用油泵；油泵安裝完畢，應(yīng)進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)；頂進(jìn)開始時(shí)，應(yīng)緩慢進(jìn)行，待各接觸部位密合后，再按正常頂進(jìn)速度頂進(jìn)；頂進(jìn)中若發(fā)現(xiàn)油壓突然增高，應(yīng)立即停止頂進(jìn)，檢查原因并經(jīng)處理后方可繼續(xù)頂進(jìn)；千斤頂活塞退回時(shí)，油壓不得過大，速度不得過快。
2.5.4頂鐵的安裝
頂鐵的安裝和使用應(yīng)符合下列規(guī)定：安裝后的頂鐵軸線應(yīng)與管道軸線平行、對稱，頂鐵與導(dǎo)軌和頂鐵之間的接觸面不得有泥土、油污；更換頂鐵時(shí)，應(yīng)先使用長度大的頂鐵；頂鐵拼裝后應(yīng)鎖定；頂鐵的允許聯(lián)接長度，應(yīng)根據(jù)頂鐵的截面尺寸確定。當(dāng)采用截面為20cm×30cm頂鐵時(shí)，單行順向使用的長度不得大于1.5m；雙行使用的長度不得大于2.5m，且應(yīng)在中間加橫向頂鐵相聯(lián)；頂鐵與管口之間應(yīng)采用緩沖材料襯墊，當(dāng)頂力接近管節(jié)材料的允許抗壓強(qiáng)度時(shí)，管端應(yīng)增加U形或環(huán)形頂鐵；頂進(jìn)時(shí)，工作人員不得在頂鐵上方及側(cè)面停留，并應(yīng)隨時(shí)觀察頂鐵有無異常跡象。
2.6頂進(jìn)
2.6.1頂進(jìn)前的條件確認(rèn)
開始頂進(jìn)前應(yīng)檢查下列內(nèi)容，確認(rèn)條件具備時(shí)方可開始頂進(jìn)。全部設(shè)備經(jīng)過檢查并經(jīng)過試運(yùn)轉(zhuǎn)；工具管在導(dǎo)軌上的中心線、坡度和高程應(yīng)符合規(guī)定；防止流動(dòng)性土或地下水由洞口進(jìn)入工作坑的措施；開啟封門的措施。拆除封門時(shí)應(yīng)符合下列規(guī)定：采用鋼板樁支撐時(shí)，可拔起或切割鋼板樁露出洞口，并采取措施防止洞口上方的鋼板樁下落；
2.6.2頂進(jìn)預(yù)制保溫管的保護(hù)
由于采用的是預(yù)制保溫管直接頂進(jìn)，對頭一根管道預(yù)留的300mm管頭必須做保護(hù)，否則保溫層會(huì)破壞、摩擦力大頂進(jìn)難度加大。可采用披肩法，在管頭周圍焊接一圈與工作管成15°的披肩。
2.6.3頂進(jìn)過程
千斤頂?shù)男谐虨?8厘米，用扁鐵制成的緊固件將其固定在預(yù)制保溫管上開始頂。頂進(jìn)完一節(jié)管后應(yīng)及時(shí)焊接下一節(jié)，焊完后按規(guī)定探傷，焊接合格后保溫完畢進(jìn)行下一段的頂進(jìn)。預(yù)制保溫管開始頂進(jìn)5～10m的范圍內(nèi)，允許偏差應(yīng)為：軸線位置3mm，高程0～+3mm。當(dāng)超過允許偏差時(shí)，應(yīng)采取措施糾正。
3.預(yù)制保溫管頂管的經(jīng)濟(jì)性、效益性分析
3.1縮短工期、減少難度
由于直接采用預(yù)制保溫管，省去了砼管的吊裝、土方量大大減少。以DN1000熱力管為例，如果采用砼管，每前進(jìn)一米至少需要挖直徑為1700mm的圓隧道，每米土方量為2.27立方，而采用預(yù)制保溫管只需1200mm挖直徑為1700mm的圓隧道，每米土方量為1.13立方，土方量只需采用砼管的一半。24小時(shí)可頂進(jìn)12-14米，進(jìn)度可以加快一半。省去了在砼管內(nèi)穿預(yù)制保溫管的難度。
3.2節(jié)省投資
可以節(jié)省砼管材料費(fèi)用，頂DN1000熱力管為例，需要1500mm砼管材料費(fèi)為每米750元。因減少土方量，節(jié)省勞動(dòng)力費(fèi)用及運(yùn)輸費(fèi)用。節(jié)省了穿管機(jī)械費(fèi)用。如果采用破路施工，每米管網(wǎng)施工需開挖3.5平方米，按鄭州市市政局的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，正常開挖及恢復(fù)路面每平方米造價(jià)850元，即每米管網(wǎng)破路恢復(fù)費(fèi)用為2975元，而我采用預(yù)制保溫管頂管雙管每米造價(jià)在2800元以下。
3.3減少環(huán)境污染
非開挖頂管施工采用油壓驅(qū)動(dòng)施工時(shí)噪音遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于開槽式敷設(shè)管道，幾乎沒有地盤沉降的現(xiàn)象，對周遭的影響降低到最小程度。而且在較深的埋深情況下施工成本要小于開槽式敷設(shè)管道，不影響交通，減少塵土飛揚(yáng)，為創(chuàng)建文明城市提供有力保障，百姓不會(huì)埋怨天天挖溝破路造成的出行不便。
4.預(yù)制保溫管頂管的適用性
4.1管徑的要求
進(jìn)行預(yù)制保溫管頂管適合熱力管徑在DN700以上，因?yàn)楣軓教o法進(jìn)行手掘式頂管，人體無法在管內(nèi)操作。當(dāng)然管徑小不經(jīng)濟(jì)。
4.2頂管長度的范圍
該頂管適合頂管長度在26米范圍內(nèi)，如果太長，鋼管會(huì)變形，超過30米長建議使用砼套管頂管，然后穿預(yù)制保溫管。
水管道施工方法的不足，對頂管施工方法進(jìn)行了探討，在簡單分析了頂管施工的
特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對頂管施工在給排水管道建設(shè)中的施工應(yīng)用進(jìn)行了分析探
討。
關(guān)鍵詞：頂管技術(shù)給排水管道施工工藝
中圖分類號：S276文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
引言
地下給排水管網(wǎng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，污水管道、雨水管道、自
來水管道、中水管道的系統(tǒng)等等都屬于地下給排水管網(wǎng)之內(nèi)，要對上述市政設(shè)施
進(jìn)行改建、新建、擴(kuò)建，需要工程技術(shù)人員進(jìn)行安全的管道安裝。由于施工現(xiàn)狀
地形及管線的原因，傳統(tǒng)的挖槽下管施工技術(shù)難以進(jìn)行現(xiàn)場施工，頂管施工技術(shù)
將完全能解決這些難題，提供安全及經(jīng)濟(jì)的施工方法。隨著頂管技術(shù)在市政工程
的廣泛運(yùn)用，本文主要探討在頂管作業(yè)施工過程中出現(xiàn)了一些具體的技術(shù)問題，
值得施工技術(shù)人員重視，并以此和同行共享。
1頂管施工的特點(diǎn)
頂管法又稱為非開挖管道敷設(shè)技術(shù)，它具有不需要開挖面層，就能穿越地面
構(gòu)筑物和地下管線及公路、鐵路、河道的特點(diǎn)，相比開挖敷設(shè)技術(shù)，投資和工期
將大大節(jié)省。同時(shí)，頂管施工技術(shù)可以降低噪音，減少粉塵，減輕對城區(qū)的交通
條件和環(huán)境狀況的干擾和破壞，屬于真正的無污染、高效率的施工技術(shù)。頂管施
工法由于其上述多方面的優(yōu)點(diǎn)，在市政工程中尤其是在市政給排水管線工程中得
到了廣泛地應(yīng)用。概括起來，頂管施工技術(shù)具有幾大方面的優(yōu)點(diǎn)：施工面由線縮
成點(diǎn)，占地面積小；地面活動(dòng)不受施工影響，對交通干擾小；噪音和震動(dòng)低，城
市中施工對居民生活環(huán)境干擾小，不影響現(xiàn)有管線及構(gòu)筑物的使用；可以在很深
的地下或水下敷設(shè)管道，可以安全穿越鐵路、公路、河流、建筑物，減少沿線的
拆遷工作量，降低工程造價(jià)，其主要缺點(diǎn)是施工技術(shù)難度較高，需要詳細(xì)的工程
地質(zhì)和水文地質(zhì)勘探資料。
2頂管技術(shù)施工應(yīng)用分析
2.1頂進(jìn)管的選擇頂進(jìn)管一般選用鋼筋砼管，如沒有腐蝕要求可選用鋼管。鋼
筋砼管的規(guī)格設(shè)計(jì)、配筋和應(yīng)力驗(yàn)算應(yīng)遵守有關(guān)鋼筋砼的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程，特別
是有關(guān)鋼筋砼管的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程。
2.1.1頂進(jìn)管直徑的選擇頂進(jìn)管的直徑選擇是首先根據(jù)工程性質(zhì)、工程需要確
定內(nèi)徑，根據(jù)頂進(jìn)管所受荷載確定砼管的配筋及壁厚，進(jìn)而確定外徑。因?yàn)轫敼?/p>
工程工作面上需要配備挖土工人，所以一般管內(nèi)徑不小于500mm。
2.1.2頂進(jìn)管長度的選擇頂進(jìn)管的長度對頂管過程的可控性和經(jīng)濟(jì)性有很大的
影響。在直線推頂?shù)那闆r下使用長管可以減少裝管的次數(shù)，取得良好的效果，但
隨著管長度的增長，如果偏離原定的路線，使之恢復(fù)正確路線要比使用短管更加
困難。建造頂壓坑時(shí)頂壓坑的長度也要增大，挖坑、支護(hù)、回填、修復(fù)的費(fèi)用將
相應(yīng)地增加。反之，在直線上推頂很短的管也較困難，因?yàn)槎坦鼙容^容易向周圍
土層中擠入，致使整個(gè)管列呈蛇形彎曲，這便降低了管路頂進(jìn)的可控性。
一般情況下，管長度須相對于管徑來衡量，當(dāng)L/D外≤1.10時(shí)，為短管；當(dāng)L/D
外=1.15時(shí)，為標(biāo)準(zhǔn)管；當(dāng)L/D外≥2.10時(shí)為長管。
2.2頂管施工的前期準(zhǔn)備
2.2.1現(xiàn)場平面布置平面總體布置包括起重設(shè)備、自動(dòng)控制室、料具間、管片
堆場、拌漿棚及拌漿材料堆場、注水系統(tǒng)、棄土坑的布置等。始發(fā)工作井內(nèi)安裝
發(fā)射架、頂管機(jī)、前頂鐵、主推千斤頂、反力架等頂進(jìn)設(shè)備，工作井邊側(cè)設(shè)置下
井扶梯供施工人員上下。轉(zhuǎn)貼于2.2.2頂管機(jī)進(jìn)、出洞處以及后靠土體加固為
確保頂管機(jī)出洞的絕對安全，需對后靠土體及進(jìn)、出洞區(qū)域土體進(jìn)行高壓旋噴樁
加固。為防止頂管機(jī)進(jìn)、出預(yù)留洞導(dǎo)致泥水流失，并確保在頂進(jìn)過程中壓注的觸
變泥漿不流失，必須在工作井安裝洞口止水裝置。
2.3頂管施工的工藝頂管施工又稱為頂進(jìn)法施工，是指利用頂進(jìn)設(shè)備將預(yù)制的
箱形或圓形構(gòu)造物逐漸頂入路基，以構(gòu)成立體交叉通道或涵洞的施工方法。頂管
施工需先在確定的管段之間設(shè)置工作井和接收井，然后在工作井內(nèi)安裝推力設(shè)備
將導(dǎo)軌上的頂管機(jī)頭推入土體，由機(jī)頭導(dǎo)向，將預(yù)制的鋼筋混凝土管向前頂進(jìn)，
前端土體通過工作井運(yùn)出，最后完成管道鋪設(shè)。
2.3.1頂管井的設(shè)計(jì)頂管井分工作井與接收井兩種，頂管井的建造結(jié)構(gòu)有很多
種類，一般使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。工作井的結(jié)構(gòu)形式通常有單孔井和單排孔井。
前者形狀有圓形、正方形、矩形等，后者則大多為矩形，它們的結(jié)構(gòu)受力性能由
高至低依次為圓形一正方形一矩形。結(jié)構(gòu)布置時(shí)，可在井內(nèi)設(shè)置內(nèi)支撐，改善結(jié)
構(gòu)受力。在建造過程中，工作井按雙向頂進(jìn)設(shè)計(jì)，與接收井間隔布置，間距與設(shè)
計(jì)檢查井間距一致，施工完畢，在工作井和接收井的位置上按設(shè)計(jì)要求做檢查井。
2.3.2頂管施工工序
①穿墻：打開穿墻悶板將工具管頂出井外，并安裝穿墻止水裝置，主要技術(shù)施工
措施如下：a穿墻管內(nèi)填夯壓密實(shí)的紙筋粘土或低強(qiáng)度水泥粘土拌和土，以起到
臨時(shí)性阻水擋土作用；b為確保穿墻孔外側(cè)一定范圍內(nèi)土體基本穩(wěn)定并有足夠強(qiáng)
度，工作井工具管穿墻前，對穿墻管外側(cè)采取注漿固結(jié)措施；c穿墻前對可能出
現(xiàn)的問題進(jìn)行分析并制定相應(yīng)處理措施；d悶板開啟后迅速推進(jìn)工具管，同時(shí)做
好穿墻止水，本工程采用止水法蘭加壓板，中間安入20mm厚的天然優(yōu)質(zhì)橡膠止
水板環(huán)，要求具有較高的拉伸率和耐磨性，借助管道頂進(jìn)帶動(dòng)安裝好的橡膠板形
成逆向止水裝置，應(yīng)防止因穿墻管外側(cè)的土體暴露時(shí)間過長而產(chǎn)生擾動(dòng)流變。
②頂管出洞：頂管出洞是頂管作業(yè)中一個(gè)很值得注意的問題，頂管出洞，即頂管
機(jī)和第一節(jié)管子從工作井中破出洞口封門進(jìn)入土中。開始正常頂管前的過程，是
頂管技術(shù)中的關(guān)鍵工序，也是容易發(fā)生事故的工序。為防止管線出現(xiàn)偏斜，應(yīng)采
取工具管調(diào)零，在工具管下的井壁上加設(shè)支撐，若發(fā)現(xiàn)下跌立即用主頂油缸進(jìn)行
糾偏，工具管出洞前預(yù)先設(shè)定一個(gè)初始角彌補(bǔ)下跌等措施。
③注漿減阻：在頂管施工中還有一個(gè)重要的技術(shù)措施就是通過壓注觸變泥漿填充
管道周圍的空隙，形成一道泥漿保護(hù)套，起到支撐地層，減少地面沉降，減少頂
進(jìn)阻力的作用。在施工中，首先對頂管機(jī)頭尾部壓漿，并要與頂進(jìn)工作同步，然
后在中續(xù)間和混凝土管道的適當(dāng)位置進(jìn)行跟蹤補(bǔ)漿，以補(bǔ)充在頂進(jìn)中的泥漿損
失。注漿工序一般多應(yīng)用于長距離頂管施工中。
④頂管糾偏：糾偏是指機(jī)頭偏離設(shè)計(jì)軸線后，利用設(shè)置在后部的糾偏千斤頂組，
改變機(jī)頭端面的方向，減少偏差，使管道沿設(shè)計(jì)軸線頂進(jìn)。頂進(jìn)糾偏是采用調(diào)整
4臺糾偏千斤頂組的方法，進(jìn)行糾偏操作，若管道偏左則千斤頂采用左伸右縮，
反之亦然。如果同時(shí)有高程和方向偏差，則應(yīng)先糾正偏差大的一邊。糾偏應(yīng)做到
在頂進(jìn)中采用小角度分級逐步進(jìn)行，勤調(diào)微糾。當(dāng)頂管機(jī)頭發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)，可采取
在管內(nèi)的相反方向增加壓重塊或在中間站提供旋轉(zhuǎn)糾正力矩等方法糾正。
3結(jié)語
頂管工藝的施工從技術(shù)上講是完全可行的，相對于開槽埋管從社會(huì)效益與經(jīng)
濟(jì)效益上來講更具有優(yōu)越性。從根本上改變了城市管網(wǎng)亂挖現(xiàn)象；另外一方面從
切實(shí)做到保護(hù)環(huán)境入手，加大推廣頂管施工技術(shù)力度勢在必行，可以預(yù)見未來的
關(guān)鍵詞：工作原理；特點(diǎn)；頂管施工；應(yīng)用
0 引言
隨著我國城市化進(jìn)程不斷加快，城市地下管線擴(kuò)建、改造工程量不斷增加；采用非開挖鋪設(shè)管道的技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注,由于其不需要開挖地面，交通不斷行，對周圍的環(huán)境影響能減少到最小，在繁華都市的工程建設(shè)中，頂管技術(shù)獨(dú)具優(yōu)勢。因此，在許多領(lǐng)域，非開挖技術(shù)，受到越來越廣泛地采用。本論文主要討論在頂管施工過程中出現(xiàn)的技術(shù)問題，值得施工技術(shù)人員重視，并以此和同行共享。
1 頂管施工發(fā)展及工作原理
頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后而發(fā)展起來的一種地下管道施工方法，它不需要開挖面層，并且能夠穿越公路、鐵道、河川、地面建筑物、地下構(gòu)筑物以及各種地下管線等。頂管施工借助于主頂油缸及管道間中繼間等的推力，把工具管或掘進(jìn)機(jī)從工作井內(nèi)穿過土層一直推到接收井內(nèi)吊起。與此同時(shí)，也就把緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后的管道埋設(shè)在兩井之間，以期實(shí)現(xiàn)非開挖敷設(shè)地下管道的施工方法。
2 頂管施工的特點(diǎn)
2.1頂管施工最突出的特點(diǎn)就是適應(yīng)性問題。針對不同的地質(zhì)情況、施工條件和設(shè)計(jì)要求，選用與之適應(yīng)的頂管施工方式，如何正確地選擇頂管機(jī)和配套輔助設(shè)備，對于頂管施工來說是非常關(guān)鍵的。
2.2頂管法又稱為非開挖管道敷設(shè)技術(shù)，與傳統(tǒng)的"挖槽埋管法"相比，開挖敷設(shè)技術(shù)，投資和工期將大大節(jié)省。同時(shí)，頂管施工技術(shù)可以降低噪音，減少粉塵，減輕對城區(qū)的交通條件和環(huán)境狀況的干擾和破壞，屬于真正的無污染、高效率的施工技術(shù)。
2.3頂管施工技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是不開挖地面；不拆遷，不破壞地面建筑物；不影響交通；不破壞環(huán)境；施工不受氣候和環(huán)境的影響；不影響管道的段差變形；省時(shí)、高效、安全，綜合造價(jià)低；其主要缺點(diǎn)是施工技術(shù)難度較高，需要詳細(xì)的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)勘探資料。
3 頂管施工技術(shù)應(yīng)用
3.1頂進(jìn)管的選擇頂進(jìn)管一般選用鋼筋混凝土管，如沒有腐蝕要求可選用鋼管。鋼筋混凝土管的規(guī)格設(shè)計(jì)、配筋和應(yīng)力驗(yàn)算應(yīng)遵守有關(guān)鋼筋混凝土的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程。
3.1.1 頂進(jìn)管直徑的選擇頂進(jìn)管的直徑選擇是首先根據(jù)工程性質(zhì)、工程需要確定內(nèi)徑，根據(jù)頂進(jìn)管所受荷載確定混凝土管的配筋及壁厚，進(jìn)而確定外徑。因?yàn)轫敼芄こ坦ぷ髅嫔闲枰鋫渫谕凉と耍砸话愎軆?nèi)徑不小于500mm。
3.1.2 頂進(jìn)管長度的選擇頂進(jìn)管的長度對頂管過程的可控性和經(jīng)濟(jì)性有很大的影響。在直線推頂?shù)那闆r下使用長管可以減少裝管的次數(shù)，取得良好的效果，但隨著管長度的增長，如果偏離原定的路線，使之恢復(fù)正確路線要比使用短管更加困難。建造頂壓坑時(shí)頂壓坑的長度也要增大，挖坑、支護(hù)、回填、修復(fù)的費(fèi)用將相應(yīng)地增加。反之，在直線上推頂很短的管也較困難，因?yàn)槎坦鼙容^容易向周圍土層中擠入，致使整個(gè)管列呈蛇形彎曲，這便降低了管路頂進(jìn)的可控性。一般情況下，管長度須相對于管徑來衡量，當(dāng)L/D外≤1.10時(shí)，為短管；當(dāng)L/D外=1.15時(shí)，為標(biāo)準(zhǔn)管；當(dāng)L/D外≥2.10時(shí)為長管。
3.2頂管施工的前期準(zhǔn)備
3.2.1 現(xiàn)場平面布置平面總體布置包括起重設(shè)備、自動(dòng)控制室、料具間、管片堆場、拌漿棚及拌漿材料堆場、注水系統(tǒng)、棄土坑的布置等。始發(fā)工作井內(nèi)安裝發(fā)射架、頂管機(jī)、前頂鐵、主推千斤頂、反力架等頂進(jìn)設(shè)備，工作井邊側(cè)設(shè)置下井扶梯供施工人員上下。
3.2.2 頂管機(jī)進(jìn)、出洞處以及后靠土體加固為確保頂管機(jī)出洞的絕對安全，需對后靠土體及進(jìn)、出洞區(qū)域土體進(jìn)行高壓旋噴樁加固。為防止頂管機(jī)進(jìn)、出預(yù)留洞導(dǎo)致泥水流失，并確保在頂進(jìn)過程中壓注的觸變泥漿不流失，必須在工作井安裝洞口止水裝置。
3.3頂管施工的工藝頂管施工又稱為頂進(jìn)法施工，是指利用頂進(jìn)設(shè)備將預(yù)制的箱形或圓形構(gòu)造物逐漸頂入路基，以構(gòu)成立體交叉通道或涵洞的施工方法。頂管施工需先在確定的管段之間設(shè)置工作井和接收井，然后在工作井內(nèi)安裝推力設(shè)備將導(dǎo)軌上的頂管機(jī)頭推入土體，由機(jī)頭導(dǎo)向，將預(yù)制的鋼筋混凝土管向前頂進(jìn)，前端土體通過工作井運(yùn)出，最后完成管道鋪設(shè)。
3.3.1 頂管井的設(shè)計(jì)頂管井分工作井與接收井兩種，頂管井的建造結(jié)構(gòu)有很多種類，一般使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。工作井的結(jié)構(gòu)形式通常有單孔井和單排孔井。前者形狀有圓形、正方形、矩形等，后者則大多為矩形，它們的結(jié)構(gòu)受力性能由高至低依次為圓形一正方形一矩形。結(jié)構(gòu)布置時(shí)，可在井內(nèi)設(shè)置內(nèi)支撐，改善結(jié)構(gòu)受力。在建造過程中，工作井按雙向頂進(jìn)設(shè)計(jì)，與接收井間隔布置，間距與設(shè)計(jì)檢查井間距一致，施工完畢，在工作井和接收井的位置上按設(shè)計(jì)要求做檢查井。
3.3.2 頂管施工工序⑴ 穿墻：打開穿墻悶板將工具管頂出井外，并安裝穿墻止水裝置，主要技術(shù)施工措施如下：①穿墻管內(nèi)填夯壓密實(shí)的紙筋粘土或低強(qiáng)度水泥粘土拌和土，以起到臨時(shí)性阻水擋土作用；②為確保穿墻孔外側(cè)一定范圍內(nèi)土體基本穩(wěn)定并有足夠強(qiáng)度，工作井工具管穿墻前，對穿墻管外側(cè)采取注漿固結(jié)措施；③穿墻前對可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析并制定相應(yīng)處理措施；④悶板開啟后迅速推進(jìn)工具管，同時(shí)做好穿墻止水。⑵ 頂管出洞：頂管出洞是頂管作業(yè)中一個(gè)很值得注意的問題，頂管出洞，即頂管機(jī)和第一節(jié)管子從工作井中破出洞口封門進(jìn)入土中。開始正常頂管前的過程，是頂管技術(shù)中的關(guān)鍵工序，也是容易發(fā)生事故的工序。為防止管線出現(xiàn)偏斜，應(yīng)采取工具管調(diào)零，在工具管下的井壁上加設(shè)支撐，若發(fā)現(xiàn)下跌立即用主頂油缸進(jìn)行糾偏，工具管出洞前預(yù)先設(shè)定一個(gè)初始角彌補(bǔ)下跌等措施。⑶ 注漿減阻：在頂管施工中還有一個(gè)重要的技術(shù)措施就是通過壓注觸變泥漿填充管道周圍的空隙，形成一道泥漿保護(hù)套，起到支撐地層，減少地面沉降，減少頂進(jìn)阻力的作用。在施工中，首先對頂管機(jī)頭尾部壓漿，并要與頂進(jìn)工作同步，然后在中續(xù)間和混凝土管道的適當(dāng)位置進(jìn)行跟蹤補(bǔ)漿，以補(bǔ)充在頂進(jìn)中的泥漿損失。注漿工序一般多應(yīng)用于長距離頂管施工中。⑷ 頂管糾偏：糾偏是指機(jī)頭偏離設(shè)計(jì)軸線后，利用設(shè)置在后部的糾偏千斤頂組，改變機(jī)頭端面的方向，減少偏差，使管道沿設(shè)計(jì)軸線頂進(jìn)。頂進(jìn)糾偏是采用調(diào)整4臺糾偏千斤頂組的方法，進(jìn)行糾偏操作，若管道偏左則千斤頂采用左伸右縮，反之亦然。如果同時(shí)有高程和方向偏差，則應(yīng)先糾正偏差大的一邊。糾偏應(yīng)做到在頂進(jìn)中采用小角度分級逐步進(jìn)行，勤調(diào)微糾。當(dāng)頂管機(jī)頭發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)，可采取在管內(nèi)的相反方向增加壓重塊或在中間站提供旋轉(zhuǎn)糾正力矩等方法糾正。
Abstract: Due to many advantages in the municipal construction， the pipe technology is widely used. This paper introduces the construction characteristics of pipe technology， based on this， it mainly analyzes the application of pipe technology in the construction of municipal engineering， and discusses its problems， which has a certain reference for further improving the quality of pipe construction.
關(guān)鍵詞：頂管技術(shù)；市政工程；應(yīng)用；施工工序
Key words: pipe technology；municipal engineering；application；construction process
0 引言
地下管網(wǎng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，日夜肩負(fù)著傳送信息和能量的重要任務(wù)。為城市處理污水的系統(tǒng)、自來水、煤氣、電力和通訊設(shè)施等等都屬于地下管網(wǎng)之內(nèi)，要對上述市政設(shè)施進(jìn)行改建、新建、擴(kuò)建，需要工程技術(shù)人員進(jìn)行安全的管道安裝。傳統(tǒng)的挖槽埋管地下管線施工技術(shù)由于對地面交通影響較大，使本來就擁擠繁忙的城市交通如同雪上加霜，同時(shí)給市民工作、生活帶來許多不便，特別在人口稠密的城市和交通擁擠的地區(qū)以及不允許開挖的地段，這個(gè)矛盾就更加突出。市政工程如何使這些安裝工程對城市的影響減至最小，如何盡可能減少對人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊憽Ｒ呀?jīng)成了一個(gè)迫切解決的問題。
非開挖技術(shù)將完全能解決這些難題，提供安全及經(jīng)濟(jì)的施工方法。非開挖技術(shù)是指利用少開挖和不開挖技術(shù)來進(jìn)行地下管線的鋪設(shè)或更換的工藝。頂管技術(shù)就是在這種情況下發(fā)展起來的一種非開挖技術(shù)，其在國外已廣泛使用，在國內(nèi)也已逐漸普及。隨著頂管技術(shù)在市政工程的廣泛運(yùn)用，本論文主要討論在頂管作業(yè)施工過程中出現(xiàn)了一些具體的技術(shù)問題，值得施工技術(shù)人員重視，并以此和同行共享。
1 頂管施工的特點(diǎn)
頂管法又稱為非開挖管道敷設(shè)技術(shù)，它具有不需要開挖面層，就能穿越地面構(gòu)筑物和地下管線吸公路、鐵路、河道的特點(diǎn)，相比開挖敷設(shè)技術(shù)，投資和工期將大大節(jié)省。同時(shí)，頂管施工技術(shù)可以降低噪音，減少粉塵，減輕對城區(qū)的交通條件和環(huán)境狀況的干擾和破壞，屬于真正的無污染、高效率的施工技術(shù)。頂管施工法由于其上述多方面的優(yōu)點(diǎn)，在市政工程中尤其是在市政管線工程中得到了廣泛地應(yīng)用。概括起來，頂管施工技術(shù)具有幾大方面的優(yōu)點(diǎn)：施工面由線縮成點(diǎn)，占地面積小；地面活動(dòng)不受施工影響，對交通干擾小；噪音和震動(dòng)低，城市中施工對居民生活環(huán)境干擾小，不影響現(xiàn)有管線及構(gòu)筑物的使用；可以在很深的地下或水下敷設(shè)管道，可以安全穿越鐵路、公路、河流、建筑物，減少沿線的拆遷工作量，降低工程造價(jià)。
2 頂管技術(shù)施工應(yīng)用分析
2.1 頂進(jìn)管的選擇 頂進(jìn)管一般選用鋼筋砼管，如沒有腐蝕要求可選用鋼管。鋼筋砼管的規(guī)格設(shè)計(jì)、配筋和應(yīng)力驗(yàn)算應(yīng)遵守有關(guān)鋼筋砼的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程，特別是有關(guān)鋼筋砼管的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程。①頂進(jìn)管直徑的選擇：頂進(jìn)管的直徑選擇是首先根據(jù)工程性質(zhì)、工程需要確定內(nèi)徑，根據(jù)頂進(jìn)管所受荷載確定砼管的配筋及壁厚，進(jìn)而確定外徑。因?yàn)轫敼芄こ坦ぷ髅嫔闲枰鋫渫谕凉と耍砸话愎軆?nèi)徑不小于500mm；②頂進(jìn)管長度的選擇：頂進(jìn)管的長度對頂管過程的可控性和經(jīng)濟(jì)性有很大的影響。在直線推頂?shù)那闆r下使用長管可以減少裝管的次數(shù)，取得良好的效果，但隨著管長度的增長，如果偏離原定的路線，使之恢復(fù)正確路線要比使用短管更加困難。建造頂壓坑時(shí)頂壓坑的長度也要增大，挖坑、支護(hù)、回填、修復(fù)的費(fèi)用將相應(yīng)地增加。
一般情況下，管長度須相對于管徑來衡量，當(dāng)L/D外≤1.10時(shí)，為短管；當(dāng)L/D外=1.15時(shí)，為標(biāo)準(zhǔn)管；當(dāng)IJD外≥2.10時(shí)為長管。
2.2 頂管施工的前期準(zhǔn)備 ①現(xiàn)場平面布置：平面總體布置包括起重設(shè)備、自動(dòng)控制室、料具間、管片堆場、拌漿棚及拌漿材料堆場、注水系統(tǒng)、棄土坑的布置等。始發(fā)工作井內(nèi)安裝發(fā)射架、頂管機(jī)、前頂鐵、主推千斤頂、反力架等頂進(jìn)設(shè)備，工作井邊側(cè)設(shè)置下井扶梯供施工人員上下；②頂管機(jī)進(jìn)、出洞處以及后靠土體加固：為確保頂管機(jī)出洞的絕對安全，需對后靠土體及進(jìn)、出洞區(qū)域土體進(jìn)行高壓旋噴樁加固。為防止頂管機(jī)進(jìn)、出預(yù)留洞導(dǎo)致泥水流失，并確保在頂進(jìn)過程中壓注的觸變泥漿不流失，必須在工作井安裝止水裝置。
2.3 頂管施工的工藝：頂管施 叉稱為頂進(jìn)法施工，是指利用頂進(jìn)設(shè)備將預(yù)制成橢圓形或圓形構(gòu)造物逐漸頂入路基，以構(gòu)成立體交義通道或涵洞的施工方法。頂管施工需先在確定的管段之間設(shè)置工作井和接收井，然后在工作井內(nèi)安裝推力設(shè)備將導(dǎo)軌上的頂管機(jī)頭推入土體，由機(jī)頭導(dǎo)向，將預(yù)制的鋼筋混凝土管向前頂進(jìn)，前端土體通過工作井運(yùn)出，最后完成管道鋪設(shè)。
2.3.1 頂管井的設(shè)計(jì)：頂管井分工作井與接收井兩種，頂管井的建造結(jié)構(gòu)有很多種類，一般使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。工作井的結(jié)構(gòu)形式通常有單孔井和單排孔井。前者形狀有圓形、正方形、矩形等，后者則大多為矩形，它們的結(jié)構(gòu)受力性能由高至低依次為圓形一正方形一矩形。
2.3.2 頂管施工工序 ①穿墻：打開穿墻悶板將工具管頂出井外，并安裝穿墻止水裝置，主要技術(shù)施工措施如下：1）穿墻管內(nèi)填夯壓密實(shí)的紙筋粘土或低強(qiáng)度水泥粘土拌和土，以起到臨時(shí)性阻水擋土作用；2）為確保穿墻孔外側(cè)一定范圍內(nèi)土體基本穩(wěn)定并有足夠強(qiáng)度，工作井工具管穿墻前，對穿墻管外側(cè)采取注漿固結(jié)措施；3）穿墻前對可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析并制定相應(yīng)處理措施；4）悶板開啟后迅速推進(jìn)工具管，同時(shí)做好穿墻止水，本工程采用止水法蘭加壓板，中間安入20mm厚的天然優(yōu)質(zhì)橡膠止水板環(huán)，要求具有較高的拉伸率和耐磨性，借助管道頂進(jìn)帶動(dòng)安裝好的橡膠板形成逆向止水裝置，應(yīng)防止因穿墻管外側(cè)的土體暴露時(shí)間過長而產(chǎn)生擾動(dòng)流變。②頂管出洞：頂管出洞是頂管作業(yè)中一個(gè)很值得注意的問題，頂管出洞，即頂管機(jī)和第一節(jié)管子從工作井中破出洞口封門進(jìn)入土中。開始正常頂管前的過程，是頂管技術(shù)中的關(guān)鍵工序，也是容易發(fā)生事故的工序。為防止管線出現(xiàn)偏斜，應(yīng)采取工具管調(diào)零，在工具管下的井壁上加設(shè)支撐，若發(fā)現(xiàn)下跌立即用主頂油缸進(jìn)行糾偏，工具管出洞前預(yù)先設(shè)定一個(gè)初始角彌補(bǔ)下跌等措施。③注漿減阻：在頂管施工中還有一個(gè)重要的技術(shù)措施就是通過壓注觸變泥漿填充管道周圍的空隙，形成一道泥漿保護(hù)套，起到支撐地層，減少地面沉降，減少頂進(jìn)阻力的作用。在施工中，首先對頂管機(jī)頭尾部壓漿，并要與頂進(jìn)工作同步，然后在中續(xù)間和混凝土管道的適當(dāng)位置進(jìn)行跟蹤補(bǔ)漿，以補(bǔ)充在頂進(jìn)中的泥漿損失。注漿工序一般多應(yīng)用于長距離頂管施工中。④頂管糾偏：糾偏是指機(jī)頭偏離設(shè)計(jì)軸線后，利用設(shè)置在后部的糾偏千斤頂組，改變機(jī)頭端面的方向，減少偏差，使管道沿設(shè)計(jì)軸線頂迸。頂進(jìn)糾偏是采用調(diào)整4臺糾偏千斤頂組方法，進(jìn)行糾偏操作，若管道偏左則千斤頂采用左伸右縮，反之亦然。
3 膨潤土懸浮液在疏松土層中的應(yīng)用
在無粘性的疏松土層中以及在粘性很小的土壤中，例如在砂礫土中，若不采取其它輔助措施，土層由于本身極不穩(wěn)定，以致在刃腳推進(jìn)之后立刻就會(huì)坍落在管壁上。所以對這類土壤來說，膨潤土懸浮液的支承作用尤其具有重要意義。為了起到這種支承作用，先決條件是要盡可能準(zhǔn)確地掌握膨潤土懸浮漓在砂礫上中的特性。膨潤上懸浮液將滲人土層的孔隙內(nèi)，充滿孔隙，并繼續(xù)在其中流動(dòng)。流速取決于孔隙的橫斷面與懸浮液的流變特性，同時(shí)也取決于壓漿壓力。因此為了在同樣的壓漿壓力下達(dá)剄相同的滲入深度，在孔隙橫斷面很小的細(xì)粒土層中便需要低流限的懸浮液，面孔隙橫斷面較大的粒粒土層則需要高流限的懸浮液。在克服流動(dòng)阻力的過程中，壓漿壓力隨著滲入深度的增加而成比例地衰減，所以相應(yīng)每一種壓漿壓力，都有一個(gè)完全確定的滲入深度。
盡管就某種場合來說，隨著管子的推進(jìn)同時(shí)在管子整個(gè)圓周上和管路全部長度上均勻地壓漿證明是相宜的，而在另一些場合下，正確的方法則又可能是分段壓漿。例如現(xiàn)已得知，在管子下半部，膨潤土在頂進(jìn)過程中比靜止?fàn)顟B(tài)下更容易流出，而上半部的壓漿則是在管路靜止的情況下更容易進(jìn)行。因此最好是將管子下半都的注漿孔和上半部的注漿孔分別組合起來。這種半側(cè)壓出韻原因在于，靜止?fàn)顟B(tài)的管道以其全部很大的重量沉落于底部。這樣便在管道的頂部形成了小空隙，或者至少是形成了一個(gè)壓力較低的區(qū)域。因而在這種狀態(tài)下，膨?yàn)懲猎诠茼斕幈仍诠艿撞扛菀琢鞒觥７粗陧攭毫透×ν瑫r(shí)作用下，管道有向上拱起的傾向。這時(shí)管道離地升起，于是管底下方便形成了一個(gè)低壓區(qū)，致使膨潤土更加容易滲入其中并均勻地散開。
4 頂進(jìn)管在膨潤土懸浮浪中受到的浮力
只要頂進(jìn)管在整個(gè)圓周上被膨潤土懸浮液所包圍，浮力定律便對它有效，即使懸浮液層的厚度很小也同樣如此。在鋼筋混凝土管情況下，浮力均為管子自重的1.4倍。這樣，只要通過正確地壓人膨潤土懸浮液，從而在土層中圍繞頂進(jìn)管形成一個(gè)支承環(huán)帶，并保持懸浮液壓力等于土壓力，于是管子就會(huì)在膨潤土懸浮液中漂浮起來。為此必需的前提在于懸浮液應(yīng)是液體狀態(tài)的，亦即呈現(xiàn)為表觀流限相應(yīng)較低的溶膠狀態(tài)。在懸浮液的膨潤土含量低到接近運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的穩(wěn)定極限時(shí)，這個(gè)條件便能得到滿足。浮力可使管外璧摩阻力減小，因?yàn)楣艿撞坑捎谧灾禺a(chǎn)生的法向力減少了。這一效果首先會(huì)對大直徑管子的長距離推頂產(chǎn)生有利的影響
5 結(jié)語
頂管設(shè)計(jì)在市政工程中，特別是深覆土大管徑的管道工程和交通繁忙的城市主干道改造工程設(shè)計(jì)中顯得尤為重要。在特定工程條件下，相對與開槽埋管更具優(yōu)越性。時(shí)代要前進(jìn)，城市要發(fā)展。市政設(shè)施配套完善，地下各種管道建設(shè)將會(huì)大量增加，頂管設(shè)計(jì)和施工也會(huì)增多。管徑加大，長度加長，有直有曲，種類繁多，這將是今后大城市頂管施工的發(fā)展趨勢。因此，我們要重視這個(gè)良機(jī)，進(jìn)一步地完善和提高我們的頂管設(shè)計(jì)和施工技術(shù)，使之綜合施工技術(shù)達(dá)到國際水平。
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關(guān)鍵詞：頂管技術(shù)；市政工程；應(yīng)用；施工工序
引言
地下管網(wǎng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，日夜肩負(fù)著傳送信息和能量的重要任務(wù)。為城市處理污水的系統(tǒng)、自來水、煤氣、電力和通訊設(shè)施等等都屬于地下管網(wǎng)之內(nèi)，要對上述市政設(shè)施進(jìn)行改建、新建、擴(kuò)建，需要工程技術(shù)人員進(jìn)行安全的管道安裝。傳統(tǒng)的挖槽埋管地下管線施工技術(shù)由于對地面交通影響較大，使本來就擁擠繁忙的城市交通如同雪上加霜，同時(shí)給市民工作、生活帶來許多不便，特別在人口稠密的城市和交通擁擠的地區(qū)以及不允許開挖的地段，這個(gè)矛盾就更加突出。市政工程如何使這些安裝工程對城市的影響減至最小，如何盡可能減少對人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊憽Ｒ呀?jīng)成了一個(gè)迫切解決的問題。 非開挖技術(shù)將完全能解決這些難題，提供安全及經(jīng)濟(jì)的施工方法。非開挖技術(shù)是指利用少開挖和不開挖技術(shù)來進(jìn)行地下管線的鋪設(shè)或更換的工藝。頂管技術(shù)就是在這種情況下發(fā)展起來的一種非開挖技術(shù)，其在國外已廣泛使用，在國內(nèi)也已逐漸普及。隨著頂管技術(shù)在市政工程的廣泛運(yùn)用，本論文主要討論在頂管作業(yè)施工過程中出現(xiàn)了一些具體的技術(shù)問題，值得施工技術(shù)人員重視，并以此和同行共享。
1 頂管施工的特點(diǎn) 頂管法又稱為非開挖管道敷設(shè)技術(shù)，它具有不需要開挖面層，就能穿越地面構(gòu)筑物和地下管線吸公路、鐵路、河道的特點(diǎn)，相比開挖敷設(shè)技術(shù)，投資和工期將大大節(jié)省。同時(shí)，頂管施工技術(shù)可以降低噪音，減少粉塵，減輕對城區(qū)的交通條件和環(huán)境狀況的干擾和破壞，屬于真正的無污染、高效率的施工技術(shù)。頂管施工法由于其上述多方面的優(yōu)點(diǎn)，在市政工程中尤其是在市政管線工程中得到了廣泛地應(yīng)用。
2 頂管技術(shù)施工應(yīng)用分析
2.1 頂進(jìn)管的選擇 頂進(jìn)管一般選用鋼筋砼管，如沒有腐蝕要求可選用鋼管。鋼筋砼管的規(guī)格設(shè)計(jì)、配筋和應(yīng)力驗(yàn)算應(yīng)遵守有關(guān)鋼筋砼的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程，特別是有關(guān)鋼筋砼管的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程。①頂進(jìn)管直徑的選擇：頂進(jìn)管的直徑選擇是首先根據(jù)工程性質(zhì)、工程需要確定內(nèi)徑，根據(jù)頂進(jìn)管所受荷載確定砼管的配筋及壁厚，進(jìn)而確定外徑。因?yàn)轫敼芄こ坦ぷ髅嫔闲枰鋫渫谕凉と耍砸话愎軆?nèi)徑不小于500mm；②頂進(jìn)管長度的選擇：頂進(jìn)管的長度對頂管過程的可控性和經(jīng)濟(jì)性有很大的影響。在直線推頂?shù)那闆r下使用長管可以減少裝管的次數(shù)，取得良好的效果，但隨著管長度的增長，如果偏離原定的路線，使之恢復(fù)正確路線要比使用短管更加困難。建造頂壓坑時(shí)頂壓坑的長度也要增大，挖坑、支護(hù)、回填、修復(fù)的費(fèi)用將相應(yīng)地增加。
2.2 頂管施工的前期準(zhǔn)備 ①現(xiàn)場平面布置：平面總體布置包括起重設(shè)備、自動(dòng)控制室、料具間、管片堆場、拌漿棚及拌漿材料堆場、注水系統(tǒng)、棄土坑的布置等。始發(fā)工作井內(nèi)安裝發(fā)射架、頂管機(jī)、前頂鐵、主推千斤頂、反力架等頂進(jìn)設(shè)備，工作井邊側(cè)設(shè)置下井扶梯供施工人員上下；②頂管機(jī)進(jìn)、出洞處以及后靠土體加固：為確保頂管機(jī)出洞的絕對安全，需對后靠土體及進(jìn)、出洞區(qū)域土體進(jìn)行高壓旋噴樁加固。為防止頂管機(jī)進(jìn)、出預(yù)留洞導(dǎo)致泥水流失，并確保在頂進(jìn)過程中壓注的觸變泥漿不流失，必須在工作井安裝止水裝置。
2.3 頂管施工的工藝：頂管施 叉稱為頂進(jìn)法施工，是指利用頂進(jìn)設(shè)備將預(yù)制成橢圓形或圓形構(gòu)造物逐漸頂入路基，以構(gòu)成立體交義通道或涵洞的施工方法。頂管施工需先在確定的管段之間設(shè)置工作井和接收井，然后在工作井內(nèi)安裝推力設(shè)備將導(dǎo)軌上的頂管機(jī)頭推入土體，由機(jī)頭導(dǎo)向，將預(yù)制的鋼筋混凝土管向前頂進(jìn)，前端土體通過工作井運(yùn)出，最后完成管道鋪設(shè)。
2.3.1 頂管井的設(shè)計(jì)：頂管井分工作井與接收井兩種，頂管井的建造結(jié)構(gòu)有很多種類，一般使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。工作井的結(jié)構(gòu)形式通常有單孔井和單排孔井。前者形狀有圓形、正方形、矩形等，后者則大多為矩形，它們的結(jié)構(gòu)受力性能由高至低依次為圓形一正方形一矩形。
2.3.2 頂管施工工序 ①穿墻：打開穿墻悶板將工具管頂出井外，并安裝穿墻止水裝置，主要技術(shù)施工措施如下：1）穿墻管內(nèi)填夯壓密實(shí)的紙筋粘土或低強(qiáng)度水泥粘土拌和土，以起到臨時(shí)性阻水擋土作用；2）為確保穿墻孔外側(cè)一定范圍內(nèi)土體基本穩(wěn)定并有足夠強(qiáng)度，工作井工具管穿墻前，對穿墻管外側(cè)采取注漿固結(jié)措施；3）穿墻前對可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析并制定相應(yīng)處理措施；4）悶板開啟后迅速推進(jìn)工具管，同時(shí)做好穿墻止水，本工程采用止水法蘭加壓板，中間安入20mm厚的天然優(yōu)質(zhì)橡膠止水板環(huán)，要求具有較高的拉伸率和耐磨性，借助管道頂進(jìn)帶動(dòng)安裝好的橡膠板形成逆向止水裝置，應(yīng)防止因穿墻管外側(cè)的土體暴露時(shí)間過長而產(chǎn)生擾動(dòng)流變。②頂管出洞：頂管出洞是頂管作業(yè)中一個(gè)很值得注意的問題，頂管出洞，即頂管機(jī)和第一節(jié)管子從工作井中破出洞口封門進(jìn)入土中。開始正常頂管前的過程，是頂管技術(shù)中的關(guān)鍵工序，也是容易發(fā)生事故的工序。為防止管線出現(xiàn)偏斜，應(yīng)采取工具管調(diào)零，在工具管下的井壁上加設(shè)支撐，若發(fā)現(xiàn)下跌立即用主頂油缸進(jìn)行糾偏，工具管出洞前預(yù)先設(shè)定一個(gè)初始角彌補(bǔ)下跌等措施。③注漿減阻：在頂管施工中還有一個(gè)重要的技術(shù)措施就是通過壓注觸變泥漿填充管道周圍的空隙，形成一道泥漿保護(hù)套，起到支撐地層，減少地面沉降，減少頂進(jìn)阻力的作用。在施工中，首先對頂管機(jī)頭尾部壓漿，并要與頂進(jìn)工作同步，然后在中續(xù)間和混凝土管道的適當(dāng)位置進(jìn)行跟蹤補(bǔ)漿，以補(bǔ)充在頂進(jìn)中的泥漿損失。注漿工序一般多應(yīng)用于長距離頂管施工中。④頂管糾偏：糾偏是指機(jī)頭偏離設(shè)計(jì)軸線后，利用設(shè)置在后部的糾偏千斤頂組，改變機(jī)頭端面的方向，減少偏差，使管道沿設(shè)計(jì)軸線頂迸。頂進(jìn)糾偏是采用調(diào)整4臺糾偏千斤頂組方法，進(jìn)行糾偏操作，若管道偏左則千斤頂采用左伸右縮，反之亦然。
膨潤土懸浮液在疏松土層中的應(yīng)用 在無粘性的疏松土層中以及在粘性很小的土壤中，例如在砂礫土中，若不采取其它輔助措施，土層由于本身極不穩(wěn)定，以致在刃腳推進(jìn)之后立刻就會(huì)坍落在管壁上。所以對這類土壤來說，膨潤土懸浮液的支承作用尤其具有重要意義。為了起到這種支承作用，先決條件是要盡可能準(zhǔn)確地掌握膨潤土懸浮漓在砂礫上中的特性。膨潤上懸浮液將滲人土層的孔隙內(nèi)，充滿孔隙，并繼續(xù)在其中流動(dòng)。流速取決于孔隙的橫斷面與懸浮液的流變特性，同時(shí)也取決于壓漿壓力。
盡管就某種場合來說，隨著管子的推進(jìn)同時(shí)在管子整個(gè)圓周上和管路全部長度上均勻地壓漿證明是相宜的，而在另一些場合下，正確的方法則又可能是分段壓漿。
頂進(jìn)管在膨潤土懸浮浪中受到的浮力 只要頂進(jìn)管在整個(gè)圓周上被膨潤土懸浮液所包圍，浮力定律便對它有效，即使懸浮液層的厚度很小也同樣如此。在鋼筋混凝土管情況下，浮力均為管子自重的1.4倍。這樣，只要通過正確地壓人膨潤土懸浮液，從而在土層中圍繞頂進(jìn)管形成一個(gè)支承環(huán)帶，并保持懸浮液壓力等于土壓力，于是管子就會(huì)在膨潤土懸浮液中漂浮起來。為此必需的前提在于懸浮液應(yīng)是液體狀態(tài)的，亦即呈現(xiàn)為表觀流限相應(yīng)較低的溶膠狀態(tài)。在懸浮液的膨潤土含量低到接近運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的穩(wěn)定極限時(shí)，這個(gè)條件便能得到滿足。浮力可使管外璧摩阻力減小，因?yàn)楣艿撞坑捎谧灾禺a(chǎn)生的法向力減少了。這一效果首先會(huì)對大直徑管子的長距離推頂產(chǎn)生有利的影響
【關(guān)鍵詞】市政給排水；頂管技術(shù)；施工
地下管網(wǎng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，日夜肩負(fù)著傳送信息和能量的重要任務(wù)。為城市處理污水的系統(tǒng)、自來水、煤氣、電力和通訊設(shè)施等等都屬于地下管網(wǎng)之內(nèi)，要對上述市政設(shè)施進(jìn)行改建、新建、擴(kuò)建，需要工程技術(shù)人員進(jìn)行安全的管道安裝。傳統(tǒng)的挖槽埋管地下管線施工技術(shù)由于對地面交通影響較大，使本來就擁擠繁忙的城市交通如同雪上加霜，同時(shí)給市民工作、生活帶來許多不便，特別在人口稠密的城市和交通擁擠的地區(qū)以及不允許開挖的地段，這個(gè)矛盾就更加突出。市政工程如何使這些安裝工程對城市的影響減至最小，如何盡可能減少對人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊憽Ｒ呀?jīng)成了一個(gè)迫切解決的問題。
非開挖技術(shù)將完全能解決這些難題，提供安全及經(jīng)濟(jì)的施工方法。非開挖技術(shù)是指利用少開挖和不開挖技術(shù)來進(jìn)行地下管線的鋪設(shè)或更換的工藝。頂管技術(shù)就是在這種情況下發(fā)展起來的一種非開挖技術(shù)，其在國外已廣泛使用，在國內(nèi)也已逐漸普及。隨著頂管技術(shù)在市政工程的廣泛運(yùn)用，本論文主要討論在頂管作業(yè)施工過程中出現(xiàn)了一些具體的技術(shù)問題，值得施工技術(shù)人員重視，并以此和同行共享。
1.頂管施工的特點(diǎn)
頂管法又稱為非開挖管道敷設(shè)技術(shù)，它具有不需要開挖面層，就能穿越地面構(gòu)筑物和地下管線及公路、鐵路、河道的特點(diǎn)，相比開挖敷設(shè)技術(shù)，投資和工期將大大節(jié)省。同時(shí)，頂管施工技術(shù)可以降低噪音，減少粉塵，減輕對城區(qū)的交通條件和環(huán)境狀況的干擾和破壞，屬于真正的無污染、高效率的施工技術(shù)。頂管施工法由于其上述多方面的優(yōu)點(diǎn)，在市政工程中尤其是在市政給排水管線工程中得到了廣泛的應(yīng)用。概括起來，頂管施工技術(shù)具有幾大方面的優(yōu)點(diǎn)：施工面由線縮成點(diǎn)，占地面積小；地面活動(dòng)不受施工影響，對交通干擾小；噪音和震動(dòng)低，城市中施工對居民生活環(huán)境干擾小，不影響現(xiàn)有管線及構(gòu)筑物的使用；可以在很深的地下或水下敷設(shè)管道，可以安全穿越鐵路、公路、河流、建筑物，減少沿線的拆遷工作量，降低工程造價(jià)，其主要缺點(diǎn)是施工技術(shù)難度較高，需要詳細(xì)的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)勘探資料。
2.頂管技術(shù)施工應(yīng)用分析
2.1頂進(jìn)管的選擇
頂進(jìn)管一般選用鋼筋砼管，如沒有腐蝕要求可選用鋼管。鋼筋砼管的規(guī)格設(shè)計(jì)、配筋和應(yīng)力驗(yàn)算應(yīng)遵守有關(guān)鋼筋砼的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程，特別是有關(guān)鋼筋砼管的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程。
2.1.1頂進(jìn)管直徑的選擇
頂進(jìn)管的直徑選擇是首先根據(jù)工程性質(zhì)、工程需要確定內(nèi)徑，根據(jù)頂進(jìn)管所受荷載確定砼管的配筋及壁厚，進(jìn)而確定外徑。因?yàn)轫敼芄こ坦ぷ髅嫔闲枰鋫渫谕凉と耍砸话愎軆?nèi)徑不小于500mm。
2.1.2頂進(jìn)管長度的選擇
頂進(jìn)管的長度對頂管過程的可控性和經(jīng)濟(jì)性有很大的影響。在直線推頂?shù)那闆r下使用長管可以減少裝管的次數(shù)，取得良好的效果，但隨著管長度的增長，如果偏離原定的路線，使之恢復(fù)正確路線要比使用短管更加困難。
2.2頂管施工的前期準(zhǔn)備
2.2.1現(xiàn)場平面布置
平面總體布置包括起重設(shè)備、自動(dòng)控制室、料具間、管片堆場、拌漿棚及拌漿材料堆場、注水系統(tǒng)、棄土坑的布置等。始發(fā)工作井內(nèi)安裝發(fā)射架、頂管機(jī)、前頂鐵、主推千斤頂、反力架等頂進(jìn)設(shè)備，工作井邊側(cè)設(shè)置下井扶梯供施工人員上下。
2.2.2頂管機(jī)進(jìn)、出洞處以及后靠土體加固
為確保頂管機(jī)出洞的絕對安全，需對后靠土體及進(jìn)、出洞區(qū)域土體進(jìn)行高壓旋噴樁加固。為防止頂管機(jī)進(jìn)、出預(yù)留洞導(dǎo)致泥水流失，并確保在頂進(jìn)過程中壓注的觸變泥漿不流失，必須在工作井安裝洞口止水裝置。
2.3頂管施工的工藝
頂管施工又稱為頂進(jìn)法施工，是指利用頂進(jìn)設(shè)備將預(yù)制的箱形或圓形構(gòu)造物逐漸頂入路基，以構(gòu)成立體交叉通道或涵洞的施工方法。頂管施工需先在確定的管段之間設(shè)置工作井和接收井，然后在工作井內(nèi)安裝推力設(shè)備將導(dǎo)軌上的頂管機(jī)頭推入土體，由機(jī)頭導(dǎo)向，將預(yù)制的鋼筋混凝土管向前頂進(jìn)，前端土體通過工作井運(yùn)出，最后完成管道鋪設(shè)。
2.4頂管井的設(shè)計(jì)
頂管井分工作井與接收井兩種，頂管井的建造結(jié)構(gòu)有很多種類，一般使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。工作井的結(jié)構(gòu)形式通常有單孔井和單排孔井。前者形狀有圓形、正方形、矩形等，后者則大多為矩形，它們的結(jié)構(gòu)受力性能由高至低依次為圓形、正方形、矩形。結(jié)構(gòu)布置時(shí)，可在井內(nèi)設(shè)置內(nèi)支撐，改善結(jié)構(gòu)受力。在建造過程中，工作井按雙向頂進(jìn)設(shè)計(jì)，與接收井間隔布置，間距與設(shè)計(jì)檢查井間距一致，施工完畢，在工作井和接收井的位置上按設(shè)計(jì)要求做檢查井。
3.頂管施工要點(diǎn)
（1）采用觸變泥漿，向管道外壁壓入一定量的減阻泥漿，在管道形成一個(gè)泥漿套，減小管節(jié)外壁和土層間的摩阻力，從而減小頂進(jìn)時(shí)的頂力，泥漿套形成的好壞直接關(guān)系到減阻的效果。利用泥漿套的支承作用，減少粉質(zhì)粘土坍塌，形成的地層流失，以控制地面沉降。對頂管機(jī)頭尾端的壓漿要緊隨管道頂進(jìn)同步壓漿，在中繼間和中部管節(jié)處須跟蹤補(bǔ)漿，泥漿的實(shí)際用量要比理論用量大得多，一般可達(dá)到理論值的4～5倍。通過以上壓漿措施，達(dá)到預(yù)期效果。
（2）頂進(jìn)中須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)線路頂進(jìn)，可利用削土刀盤上可伸縮的超提刀，結(jié)合千斤頂編組進(jìn)行糾偏。經(jīng)常對頂進(jìn)軸線進(jìn)行測量，檢查頂進(jìn)軸線是否和設(shè)計(jì)軸線相吻合。在正常情況下，每頂進(jìn)1節(jié)混凝土管節(jié)測量1次，在出洞、糾偏、到達(dá)終點(diǎn)前，適當(dāng)增加測量次數(shù)。施工時(shí)還要經(jīng)常對測量控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測，以保證測量的精度。通過及時(shí)糾偏，相鄰管間錯(cuò)口
（3）洞口止水，頂管工程中，為使管子能順利從工作井內(nèi)出洞，一般采取工作井預(yù)留洞口比管節(jié)外徑略大些（一般為100mm）的方式，頂進(jìn)時(shí)此間隙需采取有效措施進(jìn)行封閉，采用的洞口止水方法是在沉井制作時(shí)，預(yù)先在洞口預(yù)埋一個(gè)10mm厚鋼法蘭，在鋼法蘭上焊接螺栓，安裝16mm厚橡膠法蘭，用10mm厚鋼壓板壓緊，在完成的頂管中，未發(fā)現(xiàn)地下水和泥砂流入工作井內(nèi)，同時(shí)橡膠法蘭和壓板可以回收，效果很好。
（4）進(jìn)出洞是頂管施工中的一道重要工序，因?yàn)榇缶蜻M(jìn)機(jī)方向的準(zhǔn)確與否將會(huì)給以后管道的方向控制和井內(nèi)管節(jié)的拼裝工作帶來影響。穿墻時(shí)，首先，要防止井外的泥水大量涌入井內(nèi)，嚴(yán)防塌方和流沙。其次，要使管道不偏離軸線，頂進(jìn)方向要準(zhǔn)確。
（5）在建筑物密集處和路面上須作監(jiān)測布置，觀測地表變形和土移，有效避免房屋開裂和路面沉降。
（6）頂進(jìn)中遇障礙物后的頂進(jìn)處理，成為困擾施工的難題，如突遇大量埋木、石塊及老河道駁坎等等，都需現(xiàn)場研究給出解決的技術(shù)措施。
筆者在市政給排水施工中經(jīng)常遇到截污干管頂管的工程，所以特舉例說明，根據(jù)前期地質(zhì)勘察與筆者的施工經(jīng)驗(yàn)，頂管機(jī)頭采用氣壓平衡水沖式機(jī)頭進(jìn)行施工，此機(jī)頭運(yùn)行較為穩(wěn)定，對土體的破壞較輕。
4.截污干管頂管施工實(shí)例
4.1頂管施工工藝
采用3臺150噸/臺千斤頂作為主頂，千斤頂行程為1.6米。千斤頂動(dòng)力由油泵提供。千斤頂后端用道木和分壓環(huán)將反力均勻作用于工作井，前端頂進(jìn)分壓環(huán)，頂鐵將頂力傳至管節(jié)。分壓環(huán)制作具有足夠的剛性，與管端面接觸相對平整，無變形。在長距離頂進(jìn)過程中，當(dāng)頂進(jìn)阻力超過容許總頂力時(shí)，無法一次達(dá)到頂進(jìn)距離時(shí)，須設(shè)置中繼間分段接力頂進(jìn)。
本頂管工程在頂進(jìn)長度超過120米時(shí)，考慮在機(jī)頭后設(shè)置一只中繼間，并采用觸變泥漿注漿工藝。管節(jié)接口主要由外套環(huán)（鋼套環(huán)）橡膠止水帶和軟土襯墊組成。鋼套環(huán)在加工處至現(xiàn)場運(yùn)輸?shù)跹b過程中不能變形，接口不損壞，以確保管節(jié)在對接過程中，橡膠帶不移位、不翻轉(zhuǎn)，確保管節(jié)的密封性。同時(shí)，鋼環(huán)套在進(jìn)場前還必須做好防腐處理。在長距離（大于100米）管道頂進(jìn)過程中，必須采用注漿工藝，利用觸變泥漿套減少頂進(jìn)過程中管壁與土體之間的摩擦力，并填充流失的土體，減少土體變形、沉降和隔水。
4.2管道內(nèi)管線的鋪設(shè)
管道內(nèi)的管線用鋼架設(shè)置到混凝土管壁上，主要有通風(fēng)管線和電源管線。施工中由于施工距離大于100米，且埋置管置較深，管道內(nèi)氧氣不足或產(chǎn)生有害氣體，所以必須要安裝換氣系統(tǒng)。通風(fēng)設(shè)施按施工要求用一臺柴油空氣壓縮機(jī)將空氣過濾，并傳輸?shù)絻馔爸校?jīng)過壓縮把空氣傳送到管體的最前端，并將管體最前端的空氣排出，這樣就可以確保管內(nèi)空氣的含氧量達(dá)到施工要求，同時(shí)還可以進(jìn)行氣體的循環(huán)。電源管線在頂管施工中也起著非常重要的作用，施工過程中主要依靠電源作為動(dòng)力用電和照明電。頂管施工的電源一般都依靠380V的動(dòng)力電，所以管內(nèi)的管線施工一定要做好二極保護(hù)和接地保護(hù)，這樣可以防止人為事故的發(fā)生，電源位置也要處理妥當(dāng)，并加設(shè)保護(hù)套。照明電要依據(jù)施工要求采用36V的低電壓，因?yàn)楣軆?nèi)空氣濕度較大，為避免事故，燈具也要加裝防水防爆裝置。
5.結(jié)束語
頂管過程是一個(gè)復(fù)雜的力學(xué)過程，它涉及材料力學(xué)、巖土力學(xué)、流體力學(xué)、彈塑性力學(xué)等諸多學(xué)科。頂管施工技術(shù)是在不穩(wěn)定及飽和土層中以最小的破壞和最大的保護(hù)環(huán)境的特點(diǎn)，解決了市政給排水網(wǎng)管的難題，頂管技術(shù)適用于各種復(fù)雜的城市地形，頂管技術(shù)的出現(xiàn)為建設(shè)和諧安寧的城市和加速城區(qū)建設(shè)創(chuàng)造了勃勃生機(jī)。
【參考文獻(xiàn)】
關(guān)鍵詞：頂管技術(shù)；給排水管道；施工方法
頂管技術(shù)(Pipe Jacking)也被稱為液壓頂管技術(shù)。該施工方法的實(shí)質(zhì)就是，所要頂進(jìn)的管道在主頂工作站的作用下(有時(shí)需要中間站或中繼站輔助)，由始發(fā)并始發(fā)，頂進(jìn)至目標(biāo)井。在施工中，通過位于第一節(jié)管道的可控頂管機(jī)(或盾構(gòu)機(jī))，可以實(shí)現(xiàn)直線或曲線頂進(jìn)，一般情況下，頂管機(jī)的操作和控制可以直接在地下的工作現(xiàn)場由操作人員來完成，特殊情況下(如微型隧道施工技術(shù))，也可以通過位于地表的控制臺進(jìn)行遙控。本論文結(jié)合楓林機(jī)電工業(yè)園區(qū)排污干管及泵站工程，主要討論在頂管作業(yè)施工過程中出現(xiàn)的一些具體的技術(shù)問題，值得施工技術(shù)人員重視，并以此和同行共享。
1頂管施工的特點(diǎn)
頂管法又稱為非開挖管道敷設(shè)技術(shù)，它具有不需要開挖面層，就能穿越地面構(gòu)筑物和地下管線及公路、鐵路、河道的特點(diǎn)，相比開挖敷設(shè)技術(shù)，投資和工期將大大節(jié)省。同時(shí)，頂管施工技術(shù)可以降低噪音，減少粉塵，減輕對城區(qū)的交通條件和環(huán)境狀況的干擾和破壞，屬于真正的無污染、高效率的施工技術(shù)。頂管施工法由于其上述多方面的優(yōu)點(diǎn)，在市政工程中尤其是在市政給排水管線工程中得到了廣泛地應(yīng)用。概括起來，頂管施工技術(shù)具有幾大方面的優(yōu)點(diǎn)：施工面由線縮成點(diǎn)，占地面積小；地面活動(dòng)不受施工影響，對交通干擾小；噪音和震動(dòng)低，城市中施工對居民生活環(huán)境干擾小，不影響現(xiàn)有管線及構(gòu)筑物的使用；可以在很深的地下或水下敷設(shè)管道，可以安全穿越鐵路、公路、河流、建筑物，減少沿線的拆遷工作量，降低工程造價(jià)，其主要缺點(diǎn)是施工技術(shù)難度較高，需要詳細(xì)的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)勘探資料。在楓林機(jī)電工業(yè)園區(qū)排污干管及泵站工程泵前2106m的污水干管工程沿線主要經(jīng)過耕地、泥漿池、高架橋施工區(qū)域等，地形平坦，地面標(biāo)高一般為1.8～2.4m，泥漿堤壩和施工區(qū)域局部較高，標(biāo)高達(dá)3.0～4.0m左右，綜合本工程的實(shí)際現(xiàn)狀及頂管施工的工藝特點(diǎn)，對泵站前污水重力流干管d1350采用頂管施工工藝。
2頂管技術(shù)施工應(yīng)用分析
2．1頂進(jìn)管的選擇
頂進(jìn)管一般選用鋼筋砼管，如沒有腐蝕要求可選用鋼管。鋼筋砼管的規(guī)格設(shè)計(jì)、配筋和應(yīng)力驗(yàn)算應(yīng)遵守有關(guān)鋼筋砼的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程，特別是有關(guān)鋼筋砼管的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程。
2．1．1頂進(jìn)管直徑的選擇。頂進(jìn)管的直徑選擇是首先根據(jù)工程性質(zhì)、工程需要確定內(nèi)徑，根據(jù)頂進(jìn)管所受荷載確定砼管的配筋及壁厚，進(jìn)而確定外徑。因?yàn)轫敼芄こ坦ぷ髅嫔闲枰鋫渫谕凉と耍砸话愎軆?nèi)徑不小于500mm。楓林機(jī)電工業(yè)園區(qū)泵站前污水重力流管道直徑為d1350，適用于頂進(jìn)管的直徑選擇范圍。
2．1．2頂進(jìn)管長度的選擇。頂進(jìn)管的長度
對頂管過程的可控性和經(jīng)濟(jì)性有很大的影響。在直線推頂?shù)那闆r下使用長管可以減少裝管的次數(shù)，取得良好的效果，但隨著管長度的增長，如果偏離原定的路線，使之恢復(fù)正確路線要比使用短管更加困難。建造頂壓坑時(shí)頂壓坑的長度也要增大，挖坑、支護(hù)、回填、修復(fù)的費(fèi)用將相應(yīng)地增加。反之，在直線上推頂很短的管也較困難，因?yàn)槎坦鼙容^容易向周圍土層中擠入，致使整個(gè)管列呈蛇形彎曲，這便降低了管路頂進(jìn)的可控性。
一般情況下，管長度須相對于管徑來衡量，當(dāng)L／D外≤1．10時(shí)，為短管；當(dāng)L／D外=1．15時(shí)，為標(biāo)準(zhǔn)管；當(dāng)L／D外≥2．10時(shí)為長管。楓林機(jī)電園區(qū)排污干管選擇了長管頂管施工，選用泥水平衡封閉式頂管掘進(jìn)機(jī)，可以很好的操縱遙控頂進(jìn)工作，通過ISEKI專利的RSG雙光靶方向控制系統(tǒng)，將頂進(jìn)方向控制在10mm之內(nèi)。
2．2頂管施工的前期準(zhǔn)備
2．2．1現(xiàn)場平面布置。平面總體布置包括起重設(shè)備、自動(dòng)控制室、料具間、管片堆場、拌漿棚及拌漿材料堆場、注水系統(tǒng)、棄土坑的布置等。始發(fā)工作井內(nèi)安裝發(fā)射架、頂管機(jī)、前頂鐵、主推千斤頂、反力架等頂進(jìn)設(shè)備，工作井邊側(cè)設(shè)置下井扶梯供施工人員上下。
2．2．2頂管機(jī)進(jìn)、出洞處以及后靠土體加固。為確保頂管機(jī)出洞的絕對安全，在楓林機(jī)電園區(qū)排污干管的頂管施工工藝中，對后靠土體及進(jìn)、出洞區(qū)域土體進(jìn)行了高壓旋噴樁加固。為防止頂管機(jī)進(jìn)、出預(yù)留洞導(dǎo)致泥水流失，并確保在頂進(jìn)過程中壓注的觸變泥漿不流失，在工作井安裝了洞口止水裝置，確保了工程順利實(shí)施。
2．3頂管施工的工藝
頂管施工又稱為頂進(jìn)法施工，是指利用頂進(jìn)設(shè)備將預(yù)制的箱形或圓形構(gòu)造物逐漸頂入路基，以構(gòu)成立體交叉通道或涵洞的施工方法。頂管施工需先在確定的管段之間設(shè)置工作井和接收井，然后在工作井內(nèi)安裝推力設(shè)備將導(dǎo)軌上的頂管機(jī)頭推人土體，由機(jī)頭導(dǎo)向，將預(yù)制的鋼筋混凝土管向前頂進(jìn)，前端土體通過工作井運(yùn)出，最后完成管道鋪設(shè)。
2．3．1頂管井的設(shè)計(jì)。頂管井分工作井與接收井兩種，頂管井的建造結(jié)構(gòu)有很多種類，一般使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。工作井的結(jié)構(gòu)形式通常有單孔井和單排孔井。前者形狀有圓形、正方形、矩形等，后者則大多為矩形，它們的結(jié)構(gòu)受力性能由高至低依次為圓形-正方形-矩形。結(jié)構(gòu)布置時(shí)，可在井內(nèi)設(shè)置內(nèi)支撐，改善結(jié)構(gòu)受力。在建造過程中，工作井按雙向頂進(jìn)設(shè)計(jì)，與接收井間隔布置，間距與設(shè)計(jì)檢查井間距一致，施工完畢，在工作井和接收井的位置上按設(shè)計(jì)要求做檢查井。楓林機(jī)電院排污干管頂管施工共有頂管井為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，共19座，接收井10座，工作井9座，間隔設(shè)置。
2．3．2頂管施工工序。①穿墻：打開穿墻悶板將工具管頂出井外，并安裝穿墻止水裝置，主要技術(shù)施工措施如下：a穿墻管內(nèi)填夯壓密實(shí)的紙筋粘土或低強(qiáng)度水泥粘土拌和土，以起到臨時(shí)性阻水擋土作用；b．為確保穿墻孔外側(cè)一定范圍內(nèi)土體基本穩(wěn)定并有足夠強(qiáng)度，工作井工具管穿墻前，對穿墻管外側(cè)采取注漿固結(jié)措施；c．穿墻前對可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析并制定相應(yīng)處理措施；d．悶板開啟后迅速推進(jìn)工具管，同時(shí)做好穿墻止水，本工程采用止水法蘭加壓板，中間安入20mm厚的天然優(yōu)質(zhì)橡膠止水板環(huán)，要求具有較高的拉伸率和耐磨性，借助管道頂進(jìn)帶動(dòng)安裝好的橡膠板形成逆向止水裝置，應(yīng)防止因穿墻管外側(cè)的土體暴露時(shí)間過長而產(chǎn)生擾動(dòng)流變。②頂管出洞：頂管出洞是頂管作業(yè)中一個(gè)很值得注意的問題，頂管出洞，即頂管機(jī)和第一節(jié)管子從工作井中破出洞口封門進(jìn)入土中。開始正常頂管前的過程，是頂管技術(shù)中的關(guān)鍵工序，也是容易發(fā)生事故的工序。為防止管線出現(xiàn)偏斜，應(yīng)采取工具管調(diào)零，在工具管下的井壁上加設(shè)支撐，在本工程中離接收井15m左右位置即加強(qiáng)對頂進(jìn)軸線的觀測，若發(fā)現(xiàn)頂進(jìn)軸線偏差，立即用主頂油缸進(jìn)行糾偏，工具管出洞前預(yù)先設(shè)定一個(gè)初始角彌補(bǔ)下跌等措施。③注漿減阻：在頂管施工中還有一個(gè)重要的技術(shù)措施就是通過壓注觸變泥漿填充管道周圍的空隙，形成一道泥漿保護(hù)套，起到支撐地層，減少地面沉降，減少頂進(jìn)阻力的作用。楓林機(jī)電園區(qū)排污干管屬于長距離頂管，因此要進(jìn)行注漿減阻。（注漿工序一般多應(yīng)用于長距離頂管施工中。）在施工中，首先對頂管機(jī)頭尾部壓漿，并與頂進(jìn)工作同步，然后在中續(xù)間和混凝土管道的適當(dāng)位置進(jìn)行跟蹤補(bǔ)漿，以補(bǔ)充在頂進(jìn)中的泥漿損失。④頂管糾偏：糾偏是指機(jī)頭偏離設(shè)計(jì)軸線后，利用設(shè)置在后部的糾偏千斤頂組，改變機(jī)頭端面的方向，減少偏差，使管道沿設(shè)計(jì)軸線頂進(jìn)。本工程中，頂進(jìn)糾偏是采用調(diào)整4臺糾偏千斤頂組的方法，進(jìn)行糾偏操作，若管道偏左則千斤頂采用左伸右縮，反之亦然。如果同時(shí)有高程和方向偏差，則應(yīng)先糾正偏差大的一邊。糾偏應(yīng)做到在頂進(jìn)中采用小角度分級逐步進(jìn)行，勤調(diào)微糾。當(dāng)頂管機(jī)頭發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)，可采取在管內(nèi)的相反方向增加壓重塊或在中間站提供旋轉(zhuǎn)糾正力矩等方法糾正。在施工中貫徹了勤測、勤糾、緩糾的原則，不劇烈糾偏，與頂管同步進(jìn)行。
地下管網(wǎng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。城市處理污水的系統(tǒng)、自來水、煤氣、電力和通訊設(shè)施等等都屬于地下管網(wǎng)之內(nèi)，要對上述市政設(shè)施進(jìn)行改建、新建、擴(kuò)建，需要工程技術(shù)人員進(jìn)行安全的管道安裝。傳統(tǒng)的挖槽埋管地下管線施工技術(shù)由于對地面交通影響較大，使本來就擁擠繁忙的城市交通如同雪上加霜，同時(shí)給市民工作、生活帶來許多不便，特別在人口稠密的城市和交通擁擠的地區(qū)以及不允許開挖的地段，這個(gè)矛盾就更加突出。非開挖技術(shù)將完全能解決這些難題，提供安全及經(jīng)濟(jì)的施工方法。非開挖技術(shù)是指利用少開挖和不開挖技術(shù)來進(jìn)行地下管線的鋪設(shè)或更換的工藝。頂管技術(shù)就是在這種情況下發(fā)展起來的一種非開挖技術(shù)。
一、 頂管施工的特點(diǎn)
頂管法又稱為非開挖管道敷設(shè)技術(shù)，它具有不需要開挖面層，就能穿越地面構(gòu)筑物和地下管線以及公路、鐵路、河道的特點(diǎn)，相比開挖敷設(shè)技術(shù)，投資和工期將大大節(jié)省。同時(shí)，頂管施工技術(shù)可以降低噪音，減少粉塵，減輕對城區(qū)的交通條件和環(huán)境狀況的干擾和破壞，屬于真正的無污染、高效率的施工技術(shù)。頂管施工法由于其上述多方面的優(yōu)點(diǎn)，在市政工程中尤其是在市政管線工程中得到了廣泛地應(yīng)用。
二、 頂管施工技術(shù)要點(diǎn)
(一) 現(xiàn)場勘查
首先，在進(jìn)行頂管施工前，要進(jìn)行施工現(xiàn)場勘查，觀察施工地點(diǎn)的人、車流情況，確定交通路線，并且在交通路口設(shè)立導(dǎo)向牌等標(biāo)志，同時(shí)安排人員指揮交通；其次，在施工之前要考察臨近的排水系統(tǒng)建設(shè)，設(shè)計(jì)好排水線路以及管道建設(shè)，避免污水橫流；再次，對施工現(xiàn)場的電力、通訊、煤氣等管道進(jìn)行現(xiàn)場定位勘查，找出需要臨時(shí)關(guān)停或搬遷的設(shè)備設(shè)施，避免發(fā)生不良影響；此外，認(rèn)真調(diào)查附近橋梁等構(gòu)筑物的橋臺基礎(chǔ)、樁基深度及間距、建筑物基坑的結(jié)構(gòu)形式，以便于確認(rèn)是否要對其進(jìn)行噴錨結(jié)構(gòu)施工，為頂管技術(shù)的順利實(shí)施打好鋪墊。
(二) 技術(shù)準(zhǔn)備
在頂管施工前，根據(jù)當(dāng)?shù)氐捻敼茼斶M(jìn)的地質(zhì)資料，了解土層的物理性質(zhì)、力學(xué)參數(shù)、分布狀況，了解建筑施工場地的地下水來源、水面標(biāo)高數(shù)據(jù)以及受潮汐影響等自然條件。在有砂層的情況下，要了解含砂量以及砂的細(xì)度、級配關(guān)系等。在巖層的地質(zhì)情況下，要勘測是否有裂隙發(fā)育的情況；風(fēng)化巖的地質(zhì)，則要了解強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化或是弱風(fēng)化等級，并且了解抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度以及結(jié)構(gòu)狀況等。作為施工單位，一定要認(rèn)真考察施工地質(zhì)狀況，結(jié)合業(yè)主所給的資料，運(yùn)用各種施工技術(shù)手段進(jìn)行勘察，以備頂管施工實(shí)施的需要。
(三) 頂管線路確定以及井位設(shè)計(jì)
現(xiàn)行設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)管道大部分都是按照明挖方式設(shè)計(jì)，在經(jīng)過施工現(xiàn)場調(diào)查后，要盡量優(yōu)化線路設(shè)計(jì)，避開不利頂管的土層，讓頂管線路避開結(jié)構(gòu)物及樹木等障礙物。可以選擇在每個(gè)工作井或者接收井內(nèi)設(shè)計(jì)成檢查井位。線路與附近結(jié)構(gòu)物的距離設(shè)計(jì)必須考慮到以后作檢查井的方便和空間，盡量避免沖突。此外，按照現(xiàn)行規(guī)范檢查井間距，根據(jù)具體施工情況可以和設(shè)計(jì)單位研究來適當(dāng)加長，當(dāng)頂進(jìn)深度范圍內(nèi)土層較為復(fù)雜時(shí)，可以考慮與設(shè)計(jì)部門協(xié)商進(jìn)行抬高或者降低標(biāo)高。
三、 頂管技術(shù)施工應(yīng)用分析
（一） 頂進(jìn)管的選擇 頂進(jìn)管一般選用鋼筋砼管，如沒有腐蝕要求可選用鋼管。鋼筋砼管的規(guī)格設(shè)計(jì)、配筋和應(yīng)力驗(yàn)算應(yīng)遵守有關(guān)鋼筋砼的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程，特別是有關(guān)鋼筋砼管的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程。①頂進(jìn)管直徑的選擇：頂進(jìn)管的直徑選擇是首先根據(jù)工程性質(zhì)、工程需要確定內(nèi)徑，根據(jù)頂進(jìn)管所受荷載確定砼管的配筋及壁厚，進(jìn)而確定外徑。因?yàn)轫敼芄こ坦ぷ髅嫔闲枰鋫渫谕凉と耍砸话愎軆?nèi)徑不小于500mm；②頂進(jìn)管長度的選擇：頂進(jìn)管的長度對頂管過程的可控性和經(jīng)濟(jì)性有很大的影響。在直線推頂?shù)那闆r下使用長管可以減少裝管的次數(shù)，取得良好的效果，但隨著管長度的增長，如果偏離原定的路線，使之恢復(fù)正確路線要比使用短管更加困難。建造頂壓坑時(shí)頂壓坑的長度也要增大，挖坑、支護(hù)、回填、修復(fù)的費(fèi)用將相應(yīng)地增加。一般情況下，管長度須相對于管徑來衡量，當(dāng)L/D外≤1.10時(shí)，為短管；當(dāng)L/D外=1.15時(shí)，為標(biāo)準(zhǔn)管；當(dāng)IJD外≥2.10時(shí)為長管。
（二） 頂管施工的前期準(zhǔn)備 ①現(xiàn)場平面布置：平面總體布置包括起重設(shè)備、自動(dòng)控制室、料具間、管片堆場、拌漿棚及拌漿材料堆場、注水系統(tǒng)、棄土坑的布置等。始發(fā)工作井內(nèi)安裝發(fā)射架、頂管機(jī)、前頂鐵、主推千斤頂、反力架等頂進(jìn)設(shè)備，工作井邊側(cè)設(shè)置下井扶梯供施工人員上下；②頂管機(jī)進(jìn)、出洞處以及后靠土體加固：為確保頂管機(jī)出洞的絕對安全，需對后靠土體及進(jìn)、出洞區(qū)域土體進(jìn)行高壓旋噴樁加固。為防止頂管機(jī)進(jìn)、出預(yù)留洞導(dǎo)致泥水流失，并確保在頂進(jìn)過程中壓注的觸變泥漿不流失，必須在工作井安裝止水裝置。
（三） 頂管施工的工藝：頂管施 叉稱為頂進(jìn)法施工，是指利用頂進(jìn)設(shè)備將預(yù)制成橢圓形或圓形構(gòu)造物逐漸頂入路基，以構(gòu)成立體交義通道或涵洞的施工方法。頂管施工需先在確定的管段之間設(shè)置工作井和接收井，然后在工作井內(nèi)安裝推力設(shè)備將導(dǎo)軌上的頂管機(jī)頭推入土體，由機(jī)頭導(dǎo)向，將預(yù)制的鋼筋混凝土管向前頂進(jìn)，前端土體通過工作井運(yùn)出，最后完成管道鋪設(shè)。
頂管施工工序： ①穿墻：打開穿墻悶板將工具管頂出井外，并安裝穿墻止水裝置，主要技術(shù)施工措施如下：1）穿墻管內(nèi)填夯壓密實(shí)的紙筋粘土或低強(qiáng)度水泥粘土拌和土，以起到臨時(shí)性阻水擋土作用；2）為確保穿墻孔外側(cè)一定范圍內(nèi)土體基本穩(wěn)定并有足夠強(qiáng)度，工作井工具管穿墻前，對穿墻管外側(cè)采取注漿固結(jié)措施；3）穿墻前對可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析并制定相應(yīng)處理措施；4）悶板開啟后迅速推進(jìn)工具管，同時(shí)做好穿墻止水，本工程采用止水法蘭加壓板，中間安入20mm厚的天然優(yōu)質(zhì)橡膠止水板環(huán)，要求具有較高的拉伸率和耐磨性，借助管道頂進(jìn)帶動(dòng)安裝好的橡膠板形成逆向止水裝置，應(yīng)防止因穿墻管外側(cè)的土體暴露時(shí)間過長而產(chǎn)生擾動(dòng)流變。②頂管出洞：頂管出洞是頂管作業(yè)中一個(gè)很值得注意的問題，頂管出洞，即頂管機(jī)和第一節(jié)管子從工作井中破出洞口封門進(jìn)入土中。開始正常頂管前的過程，是頂管技術(shù)中的關(guān)鍵工序，也是容易發(fā)生事故的工序。為防止管線出現(xiàn)偏斜，應(yīng)采取工具管調(diào)零，在工具管下的井壁上加設(shè)支撐，若發(fā)現(xiàn)下跌立即用主頂油缸進(jìn)行糾偏，工具管出洞前預(yù)先設(shè)定一個(gè)初始角彌補(bǔ)下跌等措施。③注漿減阻：在頂管施工中還有一個(gè)重要的技術(shù)措施就是通過壓注觸變泥漿填充管道周圍的空隙，形成一道泥漿保護(hù)套，起到支撐地層，減少地面沉降，減少頂進(jìn)阻力的作用。在施工中，首先對頂管機(jī)頭尾部壓漿，并要與頂進(jìn)工作同步，然后在中續(xù)間和混凝土管道的適當(dāng)位置進(jìn)行跟蹤補(bǔ)漿，以補(bǔ)充在頂進(jìn)中的泥漿損失。注漿工序一般多應(yīng)用于長距離頂管施工中。④頂管糾偏：糾偏是指機(jī)頭偏離設(shè)計(jì)軸線后，利用設(shè)置在后部的糾偏千斤頂組，改變機(jī)頭端面的方向，減少偏差，使管道沿設(shè)計(jì)軸線頂迸。頂進(jìn)糾偏是采用調(diào)整4臺糾偏千斤頂組方法，進(jìn)行糾偏操作，若管道偏左則千斤頂采用左伸右縮，反之亦然。
(四) 膨潤土懸浮液在疏松土層中的應(yīng)用
在無粘性的疏松土層中以及在粘性很小的土壤中，例如在砂礫土中，若不采取其它輔助措施，土層由于本身極不穩(wěn)定，以致在刃腳推進(jìn)之后立刻就會(huì)坍落在管壁上。所以對這類土壤來說，膨潤土懸浮液的支承作用尤其具有重要意義。為了起到這種支承作用，先決條件是要盡可能準(zhǔn)確地掌握膨潤土懸浮液在砂礫土中的特性。膨潤上懸浮液將滲人土層的孔隙內(nèi)，充滿孔隙，并繼續(xù)在其中流動(dòng)。流速取決于孔隙的橫斷面與懸浮液的流變特性，同時(shí)也取決于壓漿壓力。因此為了在同樣的壓漿壓力下達(dá)剄相同的滲入深度，在孔隙橫斷面很小的細(xì)粒土層中便需要低流限的懸浮液，面孔隙橫斷面較大的粒粒土層則需要高流限的懸浮液。
（五） 頂進(jìn)管在膨潤土懸浮液中受到的浮力
只要頂進(jìn)管在整個(gè)圓周上被膨潤土懸浮液所包圍，浮力定律便對它有效，即使懸浮液層的厚度很小也同樣如此。在鋼筋混凝土管情況下，浮力均為管子自重的1.4倍。這樣，只要通過正確地壓入膨潤土懸浮液，從而在土層中圍繞頂進(jìn)管形成一個(gè)支承環(huán)帶，并保持懸浮液壓力等于土壓力，于是管子就會(huì)在膨潤土懸浮液中漂浮起來。為此必需的前提在于懸浮液應(yīng)是液體狀態(tài)的，亦即呈現(xiàn)為表觀流限相應(yīng)較低的溶膠狀態(tài)。在懸浮液的膨潤土含量低到接近運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的穩(wěn)定極限時(shí)，這個(gè)條件便能得到滿足。浮力可使管外璧摩阻力減小，因?yàn)楣艿撞坑捎谧灾禺a(chǎn)生的法向力減少了。這一效果首先會(huì)對大直徑管子的長距離推頂產(chǎn)生有利的影響
關(guān)鍵詞：頂管技術(shù);市政工程;應(yīng)用;施工工序
Abstract: Pipe jacking technology gradually been widely used because of its many advantages in the construction of municipal works, this paper introduced pipe jacking construction characteristics of the technology, focusing on the application of pipe jacking technology in the construction of municipal works, put out a comprehensive description of the pipe jacking techniques.Key words: pipe jacking technology; municipal engineering; application; construction process
中圖分類號：TU99 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
1頂管施工的特點(diǎn)
頂管法又稱為非開挖管道敷設(shè)技術(shù)，它具有不需要開挖面層，就能穿越地面構(gòu)筑物和地下管線吸公路、鐵路、河道的特點(diǎn)，相比開挖敷設(shè)技術(shù)，投資和工期將大大節(jié)省。同時(shí)，頂管施工技術(shù)可以降低噪音，減少粉塵，減輕對城區(qū)的交通條件和環(huán)境狀況的干擾和破壞，屬于真正的無污染、高效率的施工技術(shù)。頂管施工法由于其上述多方面的優(yōu)點(diǎn)，在市政工程中尤其是在市政管線工程中得到了廣泛地應(yīng)用。概括起來，項(xiàng)管施工技術(shù)具有幾大方面的優(yōu)點(diǎn)：施工面由線縮成點(diǎn)，占地面積小：地面活動(dòng)不受施工影響，對交通干擾小：噪音和震動(dòng)低，城市中施工對居民生活環(huán)境干擾小，不影響現(xiàn)有管線及構(gòu)筑物的使用：可以在很深的地下或水下敷設(shè)管道，可以安全穿越鐵路、公路、河流、建筑物，減少沿線的拆遷工作量，降低工程造價(jià)。
2 頂管技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用
2.1適用范圍
(1)在城市中心地區(qū)，或商業(yè)繁華街道，以及城市建設(shè)中遇到無法遷移或不能實(shí)施大型開挖的文物古跡遺址等特殊地段，對不能進(jìn)行空中架線、開槽埋管來實(shí)施作業(yè)施工時(shí)，一般是采用管徑Φ80一Φ600mm的地下埋管工程可使用頂管法施工。
(2)在敷設(shè)城市污水管道直徑大于Φ600mm時(shí)，施工現(xiàn)場無法采用明溝開挖埋管施工而管道沿線又無其它建筑物基礎(chǔ)時(shí)，可使用頂管法施工作業(yè)。
2.2頂管技術(shù)在市政管網(wǎng)中的應(yīng)用
目前，在城市管網(wǎng)施工時(shí)，許多城市都存在馬路反復(fù)開挖的現(xiàn)象，嚴(yán)重防礙了市區(qū)的交通，困擾了居民生活，縮短了路面的壽命。配套的電訊、自來水、煤氣、排水、路燈、城市坐標(biāo)、候車亭、廣告箱、路牌、電話亭、治安崗?fù)さ榷家l(fā)生反復(fù)拆建才行，這無疑增加了對城市設(shè)施的破壞和施工的難度，城市這方面的問題顯得尤其突。
頂管施工技術(shù)在市政管網(wǎng)中的應(yīng)用主要包括：
(1)舊城改造過程中，由于多年形成的各種管網(wǎng)相互交錯(cuò)，很多管線地下位置不明，原始資料丟失或不全等因素，市政管網(wǎng)鋪設(shè)時(shí)無法對地面進(jìn)行有效開挖。
(2)城市架空線路遇交通干線、繁華街道、文物古跡，鐵路或江河阻截，需轉(zhuǎn)入地下過渡。
(3)當(dāng)污水管道直徑較大(Φ600mm以上)，而施工現(xiàn)場周邊環(huán)境受限，無法采用明溝開挖來埋管施工管道。
3 頂管技術(shù)施工要點(diǎn)分析
3.1 頂進(jìn)管的選擇
頂進(jìn)管一般選用鋼筋砼管，如沒有腐蝕要求可選用鋼管。鋼筋砼管的規(guī)格設(shè)計(jì)、配筋和應(yīng)力驗(yàn)算應(yīng)遵守有關(guān)鋼筋砼的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程，特別是有關(guān)鋼筋砼管的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程。①頂進(jìn)管直徑的選擇：頂進(jìn)管的直徑選擇是首先根據(jù)工程性質(zhì)、工程需要確定內(nèi)徑，根據(jù)項(xiàng)進(jìn)管所受荷載確定砼管的配筋及壁厚，進(jìn)而確定外徑。因?yàn)轫敼芄こ坦ぷ髅嫔闲枰鋫渫谕凉と耍砸话愎軆?nèi)徑不小于500mm；②頂進(jìn)管長度的選擇：項(xiàng)進(jìn)管的長度對頂管過程的可控性和經(jīng)濟(jì)性有很大的影響。在直線推頂?shù)那闆r下使用長管可以減少裝管的次數(shù)，取得良好的效果，但隨著管長度的增長，如果偏離原定的路線，使之恢復(fù)正確路線要比使用短管更加困難。建造頂壓坑時(shí)頂壓坑的長度也要增大，挖坑、支護(hù)、回填、修復(fù)的費(fèi)用將相應(yīng)地增加。
一般情況下，管長度須相對于管徑來衡量，當(dāng)L/D外≤1.10時(shí)，為短管；當(dāng)L/D外=1.15時(shí)，為標(biāo)準(zhǔn)管；當(dāng)L/D外≥2.10時(shí)，為長管。
3.2頂管線路確定及井位設(shè)計(jì)
頂進(jìn)距離由設(shè)備條件及周圍環(huán)境來綜合決定。考慮到工作井的造價(jià)比較昂貴，應(yīng)少一些工作井，盡量安排往兩個(gè)方向頂進(jìn)。由于現(xiàn)行設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)管道大多按照明挖方式設(shè)計(jì)，在現(xiàn)場調(diào)查后盡量優(yōu)化線路設(shè)計(jì)，避開不利頂管的土層、盡量讓頂管線路避開結(jié)構(gòu)物及樹木。最好在每個(gè)工作井或者接收井內(nèi)設(shè)計(jì)成檢查井位。線路與附近結(jié)構(gòu)物的距離設(shè)計(jì)必須考慮到以后作檢查井的方便和空間，盡量避免沖突。檢查井間距按照現(xiàn)行規(guī)范可以和設(shè)計(jì)單位研究適當(dāng)加長。頂進(jìn)深度范圍內(nèi)土層較為復(fù)雜時(shí)，與設(shè)計(jì)部門協(xié)商考慮抬高或者降低標(biāo)高。
3.3頂管施工的頂力設(shè)計(jì)
頂管在施工中，影響頂管頂力的的主要因素有：①地質(zhì)條件，主要包括含砂量，粘聚力，內(nèi)摩擦角，地下雜質(zhì)和地下水位；②管徑，頂力隨著管徑的增大而呈現(xiàn)線性上升趨勢，管徑越大，頂力越大。③注漿，注漿效果直接關(guān)系到頂力的大小(注漿的頂力明顯減小，未注漿頂管管外壁的單位面積摩阻力約為20―30KN，有時(shí)會(huì)再增大2倍；注漿后頂力可減少1/3―1/4；④頂進(jìn)過程中停止時(shí)間過長，重新啟動(dòng)頂力會(huì)增大。由于停頓時(shí)間長，四周松土?xí)湓诠鼙谏媳?shí)，同時(shí)水分也會(huì)從減阻漿液里離析出來，失去減阻支承作用，%頂進(jìn)阻力則增大；⑤管線偏差，在頂進(jìn)過程中不斷出現(xiàn)偏差，校正過多，因阻力增加也會(huì)使頂力增大。頂力主要包括工具管迎面阻力和管道摩阻力兩部分組成。管道摩阻力與土層性質(zhì)，接觸的緊密度，觸變泥漿情況有關(guān)。
3.3.1迎面阻力
對于采用土壓平衡和泥水平衡的頂管，通常迎面土壓力都控制在主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力之間，一般泥水平衡泥倉壓力和土壓平衡掘進(jìn)機(jī)土壓力應(yīng)為前靜止土壓力的1.0―1.1倍。從多個(gè)工程的現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)分析，認(rèn)為迎面阻力可近似采用管中心所受的靜止土壓力，即
式中：
K0―靜止土壓力系數(shù)，與土性質(zhì)有關(guān)，粘性土中，K0的取值范圍為0.33 ― 0.7。
γ―土體重度，KN/m3；
D1―工具管的半徑，m；
H―頂管覆土厚度，m；
3.3.2管外壁摩阻力
根據(jù)GB50268―97《給排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》中第6.4.8條規(guī)定，頂管的管外壁摩阻力可按下式計(jì)算：
式中：F―計(jì)算的管外壁摩阻力，KN；
γ―管道處土層的重度，KN/m3；
D1―管道外徑，m；
H―頂管覆土厚度，m；
ψ―管道處土層內(nèi)摩擦角，（°）；
ω―管道單位長度的自重，KN/m；
L―管道的計(jì)算頂進(jìn)長度，m；
f―頂進(jìn)時(shí)，管道表面與其周圍土層之間的摩擦系數(shù)。
3.4頂管施工工序
3.4.1穿墻
打開穿墻悶板將工具管頂出井外，并安裝穿墻止水裝置，主要技術(shù)施工措施如下：①穿墻管內(nèi)填夯壓密實(shí)的紙筋粘土或低強(qiáng)度水泥粘土拌和土，以起到臨時(shí)性阻水擋土作用；②為確保穿墻孔外側(cè)一定范圍內(nèi)土體基本穩(wěn)定并有足夠強(qiáng)度，工作井工具管穿墻前，對穿墻管外側(cè)采取注漿固結(jié)措施；③穿墻前對可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析并制定相應(yīng)處理措施：④悶板開啟后迅速推進(jìn)工具管，同時(shí)做好穿墻止水，本工程采用止水法蘭加壓板，中間安入20mm厚的天然優(yōu)質(zhì)橡膠止水板環(huán)，要求具有較高的拉伸率和耐磨性，借助管道頂進(jìn)帶動(dòng)安裝好的橡膠板形成逆向止水裝置，應(yīng)防止因穿墻管外側(cè)的土體暴露時(shí)間過長而產(chǎn)生擾動(dòng)流變。
3.4.2頂管出洞
頂管出洞是頂管作業(yè)中一個(gè)很值得注意的問題，項(xiàng)管出洞，即頂管機(jī)和第一節(jié)管子從工作井中破出洞口封門進(jìn)入土中。開始正常項(xiàng)管前的過程，是頂管技術(shù)中的關(guān)鍵工序，也是容易發(fā)生事故的工序。為防止管線出現(xiàn)偏斜，應(yīng)采取工具管調(diào)零，在工具管下的井壁上加設(shè)支撐，若發(fā)現(xiàn)下跌立即用主頂油缸進(jìn)行糾偏，工具管出洞前預(yù)先設(shè)定一個(gè)初始角彌補(bǔ)下跌等措施。
3.4.3注漿減阻
在項(xiàng)管施工中還有一個(gè)重要的技術(shù)措施就是通過壓注觸變泥漿填充管道周圍的空隙，形成一道泥漿保護(hù)套，起到支撐地層，減少地面沉降，減少項(xiàng)進(jìn)阻力的作用。在施工中，首先對頂管機(jī)頭尾部壓漿，并要與頂進(jìn)工作同步，然后在中續(xù)問和混凝土管道的適當(dāng)位置進(jìn)行跟蹤補(bǔ)漿，以補(bǔ)充在頂進(jìn)中的泥漿損失。注漿工序一般多應(yīng)用于長距離頂管施工中。
3.4.4頂管糾偏
糾偏是指機(jī)頭偏離設(shè)計(jì)軸線后，利用設(shè)置在后部的糾偏千斤頂組，改變機(jī)頭端面的方向，減少偏差，使管道沿設(shè)計(jì)軸線項(xiàng)迸。頂進(jìn)糾偏是采用調(diào)整4臺糾偏千斤頂組方法，進(jìn)行糾偏操作，若管道偏左則千斤頂采用左伸右縮，反之亦然。
3.5線路加固與安全措施
在準(zhǔn)備工作全面檢查均合格無誤后，再經(jīng)試頂驗(yàn)證，頂進(jìn)的作業(yè)程序見圖1。為不使管身在頂進(jìn)時(shí)中途停頓，勞動(dòng)組織應(yīng)保證晝夜連續(xù)作業(yè)。
圖1頂進(jìn)作用程序
施工過程中，如需要對既有線路設(shè)備進(jìn)行拆換、加固或起撥道時(shí)。須先與當(dāng)?shù)毓?wù)部門取得聯(lián)系，并經(jīng)協(xié)商同意后方可進(jìn)行。頂進(jìn)開始后中途不得停頓，需24h連續(xù)作業(yè)并備足各種機(jī)具、材料。嚴(yán)格做到“四不挖土”的要求，列車通過時(shí)停止一切施工活動(dòng)，人員撤出施工場地。頂進(jìn)時(shí)頂鐵上嚴(yán)禁站人。
管身頂進(jìn)就位后，即應(yīng)盡快恢復(fù)線路。在拆除加固設(shè)施前，應(yīng)首先確認(rèn)道碴、上碴工具、起撥道工具是否備齊，同時(shí)安排后抽出橫梁的施工作業(yè)程序。施工中按隔六取一的方法抽出橫梁木枕換一根鋼筋混凝土軌枕，隨即補(bǔ)充道碴搗固。全部拆除撤換完畢，即對線路進(jìn)行全面維修，到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)后，才可報(bào)請運(yùn)營部門恢復(fù)正常運(yùn)行。
4 結(jié)語
頂管敷設(shè)管道施工技術(shù)在不穩(wěn)定及飽和土層中以最小的破壞和最大的保護(hù)環(huán)境等特點(diǎn)，解決，市政工程管網(wǎng)施工中的難題，并在應(yīng)付最惡劣的地下土壤條件中具有一定的施工優(yōu)勢，便于針對任何復(fù)雜的城市地形和交通布局都能提供最經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確、快速而可靠的解決問題的方案。所以，頂管技術(shù)的出現(xiàn)為創(chuàng)建都市的安寧環(huán)境和加速舊城區(qū)改造發(fā)展造就了勃勃生機(jī)。
參考文獻(xiàn)：
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