大口径给水管顶管施工技术应用的案例分析

李晓红

摘 要：作为一种非开挖的管道施工方法，顶管施工技术是利用推进机等工具，非开挖敷设地下管线的先进施工方法，这对于保护地上建筑物和减少环境干扰，具有明显的意义。文章将以某大口径给水管工程为例，通过对该工程基本概况的了解，对该工程应用顶管施工技术，展开深入的探讨。

关键词：大口径给水管；顶管施工；技术应用

1 案例工程基本概况

某穿越河道的大口径给水管道工程，拟采用顶管施工技术，其中管道采用Q235B钢种，为壁厚14mm的DN1600钢管和壁厚12mm的DN1000钢管，这两种类型的钢管以平行的方式水平敷设，顶进总长度为500m。在顶管施工前，工程完成工作井和接收井的布置工作，工作坑和接收坑平面尺寸皆为6m×4m，工程的工作坑和接收坑的制作都采用了倒筑法，施工标准深度为4m，厚度25cm，分为两层施工，其中采用Φ14@200规格的钢筋和C25规格的混凝土。另外通过现场的测量放样，定位好顶管的轴线、底高、中心高程，以避免顶进路线与钢管桩的位置出现冲突。工程的重点和难点，一方面是曲线顶管的施工测量，随着管道的向前推移，测站的坐标也随着改变，从而影响顶进时管内和管外的有效通视，另一方面是管道的管径大，在具有压缩性和低强度的土层中推进，流动的淤泥质粉质粘土会诱发管道的偏移，因此纠偏也是顶管施工亟需解决的问题。

2 案例工程顶管施工技术应用方法

基于案例工程大口径给水管道的基本情况，工程应用顶管施工技术是在拟定施工方案的基础上，明确工程的重点和难点，并通过施工平面布置、顶力计算、工程监测等，阐述工程顶管施工技术应用的具体方法。

2.1 施工平面布置

关于施工的平面布置秉着“节约用地”和“控制污染”的原则，分为场地平面布置和井内布置两个部分。

（1）场地平面施工布置。施工现场管道吊装和拼接时的起重，由25t的吊车负责，并在吊车附近开辟一处管道存放临时地点，工作井左侧则布置好搅拌设备、输送设备等，右侧为宽6m、长20m、深2m的三级泥水沉淀池，为便于顶管施工弃土的处置，需要分别在地面放置一台送泥泵和基坑下放置一台排泥泵，以及由四辆运载车运送废弃泥浆。

（2）井内布置。机具的布置主要有千斤顶、泵站、顶铁、排泥泵、密封环等；管线布置主要有排泥管、空气管、自控电缆、泥水管等；井内以40°钢梯作为上下的通道，其中钢梯利用膨胀螺丝固定在井壁上，并设置1.1m的钢护栏；在井内操作平台设置配电箱，提供24V的照明电压，以及设置60W功率的照明灯和适量的应急照明系统。

2.2 计算顶力

（1）DN1600钢管顶力。首先是根据公式HF=3.14/4DO2？酌HO，其中计算参数取值情况为：DO（顶管外直径）1.632m、？酌（土湿润度）18KN/m3、HO（掘进厚度）12m，经计算，得出顶管机的迎阻压力NF为463Kn；其次是根据公式F总=DOLfk+NF+F侧，其中计算参数DO（顶管外直径）1.632m、L（顶管设计顶进长度）245m、fK（单位面积的顶管外壁与土的平均阻力）3.0KN/m2、NF（顶管机迎阻压力）463Kn、F侧曲线顶管侧向力0，计算出顶管总顶力F总423.1T。

（2）DN1000钢管顶力。计算方法与DN1600钢管的顶力计算一致，按照计算参数DO1.028m、？酌18KN/m3、HO12m、L245m、fK3.0KN/m2，分别计算出顶管机的迎阻压力NF和顶管总顶力F总为179KN、251.1T。

2.3 施工流程

在计算顶管施工各段钢管顶力的基础上，工程需要做好充分的出洞准备工作，并合理布置进洞和出洞的止水装置，以便正常的顶进施工。

（1）出洞前准备。出洞前，需要选择在动力系统、液压系统、中继间等功能均正常的顶管机，其中动力系统，在设备到位后，选用强度和刚度均符合要求的基坑导轨，然后安装顶管钢后靠、起重系统和工作平台。

（2）进出洞止水装置的布置。具体的做法是将钢板预埋在工作井和接收井的洞口位置，并安装橡胶止水装置，以控制在顶进施工时洞口水土的流失，同时还要做好应对明水干扰等准备工作。

（3）正常顶进施工。首先是在凿除洞口砼之前，需要分别在洞口底部、洞口两腰、洞口中心几个部位凿出合适大小的洞口，观察结构层、洞口等位置是否漏水和漏泥，如果发现漏水和漏泥，则需要将样洞封住，在处理井壁外侧的土体后，再凿除洞口的封门。其次是打开洞门之后，将顶进机的机头顶入洞口，直至油缸到位，才可以将泥水管和电缆拆除，并检查液压、照明、压力表、通风、电气、测量、通信和电气等装置是否正常，可通过联动测试，全方位检查是否存在故障。再次是根据设计参数，在顶进施工时控制好正面图压力，并通过联机测试、顶进测量等方式，准确把握顶进的方向和时机，避免异常沉降情况的出现，其中机头刀盘、排泥泵、进水泵、主顶千斤顶、吊机等的控制，均为顶进施工的技术关键。

（4）进洞收尾工作，一方面是纠正进洞轴线、标高等的偏差，可以50m作为单位测量距离，并在顶管机接近接收井时，再打开收井的洞门，另一方面是在进入接收井后，将管道吊出，再利用柔性材料进行封堵。

2.4 顶进施工监测

在顶进施工前后，需要委托安全检测部门监测施工现场，以准确指导顶管施工的开展。首先是在顶进施工前，测量出地下管线和地上建筑物的情况，尤其是地上建筑物，需要确定具体的标高和位置，以便采取合适的保护准备措施，预防顶进施工时候发生突发事故。其次是测点的布置，以5m作为单位距离，将沉降控制桩布置在轴线上面，并进行合理编号，顶管时还需要委派专人定时测量沉降，以准确得出推进速度、出土率、补浆频率等，同时通过横断面的观测点，指导顶管的有效推进。再次是监测时间的把握，借助水准仪和经纬仪，在顶进前、进洞时、机头通过后、顶进后1-3日、顶进后7-10日，观测路面的位移和沉降情况，并记录好桩顶原始标高、地面隆陷情况、沉降值、沉降速率等。最后是布置沉降观测点，为了提高观测时的安全系数，沉降观测点通常设置在硬路面上，以钻孔的方式和圆钢插入的方式，稳固在原土层50cm以内，再利用细砂填实，而后则以分别以0.5h和6h作为单位时间，在顶管穿越构筑物和顶管结束后，对路面的沉降进行测量。除此之外，工程在以人工记录方式采集数据资料后，还需要借助软件处理数据，以及做好测量仪器检查、模型误差纠正等工作。

3 结束语

通过以上案例工程大口径给水管顶进施工技术的应用探讨，发现顶进管道的向前推移，测站的坐标也随着改变，从而影响顶进时管内和管外的有效通视，以及受到管道口径的影响，在具有压缩性和低强度的土层中推进，流动的淤泥质粉质粘土会诱发管道的偏移，因此文章提出了施工平面布置、顶力计算、施工流程控制、顶进监测等一系列的建议，基本解决了顶进施工存在的问题。至于文章技术建议的实践应用，笔者建议在具体工程实际施工过程中，结合工程的实际条件和实际需求，合理应用以上的技术，必要时可对关键技术的细节内容进行合理调整。

参考文献

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