摘要東營市五六干合排截污工程在頂管穿越西四路的實(shí)施過程中，無開挖地下頂進(jìn)鋼筋混凝土管管徑DN900mm的長度50米，DN1200mm的長度160米。該項(xiàng)目工程在頂管長度和施工質(zhì)量方面均刷新了東營市的行業(yè)記錄，是東營市在復(fù)雜的地質(zhì)條件下頂管施工的一大成功范例，現(xiàn)從頂管工藝應(yīng)用背景、技術(shù)方案和施工過程等方面作技術(shù)總結(jié)。
　　關(guān)鍵詞頂管施工，軟土層，西四路；
　　一概述
　　東營市一直采用傳統(tǒng)的挖槽埋設(shè)地下管線的施工方法，其主要缺點(diǎn)是對地面交通的影響極大，使市區(qū)交通更加擁擠，同時(shí)也給市民的工作和生活帶來諸多不便，也容易造成路面質(zhì)量下降，縮短使用壽命，尤其是市政工程施工中影響更大。本文結(jié)合五六干合排截污工程施工中的具體情況，探討一下非開挖技術(shù)在東營地區(qū)的應(yīng)用。如今，在省內(nèi)的大中城市，非開挖技術(shù)的應(yīng)用已相當(dāng)普遍，其中頂管施工是繼盾構(gòu)法之后發(fā)展起來的一種地下管道施工方法，也是使用最早的一種非開挖施工方法，它可以用于無套管情況下頂進(jìn)永久性的公用管道，主要是重力管道。現(xiàn)就頂管施工的原理和具體在東營地區(qū)的應(yīng)用進(jìn)行探討。
　　頂管施工就是借助于管頂油缸以及中繼間的頂進(jìn)力,把工具管或頂管掘進(jìn)機(jī)從工作坑內(nèi)穿過土層一直頂進(jìn)到接收坑內(nèi)。與此同時(shí),把緊隨在工具管或掘進(jìn)機(jī)后的管道埋設(shè)在兩工作坑之間。一個(gè)完整的頂管施工主要包括以下幾個(gè)部分:工作坑和接受坑;頂管掘進(jìn)機(jī)（液壓千斤頂）;頂鐵;基坑導(dǎo)軌;后座墻;頂進(jìn)用管;輸土裝置;地面起吊設(shè)備;測量和校正系統(tǒng);注漿系統(tǒng);供電和照明系統(tǒng);通風(fēng)和換氣系統(tǒng);輔助施工。
　　一個(gè)完整的頂管施工流程見圖:

       
　　二頂管施工的特點(diǎn)
　　頂管施工與開挖施工法相比,具有以下優(yōu)點(diǎn):①開挖部分僅有工作坑和接受坑,而且安全、對交通影響小；②在管道頂進(jìn)過程中,只挖去管道斷面部分的土,挖土量小；③作業(yè)人員少,工期短;④建設(shè)公害少,文明施工程度高；⑤在覆土深度大的情況下,施工成本低。
　　但是,在東營市內(nèi)進(jìn)行頂管施工還存在諸多困難,需要施工技術(shù)人員依據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況定奪:
　　①東營市地下情況復(fù)雜，而頂管施工遇到曲率半徑小而且多種曲線組合在一起時(shí),施工就非常困難；②東營市地下水位高，土質(zhì)松散，而頂管施工在軟土層中容易發(fā)生偏差,而且校正這種偏差又比較困難,管道容易產(chǎn)生不均勻下沉；③推進(jìn)過程中如果遇到障礙物時(shí),處理這些障礙物則非常困難；④在覆土淺的條件下顯得不很經(jīng)濟(jì)。
　　三頂管技術(shù)在五六干合排截污工程中的應(yīng)用
　　1工程概述
　　五六干合排截污工程南岸截污管道穿越西三路、嵩山路、西四路等幾條主干道，現(xiàn)以西四路為例作介紹。該截污管線原設(shè)計(jì)為HDPE雙壁纏繞管，管徑為DN900和DN1200，穿越時(shí)改為DN900和DN1200鋼筋混凝土管。西四路施工現(xiàn)場情況：西四路路口東側(cè)新建管道南側(cè)分布九層高的日新大廈，西四路已建泵站以及大量的地下管線和構(gòu)筑物。為避開道路兩側(cè)建筑物和日新大灑店地下采暖管道及其它地下各種管道，西四路穿越方案設(shè)計(jì)，從西四路橋西26m（SS13檢查井西13.8m）開始至西四路橋東140m(SS17檢查井西23.7m)結(jié)束，全長210m。該段起點(diǎn)管底標(biāo)高1.53，終點(diǎn)管底標(biāo)高為1.24。該段地質(zhì)條件均為粉土和粉砂，地下水位較淺，距地表約為2米。由于原設(shè)計(jì)位置新建管道與原西四路排水管道標(biāo)高沖突，穿越時(shí)將管道中心線位置移至五六干合排南岸二灘中心位置，位于西四路橋排樁中間。該段分4段進(jìn)行穿越，設(shè)4個(gè)工作井，1個(gè)接收井。
　　2頂管工作坑的布置及工作坑的設(shè)計(jì)
　　⑴工作坑的設(shè)置。工作坑的位置要根據(jù)地形、管線設(shè)計(jì)、地面障礙物等因素決定,是頂管施工現(xiàn)場設(shè)置的臨時(shí)性設(shè)施。在頂進(jìn)過程中,頂管的管節(jié)從外面吊入工作坑內(nèi)安裝頂進(jìn),管內(nèi)的出土工作坑提升到地面上運(yùn)走。本工程根據(jù)具體情況共設(shè)置雙向頂進(jìn)工作坑1座,單向頂進(jìn)工作坑3座。
　　⑵工作坑的尺寸設(shè)計(jì)。工作坑的施工成本,尤其是埋深較大時(shí),在總成本中占較大的比重。因此,在施工前期準(zhǔn)備設(shè)備時(shí),最大限度地減少頂進(jìn)設(shè)備的尺寸,以減少工作坑的尺寸,最終降低工作坑的施工成本。
　　工作井尺寸根據(jù)頂進(jìn)設(shè)備及管道直徑設(shè)計(jì)尺寸，工作井長度（L），工作井寬度（B），放坡度（C）；
　　L：后背厚度a＋千斤頂?shù)拈L度b＋管頭頂鐵厚度c＋單節(jié)管長d＋頂進(jìn)管道管空間系數(shù)e
　　L＝0.8＋1.6＋0.3＋2＋0.3＝4.8m
　　B＝管道外徑＋2*管道兩側(cè)工作空間＝1.44＋2*0.8＝3.04m
　　C＝根據(jù)本工程土質(zhì)狀況放坡坡度為1:1
　　為了有良好的受力狀態(tài)，基坑設(shè)為圓形內(nèi)徑取5m。
　　⑶工作坑的支護(hù)。工作坑是頂管工作活動最集中的地方,是管道頂進(jìn)的關(guān)鍵部位。工作坑的支護(hù)對提高管道頂進(jìn)質(zhì)量和確保施工安全至關(guān)重要。在本工程中,由于管道埋設(shè)較深,沿線大多數(shù)井深為5.6m～7m,且土質(zhì)情況較差,經(jīng)方案比較采用粉噴樁護(hù)壁的方法修建工作坑。
　　⑷工作坑基礎(chǔ)。為防止工作坑地基沉降,導(dǎo)致管子頂進(jìn)產(chǎn)生偏移,需在坑底修筑基礎(chǔ)或加固地基,本工程由于管段處于地下水位以下,故采用混凝土基礎(chǔ)。
　　⑸頂進(jìn)力計(jì)算及后背設(shè)計(jì)。
　　后背墻與后背是千斤頂?shù)闹С薪Y(jié)構(gòu),為了保證頂進(jìn)質(zhì)量和施工安全,需進(jìn)行后背的強(qiáng)度和剛度計(jì)算,后背設(shè)計(jì)根據(jù)承受荷載、頂力大小而設(shè)計(jì)。本工程是將工作坑的混凝土護(hù)壁墻作為千斤頂?shù)暮蟊硥Α?br /> 　　⑹工作坑的垂直運(yùn)輸。
　　地面與工作坑底的土方,管子和頂管設(shè)備的垂直運(yùn)輸采用簡易龍門和卷揚(yáng)機(jī),并搭設(shè)鋼軌橫梁作為地面工作平臺。
　　3頂管作業(yè)（關(guān)鍵工序）
　　管道頂進(jìn)的過程包括挖土、頂進(jìn)、測量、糾偏等工序。管節(jié)位于導(dǎo)軌上開始頂進(jìn)至完成這一頂管段止，始終控制這些工序，可保證管道的軸線和高程的施工質(zhì)量。
　　⑴減阻
　　采用管身涂蠟減阻。
　　⑵頂進(jìn)
　　頂進(jìn)也就是把管節(jié)沿導(dǎo)軌頂推到已挖好的洞內(nèi)的作業(yè),頂進(jìn)操作要堅(jiān)持“先挖后頂,隨挖隨頂”的施工原則。千斤頂頂進(jìn)一個(gè)沖程后,千斤頂復(fù)位,在橫鐵和環(huán)形頂鐵間裝進(jìn)合適的頂鐵,然后繼續(xù)頂進(jìn)頂鐵安裝應(yīng)平直,頂進(jìn)時(shí)嚴(yán)防偏心,以免使頂鐵崩出傷人。頂進(jìn)時(shí)注意油壓變化,發(fā)現(xiàn)不正常時(shí)立即停止頂進(jìn),并檢查原因。在整個(gè)頂進(jìn)操作中應(yīng)連續(xù)作業(yè),若頂進(jìn)時(shí)間間隔過長,土拱容易下塌,使頂力增大。
　　⑶砼套管接續(xù)。管節(jié)穩(wěn)定后,在兩管節(jié)對口的地方按設(shè)計(jì)要求用瀝青麻絲和防滲水泥沙漿填充密封,在管外側(cè)兩管節(jié)對口處用鋼套環(huán)連接起來形成剛性接口以避免在頂進(jìn)過程中產(chǎn)生錯(cuò)口，然后繼續(xù)頂下一根砼管。
　　⑷土石挖運(yùn)。管端前部的土石開挖操作,不但直接影響頂進(jìn)效率,而且更影響質(zhì)量控制,必須嚴(yán)格按照要求進(jìn)行挖方。
　　①在規(guī)定的范圍內(nèi)開挖,并及時(shí)測量開挖方向、角度和高程,修正出現(xiàn)的偏差。
　　②在人工操作機(jī)械進(jìn)行開挖時(shí),應(yīng)控制開挖幅度,不能攪動管底下部的地基土,保持管壁表面與原地層良好吻合。
　　③根據(jù)地質(zhì)情況,工作面向前挖至0.2—0.4m時(shí),頂進(jìn)一次,挖出的棄物及時(shí)外運(yùn)。
　　⑸頂管測量及頂管誤差
　　頂進(jìn)施工中：為了使管道按照規(guī)定的方向前進(jìn),在頂進(jìn)的過程中必須不斷觀測管節(jié)的軌跡,當(dāng)發(fā)現(xiàn)偏離設(shè)計(jì)位置時(shí),要及時(shí)地進(jìn)行校正。管線位置發(fā)生頂進(jìn)偏移,稱為頂進(jìn)誤差。頂進(jìn)誤差過大校正就困難。因此,必須在誤差很小時(shí)進(jìn)行校正。這就要求頂管自始至終都要在測量工作的嚴(yán)格控制之下。
　　①頂進(jìn)前的測量工作。把地面樁引入工作坑內(nèi),在坑內(nèi)設(shè)置管道中心樁和高程樁,以校測頂進(jìn)管道位置。安裝導(dǎo)軌時(shí)嚴(yán)格控制中線和高程。頂進(jìn)過程中的測量工作主要是對工具管和首節(jié)管進(jìn)行測量,首先,管在頂進(jìn)過程中起導(dǎo)向作用,要求質(zhì)量高,需頻繁觀測,每頂進(jìn)30cm～40cm測量一次,頂進(jìn)第一節(jié)時(shí),每20cm左右觀測一次。本工程在坑內(nèi)采用能校正方向的水準(zhǔn)儀進(jìn)行中線和高程的測量控制,并堅(jiān)持做到隨頂隨測。
　　②頂進(jìn)過程中容易產(chǎn)生誤差的原因。地質(zhì)構(gòu)造變化,基礎(chǔ)土層軟硬懸殊;局部障礙物使施力偏向;頂進(jìn)千斤頂用力不均;挖土操作時(shí)的尺寸不合適。
　　③產(chǎn)生誤差后的校正方法。挖土校正法:當(dāng)誤差范圍在10mm～20mm時(shí),采用在不同部位增減挖土量的辦法。強(qiáng)制校正法:當(dāng)偏差大于20mm時(shí),用挖土法已不易校正,這時(shí)采用圓木或方木頂在管子偏離中心的側(cè)管壁土上,另一端裝在墊有木板的管前土上,支架穩(wěn)固后利用千斤頂給管子施力,使管子得到校正。襯墊校正:對淤泥、流砂地段的管子,因地基承載力弱,常出現(xiàn)管子低頭現(xiàn)象,這時(shí)在采取頂木強(qiáng)制校正法的同時(shí),需在管底下部襯墊砂礫、木板等物,以加強(qiáng)地基的承載力。
　　四結(jié)語
　　五六干合排截污工程如何通過西四路，是整個(gè)東營市截污工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。這里土質(zhì)復(fù)雜,地下管線交錯(cuò),施工場所狹小,在頂管施工時(shí)碰到大量的困難和矛盾。施工技術(shù)人員理論聯(lián)系實(shí)踐,靈活運(yùn)用技術(shù),最大限度地保證了施工質(zhì)量和進(jìn)度，并節(jié)約了施工成本，同時(shí)積累了許多寶貴經(jīng)驗(yàn)。
　　總之，東營市雖然條件對非開挖技術(shù)的應(yīng)用不是優(yōu)勢，但依然可以利用。非開挖管線敷設(shè)工程技術(shù)自正式進(jìn)入工程施工市場至今，以其獨(dú)到的技術(shù)特征與優(yōu)勢，對環(huán)境及城市交通影響較小，取得了很好的社會和經(jīng)濟(jì)效益，因此已成為城市現(xiàn)代化進(jìn)程中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，在當(dāng)今城市建設(shè)管網(wǎng)地下化發(fā)展的大潮中，非開挖技術(shù)對于現(xiàn)代化城市的建設(shè)、管理起著極為重要的作用，必將得到越來越廣泛地應(yīng)用，我們相信隨著這項(xiàng)技術(shù)的不斷完善，其在東營市的利用會愈加廣泛。
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