何宇東

摘 要：文章結合工作實踐，針對大直徑頂管施工方法及技術措施進行闡述，供同行參考。

關鍵詞：頂管；施工；方法；技術措施

大亞灣石化區(qū)濱海大道市政工程（濱海七路至濱海九路）路線全長1.065公里，雙向四車道，頂管長度為325米，分兩段，長度分別為128米和197米。管徑均為D1200，管道深度4至6米多。工作井一座位于0+650（圓形）、接收井二座分別位于0+520（方形）和0+850（方型），工作井沉井內(nèi)距為6×4米、接收井沉井內(nèi)距為4×3米。根據(jù)地質(zhì)勘察資料，地下2.40至7.50米為淺黃色粘土。地下水溫度達15℃。

1 頂管施工

1.1 頂管機類型

本工程頂管主要在土層中，根據(jù)該土層的特性及以往的施工經(jīng)驗，并結合本公司的設備情況，決定在本工程中投入一臺D1400泥水平衡頂管機。

1.2 主頂裝置

主頂裝置共有4只千斤頂，分兩列布置。主頂千斤頂為等推力雙沖程千斤頂，總行程為3.70m，2.0m長的管節(jié)可以一 次頂進完成，無須加放頂塊。每只最大頂力為200T，主頂最大主頂力為800T，滿足設計頂力的要求。主頂動力站由一臺63ML/R的軸向柱塞泵驅(qū)動，可以滿足5cm/min的頂進速度，另外也可以通過調(diào)節(jié)變頻器來改變油泵流量，從而控制頂速。主頂千斤頂通過一 個頂進環(huán)作用在管節(jié)尾部，使管節(jié)能均勻受力，千斤頂?shù)暮狭χ行膽慌c廣節(jié)中心，以免頂進軸線產(chǎn)生偏差。主頂裝置上裝有活動底架，便于調(diào)整軸線外，還可以在頂進施工中根據(jù)需要調(diào)節(jié)砼管節(jié)位置的高低，保證洞口處的橡膠止水圈順利套在頂管機及管節(jié)上。

本工程的工作允許用頂力為400T，因此要將主頂最大頂力控制在400T以內(nèi)。主頂動力站上裝有一 個溢流閥，可以將溢流閥的卸荷壓力調(diào)定到適當?shù)膲毫χ担旐斄咏?00T時，油壓就達到該設定值，溢流閥卸荷，使油壓不再升高，從而控制了頂進的最大頂推力。

1.3 中繼間

中繼間采用二段一鉸可伸縮的套筒承插式鋼結構件，偏轉(zhuǎn)角度=2，端頭結構形式與“發(fā)”型鋼筋砼管節(jié)相同，中繼間由若干只50T千斤頂推動，總頂力能達到設計要求，千斤頂行程為30cm。在鉸接處設置二道可徑向調(diào)節(jié)密封間隙的密封裝置，確保頂進時不漏漿，并設置4只可以壓注1號鋰基潤滑脂的油嘴，以減少頂進時密封圈的磨損。在正常頂進時，只使用第一密封裝置，第二道作為設備。當?shù)谝坏烂芊馊δp時，發(fā)現(xiàn)有漏漿點，即可用徑向調(diào)節(jié)裝置，調(diào)整密封間隙，使漏漿現(xiàn)象得以及時制止。當與頂進距離長，密封圈磨損相當厲害，為防萬一，第一道密封裝置設計成可拆卸的，便于更換密封圈，從而達到萬無一失。

1.4 頂進設備安裝

把地面上的測量控制網(wǎng)絡引放至工作井內(nèi)，并建立相應的地面控制點，便于頂進施工時進行復測。在工作井內(nèi)測量放樣，精確測放出頂進軸線。后靠采用整塊箱型結構鋼后靠，與井壁的接觸面積大于4m×6m范圍，以擴大井壁受力面積，有利于工作井的穩(wěn)定。頂進后靠的平面應垂直于頂進軸線，后靠與井壁結構砼之間的間隙要用素砼填塞密實。安裝主頂裝置和導軌時先將它們大致固定，然后在測量的監(jiān)測下，精確調(diào)整它們的位置，直至滿足要求為止，隨即將它們固定牢靠；再搭建井內(nèi)的工作平臺、安裝配件箱、主頂動力箱、控制臺等，敷設各種電纜、管線、油路等。地面輔助設備主要有拌漿系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、電瓶車充電間等的安裝及調(diào)試，此外還有管節(jié)堆場、材料堆場、安全護欄等。地面輔助工作及井內(nèi)安裝結束后，吊放頂管機，接通電氣、液壓等系統(tǒng)，進行出洞前的總調(diào)試。

1.5 頂管機出洞

先在預留洞內(nèi)接長頂進導軌，并做好限位塊。鑿除預留洞內(nèi)的磚墻及鋼筋混凝土內(nèi)封門，并清理干凈。將頂管機頂入止水帶內(nèi)。在測量監(jiān)控下頂管機繼續(xù)頂進，至主頂行程伸足。在頂管機尾部燒焊限位塊，防止主頂千斤頂縮回時，頂管機在正面土體作用下退回?？s回主頂千斤頂，吊放砼管節(jié)。割除限位塊，繼續(xù)頂進。出洞后，頂管機和其后的第一至第三節(jié)砼管節(jié)用拉桿連在一起，形成一個整體。

1.6 頂進施工

出洞階段結束后，即可進行正常的頂進施工。

2 管節(jié)接口處理措施

管節(jié)接口處理是頂管工程的關鍵部分，保證做好接口部分是頂管工程成敗的關鍵，因此對組成接口的每一部分都必須嚴格遵照有關規(guī)程的要求逐一分別嚴格制作。頂進前應對砼成品管，銅套環(huán)，橡膠密封圈和襯墊板從尺寸、規(guī)格、性能等作詳細調(diào)查，必須符合標準設計圖的要求。頂進前還必須在現(xiàn)場作試安裝，對不合格的砼成品管應予以剔除。砼管的接口的槽口尺寸必須正確，光潔平整無氣泡。橡膠圈的外觀和任何斷面都必須質(zhì)密、均勻、無裂縫、無孔隙或凹痕等缺陷，橡膠圈應保持清潔，無油污，不能在陽光下直曬。銅套環(huán)必須按設計要求進行防腐處理，刃口無疵點，焊接處平整，堆放時整齊擱平。襯墊材料為多層膠合板，其隨力一應變關系隨符合試驗曲線要求，誤差±5%。粘貼時，凹凸口對中，環(huán)向間隙符合要求。插入安裝前滑動部位應均勻涂薄層硅油等潤滑材料，對橡膠無侵蝕性，減少摩阻。嚴禁使用其它油脂及肥皂水等潤滑劑。承插時外力必須均勻，橡膠圈不移位、不反轉(zhuǎn)、不露出管外，否則應拔出重插。頂管結束后，應按設計要求在內(nèi)間隙以彈性密封膏，要求與二管抹平。

3 減阻泥漿的運用

頂進施工中，減阻泥漿的運用是減小頂進阻力的主要措施。頂進時通過管節(jié)上的壓漿孔，向管道外壁壓入一定量的減阻泥漿，向管道外壁形成一個泥漿套，減小管節(jié)外壁和土層間的摩擦力，從而減小頂進時的頂力。泥漿套形成的好壞，直接關系到減阻的效果。為了做好壓漿的工作，在頂管面尾部環(huán)向均勻地布置了四只壓漿孔，用于頂進時及時進行跟蹤注漿。砼管節(jié)上布置有四只壓漿孔，四只壓漿孔成90度環(huán)向分布。頂管機后面的三節(jié)上有壓漿孔，其后每三節(jié)管節(jié)里有一節(jié)管節(jié)上有壓漿孔。壓漿總管用2白鐵管，除頂管機及隨后的三節(jié)砼管節(jié)外，壓漿總管上每隔6m裝一只三通，再用壓漿軟管接至壓漿孔處。頂進時，頂管機尾部的壓漿孔要及時有效地跟蹤壓漿，確保能形成完整有效的泥漿套環(huán)。砼管節(jié)上的壓漿孔是供補漿用的，補壓漿的次數(shù)及壓漿量根據(jù)施工時的具體情況確定。減阻泥漿的性能要穩(wěn)定，施工期間要求泥漿不失水、不沉淀、不固結，既要有良好的流動性，又要有一定的稠度。頂進施工前要做泥漿配合試驗，找出適合于施工的最佳泥漿配合比。減阻泥漿的拌制要嚴格按操作規(guī)程進行。催化劑、化學添加劑等要攪拌均勻，使之均勻地化開，膨潤土加入后要充分攪拌，使其充分水化。泥漿拌好后，應放置一定的時間才能使用。壓漿是通過儲漿池處的壓漿泵將泥漿壓至管道內(nèi)的壓漿總管，然后經(jīng)由壓漿孔壓至管壁外。施工中，在壓漿泵，頂管機尾部等處裝有壓力表，便于觀察、控制和調(diào)整壓漿的壓力。頂進施工中，減阻泥漿的用量主要取決于管道周圍空隙的大小及周圍土層的特性，由于泥漿的流失及地下水等作用，泥漿的實際用量要比理論用量大很多，一般可達理論值的4～5倍，但在施工中還要根據(jù)土質(zhì)情況、頂進狀況、地面沉降的要求等做適當?shù)恼{(diào)整。

4 頂管井下測量及軸線控制

軸線測量方法：為了使頂進軸線和設計軸線相吻合，在頂進過程中，要經(jīng)常對頂進軸線進行測量。在正常情況下，每頂進一節(jié)砼管節(jié)測量一次，在出洞、糾偏、進洞時，適當增加測量的次數(shù)。施工時還要經(jīng)常結測量控制點進行復測，以保證測量的精度。頂進測量利用J2激光經(jīng)緯儀置于頂進軸線上，跟蹤頂管機內(nèi)光靶測尺，頂進時，施工人員隨時可以直觀地看出頂管機偏差情況及行進方向，同時每頂進一節(jié)管節(jié)利用T2經(jīng)緯儀直接在井內(nèi)觀測頂管機平面測尺俯差讀數(shù)。高程偏差測量采用水準儀測量測得頂管機中心標高，再與設計高程比得高程偏差。另外，在頂進過程中，定期進行復測，以保證整個頂進軸線的一致性。

5 實用糾偏技術

在施工過程中，要根據(jù)測量報表繪制頂進軸線的單值控制圖，直接反映頂進軸線的偏差情況，使操作人員及時了解糾偏的方向，保證頂管機處于良好孤工作狀態(tài)。在實際頂進過程中軸線和設計軸線間偏差值，使偏差值逐漸減小并回至設計軸線位置。在施工過程中應貫徹勤測、勤糾、緩糾的原則，不能劇烈糾偏，以免對砼管節(jié)和頂進施工造成不利影響。本工程測量所用的儀器有全站儀、激光經(jīng)緯儀和高精度的水準儀。頂管機內(nèi)有坡度板和光靶，坡度板用于讀取頂管機的坡度和轉(zhuǎn)角，光靶用于激光經(jīng)緯儀進行軸線的跟蹤測量。

6 沉降觀測點的布置和觀測

頂進施工的每個頂程都要布置地面沉降觀測點。出洞后的15m范圍內(nèi)每隔3m布置一個沉降觀測點，然后每隔5m布置一個沉降觀測點，在地面重要構筑物處適當增加沉降觀測點布置。在每一個頂程中還要布置兩道斷面沉降觀測點。沉降觀測點布置必須做到安全、可靠。對測量所采用的儀器要經(jīng)常校核，確保測量數(shù)據(jù)的準確性。頂管施工時，對沉降觀測點每天進行兩次觀測，對要保護的構筑物處的觀測點適當增加觀測的次數(shù)。及時把測量數(shù)據(jù)反饋到施工人員手中，便于指導頂進施工。

7 頂管施工質(zhì)量保證措施

井下機架與后頂裝置安裝就位時，由測量進行監(jiān)測，將水平與垂直控制在±2mm以內(nèi)，保證頂進機架的定位精確，為頂進質(zhì)量把好第一關。

頂管工程的特殊措施。配備專職文明施工員和相應勞動力，狠抓各個點的文明施工情況，檢查、落實文明施工的保證措施。協(xié)調(diào)文明施工與相鄰單位或居民的關系，確保工程順利進行。

配備專職的材料員，專司施工材料的供應和協(xié)調(diào)，同時尋找2家以上可靠的材料供應商，避免應急落實不了材料影響質(zhì)量、安全和工期。

配備專職設備員，專司施工現(xiàn)場各個點的設備落實，備品備件的到位情況，超前備好的必要的易損易磨件，經(jīng)常巡視設備的運行情況，為施工運轉(zhuǎn)提高有力保障。

對沉井下沉過程中，土體擾動范圍內(nèi)的管線，建筑物必須采取隔水圍幕或土體加固措施。頂管在道路下頂進，車行道上還有車輛行駛，頂進時必須進行同步跟蹤。并根據(jù)沉降量來調(diào)節(jié)壓漿的壓力和壓漿量，對局部重要的地方就采用定點補壓漿，確保道路行駛安全。

惠州市是個雨季多、臺風多發(fā)的地區(qū)。做好防雨、防臺工作是保證工期的關鍵。擬定每個工作井、接收井的井頂必須用磚墻砌筑到高出路面20cm，內(nèi)墻用1：1砂漿粉刷，以防雨水灌入井內(nèi)。同時每個工作井都必須配備2臺大功率的水泵，以防大雨和臺風帶來的暴雨淹沒管道，造成設備損壞。

該工程按上述施工方法于2011年2月26日開工，于2011年8月30日順利竣工，施工質(zhì)量合格，未發(fā)生質(zhì)量事故及安全事故。受到了業(yè)主和有關部門的好評。

參考文獻

[1] 中國地質(zhì)大學主編.頂管施工技術及驗收規(guī)范.