沈維芬

上海東航投資有限公司 上海 200232

現(xiàn)如今，我國地上國土資源已經無法滿足人們物質生活需求，繼而不斷擴大生存空間；挖掘地下可用空間成為重要研究目標。由此，地下工程在今后社會建設發(fā)展中得到了重視，同時成為可持續(xù)戰(zhàn)略目標實現(xiàn)的主要途徑。頂管技術作為一種非開挖技術，被廣泛應用到輸油管線、輸氣管線、電力電纜等管道施工中，是一種新型地下管道鋪設方法。但是在實際應用在容易引起地面變形

1 頂管技術分析與作用影響

1.1 頂管技術施工流程

首先在發(fā)井中設計支座與液壓千斤頂，通過主頂油管與管節(jié)間中繼環(huán)的推動力將頂管掘進設備由開始發(fā)井層中穿過土層，直至接收井內吊起。同時，跟隨頂管掘進機后把預制的管節(jié)頂進土層，一邊頂進一邊開挖，一邊把管節(jié)接長的管道埋設，全過程無須開挖地層。如果是較長距離的頂管需要增加主頂油管的推動力提高推進距離，一般會采取管道分段模式，在每節(jié)管道內安裝中繼環(huán)且在管道外層加注減摩劑，從而生成泥漿套降低摩阻力提升推進距離。

1.2 頂管技術施工工藝分析

第一，根據(jù)頂進的管節(jié)斷面狀態(tài)頂管可以劃分成大斷面、中斷面、小斷面、微型頂管。其中，大斷面頂管是直徑超過2m的頂管。中斷面則是直徑超出1.2m且低于1.8m的頂管，大部分施工為中斷面頂管。小斷面則是直徑超過0.5m且低于1m的頂管。微型管則是直徑低于0.4m的頂管。第二，根據(jù)頂進距離可以分為常規(guī)頂管與長距離頂管。其中，頂進距離超過500m的頂管叫作長距離頂管；低于500m的頂管叫作做普通頂管。此外，還有很多頂管技術分類，例如|按照路線曲直、設備類型等。在實際施工中應結合土壤狀態(tài)、施工環(huán)境等其他影響因素制定適宜的施工計劃，避免對周圍環(huán)境產生影響。頂管施工技術在頂管施工時有著重要影響，其組成分為：工作井、頂進刀軌、主頂裝置、頂管掘進機、注漿系統(tǒng)、供電等[1]。

1.3 頂管施工技術對附近環(huán)境的影響

首先，地表變形。較大的地表位移容易造成建筑主體四周輸水管道、輸氣管道、電信管線變形甚至斷裂。同時，施工不當也會導致地下水泄漏而危及人們生命安全。其次，地面傾斜影響。由于施工工藝差異或其他因素導致地面傾斜進而引起四周建筑主體傾斜，隨之建筑主體內部結構因為重力制約形成自內力讓建筑主體結構內力發(fā)生變化，有關建筑主體內力也會重新分布，某個節(jié)點應力提高導致基礎底面土面出現(xiàn)塑性損壞。此外，過于傾斜也容易導致建筑主體不均勻沉降，建筑主體受到損壞。最后，地面土層拉伸位移和壓縮變形。究其原因，因為地面外力拉伸引起變形。建筑主體基礎受到地基土體外力影響而分散到兩端拉伸作用，對某些抗拉力較低的建筑主體難以抵抗較大拉伸力，造成失去承重力受損。針對自來水管道、天然氣管道如受到拉伸，將導致管道接頭位置泄漏，甚至出現(xiàn)管道脫節(jié)、斷裂[2]。

2 工程案例分析

2.1 工程背景

該工程施工主要用于兩棟樓的管線敷設，因兩棟樓之間有已完成的市政道路，路面下6米范圍內管線較為復雜，未避免開挖路面及破壞原有管線，故采用頂管施工，根據(jù)管線功能要求，分為三路頂管，頂管長度50m，頂管直徑1m，頂管管頂在路面下8米，管道兩端設工作井及接收井各一，采用沉井法進行施工[3]。

2.2 項目特征

由于巖土工程較為復雜、區(qū)域屬性與差異性顯著，各地區(qū)項目地質、水文地質環(huán)境不同使得地下通道修建過程中，施工參數(shù)、地表沉降規(guī)律、變形控制方案不一。此外，該工程位于機場內已完成市政道路、車流量較大且車速快，人行道下埋設有機場強電及弱電綜合管廊。所以，施工風險較大；若稍有疏忽就會引起地層擾動過大導致地層位移，管線斷裂、地面沉降較大使得地表塌陷[4]。

2.3 管節(jié)頂進施工方法與工藝技術要求

頂管設計選擇外層大小1000mm直徑的圓形鋼筋混凝土預制管節(jié)，各環(huán)管節(jié)是一個總體，管節(jié)厚度約100mm，單節(jié)重3t，本工程所需管節(jié)25節(jié)。管節(jié)兩側是預埋鋼套與鋼環(huán)，管節(jié)中留有對稱壓降孔與起吊孔。兩個管節(jié)接頭呈F承插式。接縫防水安裝選擇鋸齒形止水圈與雙組分聚硫密封膏，避免管節(jié)發(fā)生滲漏。

管道長為50m，覆土厚度約8m，因是管線管道，采用水平頂進。本工程根據(jù)頂力計算，并結合實際情況，采用工作頂力為300t活塞式雙作用液壓千斤頂。千斤頂布置采用單列式。頂進時著力點位置在管子全高的1/2～1/3之間。千斤頂與管子之間采用頂鐵傳送頂力。頂鐵用型鋼焊拼成各種結構的傳力形式，根據(jù)安放位置和傳力作用不同，用橫鐵和立鐵組合。施工時保持頂管機頭前端土體穩(wěn)定，避免土體受到影響[5]。

頂管施工由北至南，在工作井內的頂進軸線后方，按需要對稱布置兩只主千斤頂，將需敷設的管節(jié)，放在千斤頂前面的導軌上，主千斤頂推進時，以機頭開路將管節(jié)頂入土中，與頂進相配合，人工進入管道取土后通過提升設備送出井外。一根管節(jié)被壓入土中后，吊入下一管節(jié)連接，繼續(xù)頂進，反復循環(huán)頂進至預定長度。

頂管施工注意事項：第一，頂進前地面準備。在頂管掘進前進行排水、照明、水電線路安裝；準備好施工材料、設備、機具準備且做好現(xiàn)場調解從而符合項目施工需求。井上、井下構建測量控制網并做好審核。第二，井下施工準備。首先，洞門封閉圈安裝。因為洞圈和管節(jié)之間有一定縫隙，頂管出洞與常規(guī)頂進時容易發(fā)生土體涌進始發(fā)井中導致出現(xiàn)安全事故。針對這一問題，還應在施工全安裝臉部橡膠板密封洞圈，并確保簾布橡膠板封閉性。其次，基座安裝?；ㄎ粦３址€(wěn)定，因為掘進時承載不同荷載變形、沉降?；鶅筛壍缿３值雀?、平行，后靠背的垂直度，與軸線垂直度對后續(xù)施工也有著重要作用。鋼后結合具體需求頂進軸線放樣安裝過程中，與始發(fā)井中襯墻留有縫隙，穩(wěn)定后在縫隙中填入C20素混凝土，保證鋼后靠和墻體直接接觸。第三，頂管出洞施工。全套頂進設備展開一次系統(tǒng)調試，對推進系統(tǒng)、電力電氣系統(tǒng)、操作系統(tǒng)展開全過程聯(lián)運控制。同時，做好出土輸送、棄土臨時鋼箱、管節(jié)放置準備工作，保證符合標準要求，穩(wěn)定的頂進接收井[6]。

2.4 現(xiàn)場控制

管節(jié)頂進時難免對附近地層形成干擾導致地表沉降變形、管道變形。一旦控制不當就會引起地表沉降超出標準范圍，引發(fā)地面沉陷影響車輛順利通行。應將地面上的各點坐標、高程引入井下后，頂進管道水平、高程的偏差均由激光經緯儀測定，頂進時激光經緯儀常開啟，操作人員通過觀察激光光斑移動數(shù)據(jù)及頂進的長度，分析偏差發(fā)展趨勢，確定應采取的糾偏方法。激光經緯儀必須按規(guī)定的頂進長度或測量時間進行高程、水平方向校正，高程方向也可使用連通器在頂進中隨時校正[7]。

3 結束語

總而言之，本次施工由于存在的影響因素較多、車速較快且位于城市主干道使得施工不穩(wěn)定因素較多。此外，由于施工條件與經濟投入約束，實際檢測僅是保護建筑主體與地下管線面展開地面沉降測量，有待進一步優(yōu)化，例如：現(xiàn)場測驗、孔隙水壓力檢測等。在今后發(fā)展中，我國還應加大頂管施工技術研究，加大檢測施工現(xiàn)場土體的縫隙壓力、管道的位移。

[1]溫泉.頂管技術在污水管道工程中應用之我見[J].低碳世界,2018,(01):341-342.

[2]馬寧.城市建設污水管道頂管施工技術探析[J].江西建材,2017,(21):69.

[3]陳紅根.頂管技術在管道穿堤工程施工中的應用[J].湖南水利水電,2017,(03):16-19.

[4]薛勇.頂管技術在市政給排水管道施工中的應用[J].建材與裝飾,2016,(46):35-36.

[5]孟憲翚,龐德剛,楊敏,等.復雜地質條件下污水管道頂管施工技術的選擇與應用[J].中國給水排水,2016,(08):134-138.

[6]張琪.頂管技術在管道建設中的應用[J].地質科技情報,2016,(02):33-36.

[7]鮮濤.油氣管道頂管穿越河流風險評價技術研究[D].成都:西南石油大學,2015.