趙俊釗

（中電建生態(tài)環(huán)境集團(tuán)有限公司，廣東 深圳 518133）

在市政污水管道施工過程中，有關(guān)人員首先要了解市政污水管道頂管工程概況，明確頂管管材、施工工藝、地質(zhì)土、地貌等詳細(xì)信息，制定科學(xué)的頂管施工方案，將圖紙作為頂管施工環(huán)節(jié)的指導(dǎo)文件，然后開展市政污水管道頂管施工活動，加強(qiáng)現(xiàn)場安全監(jiān)管及施工技術(shù)監(jiān)測，最后，確保頂管施工工藝的正確運(yùn)用。不僅要更新頂管施工理念，而且應(yīng)加強(qiáng)施工現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)，有助于完善頂管施工技術(shù)，推動市政污水管道頂管工程建設(shè)可持續(xù)發(fā)展。

1 市政污水管道頂管工程概況

瓜步汛污水管網(wǎng)工程位于佛山市南海區(qū)大瀝鎮(zhèn)謝邊社區(qū)瓜步汛村，新建De200～DN800 污水管道、污水檢查井等配套措施，總長度約2 484m。其中，DN200UPVC 管約900m、DN300 克拉管878m、DN400 克拉管592m、DN800 鋼筋混凝土管114m。新建華南氣動液壓五金機(jī)電城污水管網(wǎng)100m 需要穿越謝疊高架橋，接入桂丹路北村現(xiàn)狀DN800 污水管，高架橋凈高約3m，設(shè)計管道穿越桂丹路段頂進(jìn)管底高程為-3.2m、坡度3‰，該頂管段平均覆土層厚度為4.69m。結(jié)合地勘報告得出，設(shè)計污水管道敷設(shè)在淤泥質(zhì)粉細(xì)砂層，現(xiàn)場不具備開挖施工條件，且在高架下動土施工風(fēng)險較高，需要在橋梁南北兩側(cè)預(yù)制工作井和接收井，采用不排水下沉方式施工，并采用泥水平衡掘進(jìn)式頂管。該施工段地下管線復(fù)雜，經(jīng)挖管實(shí)探，高架橋地下埋設(shè)有D800 供水主管，管底高程為-1.19m、光纖管底高程為0.28m、煤氣管道管底高程為0.58m，工作井附近埋設(shè)有電力管線0.22kV，管底高程為2.3m，垂直安全距離分別為：與供水1.13m、光纖2.6m、煤氣2.9m、供電4.62m。該段管道設(shè)計采用頂管施工，工作井為Ф7.0m 預(yù)制沉井，深8.15m；接收井為Ф5.0m 預(yù)制沉井，深7.58m，采用不排水下沉。頂管管道總長100m，管材采用DN800頂管專用Ⅲ級鋼筋混凝土管，采用鋼套環(huán)承插接口。接收井與現(xiàn)狀污水D800 管網(wǎng)連接處施工為明挖，管徑800mm，長度9m，接收井管內(nèi)底標(biāo)高-3.50m，工作井管內(nèi)底標(biāo)高為-3.20m，開挖深度6.01～6.13m，采用15m 拉森Ⅳ鋼板樁進(jìn)行支護(hù)。

2 市政污水管道頂管施工技術(shù)運(yùn)用的關(guān)鍵

2.1 頂管施工技術(shù)運(yùn)用原理

市政污水管道頂管施工技術(shù)是一種新型施工工藝，在地下管道頂管施工中被廣泛運(yùn)用。頂管施工技術(shù)的運(yùn)用優(yōu)勢：僅需要在垂直與地面的方向上開挖頂管施工工作井，不需要開挖路面。運(yùn)用頂管施工技術(shù)的基本原理：使用液壓千斤頂將水泥、鋼制管道頂入地下，借助主頂油缸及管道間中繼站的推力將施工設(shè)備從頂管施工工作井穿過地質(zhì)層，將污水管道和頂進(jìn)設(shè)備埋設(shè)好，實(shí)現(xiàn)非開挖敷設(shè)。

2.2 頂管施工平衡理論分類及要點(diǎn)

市政污水管道頂管施工平衡理論通常分為氣壓平衡、土壓平衡和泥水平衡3 種。運(yùn)用頂管施工技術(shù)時，首先要考慮該技術(shù)的適應(yīng)性，需要及時進(jìn)行現(xiàn)場勘察，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)情況明確頂管施工技術(shù)運(yùn)用的有關(guān)內(nèi)容，科學(xué)選用頂管施工工藝，同時，依據(jù)施工方案及時增加頂管機(jī)器及配套設(shè)施，認(rèn)真做好頂管施工前的設(shè)施準(zhǔn)備和技術(shù)籌劃工作，以確保市政污水管道頂管施工技術(shù)的有效運(yùn)用。

2.3 頂管施工技術(shù)的影響因素

在污水管道頂管施工過程中，施工人員及時考慮引起地面變化的有關(guān)因素：地下水損失、頂管施工工藝引起的土損失和工具管在頂進(jìn)中對地質(zhì)層的作用力。為避免頂管施工引起地面沉降，必須對頂管施工技術(shù)的運(yùn)用過程進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測，認(rèn)真做好地下水損失、頂管施工工藝引起的土損失和工具管在頂進(jìn)中對地質(zhì)層的作用力這3 個因素的控制工作，加強(qiáng)施工環(huán)節(jié)的安全監(jiān)管。

（1）地下水損失因素的控制：采用泥水平衡原理進(jìn)行頂管施工時，及時查看頂管工作井、頂管洞口密封等部位的漏水情況。施工人員要細(xì)致檢查頂管工作井及洞口密封處，漏水部位使用堵漏膨脹劑和堵漏靈封堵，確保工作井內(nèi)不滲水、不漏水。頂進(jìn)設(shè)備機(jī)頭前端泥水倉的水壓力小于地下水壓力，因此，出現(xiàn)地下水損失，為避免路面不冒漿，施工人員要將頂進(jìn)設(shè)備機(jī)頭前端泥水倉的水壓力控制在0.12～0.15MPa 之間，保證頂進(jìn)設(shè)備機(jī)頭前端泥水倉的水壓力不小于地下水壓力。

（2）頂管引起的土損失因素的控制：頂管施工環(huán)節(jié)，因?yàn)槲鬯艿理敼茼斶M(jìn)時對周圍泥土產(chǎn)生摩擦力，周圍土體向前運(yùn)動引起土體損失。對于土體損失問題，需要明確：減小污水管道與周圍土體間的摩擦是關(guān)鍵，必須認(rèn)真做好泥漿潤滑工作，在周圍土體形成一個泥漿潤滑套，從而減小污水管道與周圍土體間的摩擦力，盡可能減少土體損失，采用頂管施工技術(shù)過程中，施工人員要嚴(yán)格控制頂管頂進(jìn)速度，謹(jǐn)防工具管刀盤偏位。

（3）工具管在頂進(jìn)過程中對土體作用力的因素控制：頂管施工中，由于千斤頂作用，機(jī)頭前端土體隆起，施工人員應(yīng)密切關(guān)注頂管機(jī)頭土壓力變化，仔細(xì)觀察操作臺上機(jī)頭土壓力表數(shù)值，頂管深度為9.2m，土壓力壓強(qiáng)在0.15～0.21MPa 之間，將土壓力表數(shù)值控制在這個范圍，否則就會導(dǎo)致土體隆起、土體損失。

3 市政污水管道頂管施工技術(shù)運(yùn)用

3.1 沉井制作技術(shù)運(yùn)用

沉井下部為刃腳，其支設(shè)方法取決于沉井的重量、施工荷載和地基承載力。根據(jù)本工程的具體施工條件分析，沉井的刃腳支設(shè)形式采用C20素混凝土墊層，刃腳模板采用磚砌胎膜的形式成型。素混凝土墊層及磚胎膜的作用是將上部沉井重量均勻傳遞給地基，使沉井制作過程中不會產(chǎn)生較大的不均勻沉降，防止刃腳和井身產(chǎn)生破壞性裂縫，并可使井身保持垂直。沉井位置初始基坑開挖完成后，先在刃腳處鋪設(shè)砂墊層，再在其上鋪設(shè)C20 素混凝土墊層。素混凝土墊層厚度根據(jù)第一節(jié)沉井的重量和砂墊層的容許承載力計算確定。根據(jù)沉井中心坐標(biāo)及半徑定出沉井的中心和刃腳踏面的內(nèi)外邊線，并在刃腳模板上彈出墨線，經(jīng)復(fù)核無誤即可進(jìn)行沉井刃腳施工。各倉混凝土澆筑高度應(yīng)按順序進(jìn)行澆筑，待第一倉井壁混凝土達(dá)到100%設(shè)計強(qiáng)度后方可進(jìn)行上層井壁施工。

3.2 井筒模板施工技術(shù)運(yùn)用

模板采用木模板，在刃腳斜面和底板預(yù)留槽處砌筑磚胎替代模板。沉井的制作高度較高，混凝土澆筑時對模板產(chǎn)生的側(cè)向壓力也相應(yīng)較大。為了防止?jié)仓炷習(xí)r發(fā)生脹?；虮Ｇ闆r，井壁內(nèi)外模板采用Φ16mm 對拉止水螺栓緊固。對拉螺栓的縱、橫向間距均為800mm。底部第一道對拉螺栓的中心距離300mm。模板成形后用圍檁管和頂帽、Φ16mm 拉桿螺栓、山型卡等模板配件加以固定，內(nèi)外圍檁以0.5m×0.6m 縱橫設(shè)置,內(nèi)外圍檁用2Φ48mm 鋼管。模板必須用線錘吊垂直，確認(rèn)尺寸無誤，即可將內(nèi)模板固定在作為支撐體系的內(nèi)腳手架上。

3.3 澆搗混凝土施工技術(shù)運(yùn)用

內(nèi)模立好后，即可進(jìn)行鋼筋的綁扎施工。鋼筋綁扎前，先在內(nèi)模上按圖紙要求作好鋼筋型號、規(guī)格、間距等標(biāo)記，并根據(jù)鋼筋的布置要求搭設(shè)支架以固定鋼筋，該支架要有一定的強(qiáng)度和剛度。然后，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)部位合理安排鋼筋的綁扎順序，按規(guī)范要求進(jìn)行焊接和混凝土保護(hù)層墊層設(shè)置。鋼筋綁扎成形并經(jīng)過隱蔽工程驗(yàn)收合格后，即可進(jìn)行井壁外模板的安裝。內(nèi)外模板之間用Φ16mm 對拉螺栓進(jìn)行拉結(jié)。外模板用圍檁管、模板配件固定牢靠，當(dāng)模板的結(jié)構(gòu)尺寸、垂直度檢查符合要求后，即可進(jìn)行第一節(jié)混凝土的澆筑?；炷寥肽：?，要及時充分振搗，使混凝土密實(shí)，不能漏振，也不能過振，以免影響混凝土的質(zhì)量?；炷翝矒v完畢并達(dá)到一定強(qiáng)度后，即可進(jìn)行拆模、養(yǎng)護(hù)和施工縫的處理。模板拆除后，再用專用工具將頂帽拆除，然后用水泥砂漿將拆去頂帽的孔洞進(jìn)行封填，并將表面抹光、抹平。施工縫采用止水鋼板，施工縫要進(jìn)行鑿毛清洗后，拆除內(nèi)外腳手架，達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后方可進(jìn)行沉井下沉作業(yè)。

3.4 鋼筋混凝土逆作法頂管施工技術(shù)運(yùn)用

根據(jù)工程特點(diǎn)、地質(zhì)情況及周圍環(huán)境條件，跨橋段管道施工采用泥水平衡頂管法施工，杜絕采用人工頂管。由工作井頂入，工作井位于謝疊大橋南側(cè)W22 檢查井；接收井頂出，接收井位于謝疊大橋北側(cè)W23 檢查井，總長度100m。管材采用D800 鋼筋混凝土管，用NPD800 泥水平衡頂管機(jī)頂進(jìn)，根據(jù)計算頂力需要2 500kN，而設(shè)計要求千斤頂最大頂力不能超過1 500kN，為確保頂管安全，需要考慮采用中繼間措施，中繼間一般設(shè)置在60m 處。工藝參數(shù)如下：采用泥水平衡法，采用中繼間、注漿輔助；千斤頂最大頂力為3 000kN；頂進(jìn)速度：洞口10mm/min、正常50mm/min；工具頭外徑與管道外徑之比：D 機(jī)/D管在1.003～1.005 之間；變形要求：路面各部位允許沉降或隆起值見表1；洞口止水：高壓旋噴樁止水，橡膠止水圈，拉伸量＞400%，邵氏硬度在60°±10°；覆土厚度為4.69m。

表1 路面各部位允許沉降或隆起值

3.5 市政污水管道頂管施工優(yōu)點(diǎn)

本項(xiàng)目采用頂管施工減少了沿線的拆遷工作量和因繞行增加的工程量、節(jié)約了大量資金和時間、降低了工程造價，且施工面移入地下保證了市政交通運(yùn)輸暢通，施工噪聲相對較低，減少了對沿線環(huán)境的污染，工序大部分實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，降低了勞動強(qiáng)度。在不適宜采用開挖施工技術(shù)的地下管道鋪設(shè)地區(qū)，它能穿越公路、鐵路、橋梁和地面的任何建筑物，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

4 市政污水管道頂管施工技術(shù)改進(jìn)策略

4.1 泥水平衡法頂管施工工藝改進(jìn)

開展污水管道頂管施工活動時，要認(rèn)真做好施工現(xiàn)場勘測、調(diào)查等工作，充分了解工程概況，掌握地下水位、地貌等有關(guān)信息。遵循頂管施工計劃，在設(shè)計線兩端開挖工作井和接收井，入口處為工作井，另一端為接收井。掘進(jìn)機(jī)依次向前推進(jìn)，機(jī)頭從止水圈穿過土層最終到達(dá)接收井，石塊在切削刀盤轉(zhuǎn)動作用下被粉碎進(jìn)入泥水艙，使泥漿混合，利用泥漿系統(tǒng)內(nèi)的排泥管輸送至地面，使用土壓平衡裝置保持水土平衡，消除地面沉降或隆起。改進(jìn)頂管施工工序，如安裝導(dǎo)軌→安裝對中儀→加固施工→安裝千斤頂→連接油缸→吊裝掘進(jìn)機(jī)→吊裝管節(jié)→管道頂進(jìn)，掘進(jìn)機(jī)進(jìn)洞后，考慮導(dǎo)軌方向?qū)C(jī)頭方向控制的影響，適當(dāng)減慢推進(jìn)速度，及時糾正機(jī)頭跑偏。高程偏差≤50mm，頂進(jìn)施工與注漿施工同步進(jìn)行，一邊頂進(jìn)一邊注漿，頂進(jìn)過程中全部管段充滿泥漿。根據(jù)頂力變化、偏差角度將頂進(jìn)速度控制在50mm/min，頂進(jìn)至距離工作井55cm 時收回油缸，安裝頂鐵繼續(xù)頂進(jìn)。安裝管節(jié)時，一個頂程結(jié)束方可下管節(jié)，在管節(jié)端口位置放置橡膠圈，橡膠圈表面涂抹硅油，最大程度地減小連接摩擦。管節(jié)插口對準(zhǔn)中心慢慢頂入，確保管節(jié)端口貼緊襯墊，認(rèn)真檢查連接處密封效果。泥水平衡機(jī)掘進(jìn)過程中及時檢查工作井周圍泥漿池沉淀處理情況，將沉淀后剩余的土方運(yùn)出現(xiàn)場。利用膨潤土泥漿在管道外壁與土層間形成完整的環(huán)狀泥漿潤滑套，采取頂力控制措施降低頂進(jìn)阻力，使原來摩擦狀態(tài)變?yōu)橐后w摩擦狀態(tài)。

4.2 非開挖頂管施工工藝改進(jìn)

明確非開挖頂管施工技術(shù)運(yùn)用的優(yōu)勢：運(yùn)用非開挖頂管施工技術(shù)可有效縮短工期、降低施工成本、減少開挖階段的人工投入。非開挖頂管施工技術(shù)打破傳統(tǒng)施工方式，在確保頂管施工質(zhì)量的前提下，在一定程度上提升了頂管施工技術(shù)運(yùn)用的高效性和科學(xué)性，減小了開挖過程對土地、地下管線等的影響，保證市政污水管道施工的穩(wěn)定性和可靠性。改進(jìn)非開挖頂管施工前準(zhǔn)備：認(rèn)真做好頂管施工前的準(zhǔn)備工作，包括思想準(zhǔn)備、設(shè)備采購、資料準(zhǔn)備、技術(shù)準(zhǔn)備等多項(xiàng)內(nèi)容。根據(jù)勘察情況開展防水工作，避免頂管預(yù)留洞內(nèi)出現(xiàn)泥水影響施工，做好工作井周圍加固工作，為后續(xù)施工創(chuàng)造有利條件。改進(jìn)頂進(jìn)施工流程：搭設(shè)鋼板樁防止土體坍塌，出洞后拆除轉(zhuǎn)封門，頂管機(jī)與鋼封門間的距離控制在45～105mm 之間，縮短施工間隔。改進(jìn)注漿施工技術(shù)：在非開挖頂管施工過程中，施工人員要考慮注漿減阻工藝對頂管施工效果的影響程度，積極提高非開挖頂管施工理念，根據(jù)施工進(jìn)度調(diào)整潤滑泥漿配方，科學(xué)改進(jìn)注漿孔布置，更好地保證注漿操作環(huán)節(jié)的安全性和合理性。有效發(fā)揮注漿減阻施工技術(shù)，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行非開挖頂管施工，認(rèn)真做好頂管施工質(zhì)量監(jiān)管工作，這樣有助于污水管道頂管工程順利開展。

5 結(jié)語

綜上所述,頂管施工工藝關(guān)乎市政污水管道施工質(zhì)量，因此，必須加強(qiáng)對鋼筋混凝土逆作法、非開挖頂管施工工藝等多項(xiàng)技術(shù)的有效運(yùn)用，從而推動市政污水管道頂管工程健康發(fā)展。