關于如何做好頂管施工管線控制措施的探討

劉悅

【摘要】在地下管道工程中，頂管施工常需要穿越各種管線，有些管線密集、條件復雜，對管線變形控制嚴格，施工風險較高。本文結合工程實例，探討實際施工操作的重要性，并對相關施工技術細節作概述，為類似工程提供參考。

【關鍵詞】頂管施工；管線；措施；變形控制

一、前言

以設備構成、施工工藝及速度上的優勢，頂管施工廣泛用于小直徑的隧道施工，但是由于掘進機的頂進會引起土體擾動，若施工操作不當，對土體變形控制監測不到位，造成被穿越管道斷裂，產生較大事故或對周圍居民生活造成不便。保證地下工程的優質安全施工及其對周圍現有建筑、管線影響的有效控制，對建設單位也有重要意義。本文從工程實例入手，概述相關施工過程控制措施，對類似的施工提供經驗借鑒。

二、工程概況

工程位于北京市海淀區北三環中路，為北京有色金屬研究總院A#住宅樓等32項工程內部污水管道接入市政干線工程，頂管深度在-4.4米，長度27.6m，內襯PE管SN8D=300mm，頂進雙插口鋼筋混凝土管D=800mm，檢查井06MS201-4-14。土質為回填雜土和粉質粘土，地層-4.0米內無地下水，故本工程不考虛地下降水措施。

本工程污水管接入現況D=400mm市政干線，由于流水面較高，頂管接入空間較小，施工時難度較大，接入時一定要做好導流、封堵，確保作業人員有限空間作業的安全。各種地下物復雜，需穿越四根給水管，最大直徑D1200，兩根污水管D300，一根燃氣管D500和一根電纜隧道800*1200，所以施工時必須對現況管線進行保護。

三、 施工工藝

3.1工藝流程

工作井施工→頂進設備安裝調試→吊裝混凝土管到導軌上→連接好工具管→裝頂鐵→開啟油泵頂進→出土→管道貫通→拆工具管→檢查井施工。

3.2施工放線

根據設計管徑（斷面尺寸）、坐標、土質情況和實際開挖深度確定開挖坡度，畫開挖管線的上口輪廓線。下管就位后，管道前后高程無誤后方可進行頂管作業。首節管頂進施工中，每頂進30cm應對管道的軸線、管內底兩端的高程進行復測一次，保證管道軸線位及高程符合設計要求。

3.3工作坑開挖

開挖前，在其四周進行探坑，本工程工作坑為鋼木結構支護，豎井凈空為5×6m。需管道流水面下返0.2米，故豎井深為4.6米。

3.4搭設平臺

用斜鐵調整導軌高程，導軌安裝中的偏差為1.0mm，采用道釘固定在枕木上。導軌深入工作坑壁50cm，兩導軌順直、等高，其縱坡與管道設計坡度一致，在使用中經常檢查校核防止導軌產生位移。

頂管坑內兩導軌凈距計算：

A=2[（D1-h+e）（h-e）]=2[（960-140+20）×（140-20）]=635mm

其中：A-兩導軌內距，D1-管外徑，D800鋼筋混凝土管外徑取960mm，h-導軌高，使用43kg/m導向軌，導向軌高140mm，e-管外底距枕木面的距離，取20mm

頂管的頂力計算：

根據設計圖紙管線，最大頂進距離為27.6m。按經驗公式P=np0

P=12.6T/m×27.6m×3=1043.28KN

根據以上計算最大頂力為105T，施工時用200T液壓千斤頂1臺。頂管后背采用300mm厚C25現澆混凝土墻，墻體配筋為雙排雙向φ16@200，在混凝土墻面前豎放立鐵，立鐵前放置20mm厚的鋼板。

3.5頂進設備安裝

安裝前應對液壓缸、高壓油泵、液壓管路控制系統進行檢查，頂鐵應放置在工作坑內頂進方向的兩側，頂面與軸線垂直，安裝后的頂鐵軸線應與管道軸線平行、對稱，頂進設備安裝后應試車運行。

3.6管道頂進

頂管采用D800mm鋼筋混凝土Ⅲ級管，采用鋼承口管，管節接口內側的間隙采用聚硫密封膏。頂進前檢查首節管在軌道上的中心線、坡度、高程符合規范規定。首節管空頂就位后，拆除洞口封門。封門拆除后，初始頂進5～10cm范圍內，增加測量密度，首節管允許偏差為：軸線位置3mm；高程0～+3mm。頂管結束后，管節接口的內側間隙采用聚硫密封膏密封，填塞物要抹平，不得凸入管節。

由于本工程頂管穿越的障礙物為路面，所以在頂管作業中必須嚴格遵守"先頂后挖"的原則，嚴禁超挖。人工掏土必須先上部后下部，挖土坡度不得大于60？，以防止塌方事故。管前掏土距離30cm/鎬，管頂超挖不超過1cm，管下部135°范圍內嚴禁超挖。

3.7頂進高程測量及糾偏

首先在頂管工作坑內設置兩個穩固的臨時水準點，每次高程測量都要進行閉合檢驗。在第一節管入土時，高程測量間隔為30cm/次。特別注意第一管節的末端高程的測量，以掌握首節管坡度。在以后的正常頂進中，測量間隔放大至50cm/次。對中心偏差采用經緯儀定位。在頂管的前端及最后端管內頂部標注頂進中心軸標尺。隨著頂進，誤差校正逐步進行，測量密度增加到10cm～20cm/次。

3.8頂管進、出洞

進洞：安裝洞口止水圈，在止水圈外增加1道橡膠板，首節管進入洞口后，橡膠圈束在管子上，將洞口內外隔開，起到止水密封作用。在管道入洞口的位置放置一道厚300mm加強格柵，內徑比混凝土管外徑大100mm，保證洞口安全穩定。在頂管進洞過程中設專業測量人員進行豎井墻面變形監測，每頂進一鎬測量一次，直至首節管全部入洞。

出洞：管道快頂進至接收井預留洞口時，應放慢推進速度，同時開始從接收井內破除錨噴砼墻，減少前方阻力。出洞時豎井內嚴禁有人。

3.7注漿

管子頂進10m后開始進行注漿，隨頂隨注漿以保證泥漿套環的連續性達到減阻目的。灌漿壓力，剛開始不大于0.1Mpa，然后逐漸加壓，由小到大進行，調整至0.2～0.3Mpa但不能超過0.4Mpa；工程實際考慮長距離頂進過程容易堵塞注漿孔，于管材插口部位位于鋼套環下面布置，預留孔內預埋φ32帶內絲鋼管。

3.8水泥壓漿

管道頂進施工完成后，使用高壓注漿泵向管外注入水泥、粉煤灰漿液灌頂管超挖空隙，最大限度地消除因頂管施工造成的現況地面沉降，有效地補償管外壁空隙部分，達到頂進管子外側土體結構密實度。補漿時由后向前交錯壓入水泥、粉煤灰漿液，注漿壓力控制在0.2～0.3Mpa為宜，直到下一注漿孔流出水泥漿為止。第一次壓注水泥漿后，停置24h，待一次注漿初凝后，疏通注漿管，進行第二次壓注補漿。

四、 監測點布設

本工程監測重點為道路沉降監測，綜合考慮道路和管線沉降變形情況，布設3個監測斷面，新建管線中線位置布設1個測點，中線兩側5米范圍內分別布設2個測點，共計15個測點。

五、結束語

根據工程實例，頂管管段初頂進和管段出洞時，因管道接口縫隙和管段口部會帶走部分土，可能造成土體缺失，引發局部沉降，降低頂管施工的安全系數。為保證頂管的順利施工，提前做好施工管段危險點預測防控很重要。

1） 合理控制挖掘機的各項參數，做到平穩掘進減少糾偏，及時注漿，盡可能保證同步壓注觸變泥漿填充空隙均勻。

2） 合理布置各種監測點，委托第三方監測單位對地面沉降進行全程跟測，實時動態控制確保沉降量在規定范圍內，降低危險點風險性。

3） 施工完畢后及時監測，根據地面及管線沉降量合理安排二次注漿，保證沉降量滿足變形要求。