浅谈顶管“死管”处理技术的实践应用

尹海涛 陈晓峰 倪铭程 方 延

（作者单位：宿迁市水利工程建设监理咨询有限公司 223800）

一、工程简况

1.工程简介

南水北调宿迁市尾水导流工程是国家南水北调和江苏省江水北调水质保障的规划内项目，也是宿迁市区域环境治理和河道水质达标着力推动的重点载体工程。工程主要建设任务是将中心城区内9座污水处理厂达标排放的部分尾水截流输送至新沂河北偏泓，东排入海，大幅减少污水处理厂尾水就近入河排放量。主要建设内容为铺设DN500-1500压力管道91.7km，新建调度泵站2座，新建污水厂尾水提升泵站5座。其中跨徐淮公路顶管工程为重要节点工程。

徐淮公路顶管工程位于省道S325与徐淮公路交汇处，由东北侧向西南侧斜穿徐淮公路，由于徐淮公路为宿迁主要交通干道，车流量较大，因此，设计采用顶管法穿越施工，主要设计指标为工作井长×宽×高为8.2m×8m×6.89m，接收井长×宽×高为7.8m×5.2m×12.26m，采用双管顶管施工，管径为DN1350钢筋混凝土管，内衬DN1000钢管，管壁厚9mm；总长度为190m。钢筋混凝土管与钢管间的空隙压注M10水泥砂浆处理密实。

2.地质情况

徐淮公路顶管设计管道中心高程为13.60～13.70m，根据地质报告揭示两侧井位该高程位置土质为第④层重粉质砂壤土，顶管机头所处位置地基土质自上而下分别为第①层填土、第②层重粉质砂壤土、第③层重粉质壤土。

3.施工过程情况

工作井、接收井预制下沉完成后，项目部组织进行顶管施工，选用泥水平衡顶管施工工艺，采用分次单排管道顶进。先实施主线B段管道顶进，并顺利完成顶进施工，实际顶进管道长度为192m；后实施支线I段管道顶进，在累计管道顶进长度172m，距离接收井20m处时发生异常，顶力突然增大，随即停机对管线进行检查，发现距离工作井60m位置、第30节混凝土管在端头部位发生顶碎破坏，产生一道约30cm环向裂纹，出现泥浆渗漏现象，施工单位立即对渗漏处进行堵漏处理，并采用内置钢套环（宽度1m，钢板厚度16mm）对顶管裂纹处进行加固。根据对施工情况的分析，顶进工作无法继续进行。

二、问题分析及施工方案

1.问题分析

顶管施工本身就是一项受地下各种不确定因素和外界影响较多的高风险作业，监理要求施工单位组织对出现的故障问题进行研究分析，准备采取相应的处理对策。根据以往施工经验，出现该种情况正常的处理方式有开天窗法、逆套管法、顺套管法、千斤顶反向拔管，将管道退出后重新顶进。结合工程特点，该段已顶进172m，距离接收井20m左右，考虑可采用开天窗法或逆套管法解决。经现场勘察，顶管机头正处于S325省道边缘上（机头顶跨徐淮公路约1m），管道深度距离自然地面达11.40m，若采用开天窗法，需开挖深度较大，且机头处于路边，需要封路施工。由于S325省道车流量较大，且开挖后势必影响到路基稳定，产生路面塌陷问题会造成较大的社会负面影响。通过综合分析及向业内相关专业人士咨询和讨教，结合以往处理经验，采用反向顶套管的办法为最佳处理方案。即由徐淮公路BJ8接收井向BG8工作井方向顶进套管20.5m，因原顶管机头刀盘直径为1.72m，故反向顶进套管拟采用DN2000钢管，壁厚16mm。

2.具体施工方案

（1）准确确定机头位置。安排测量人员准确测定目前机头的高程及管道轴线位置，以控制反向顶进的轴线及高程。

（2）BJ8接收井内径只有4m，为方便顶进施工，顶进套管拟选用每节长为1.0m，管节间在顶进时，采用V型坡口焊接连接。

（3）BJ8接收井原预留洞口内径为2m，需对现状洞口直径进行扩大处理，割除原设置预留钢套环，并在洞口设置橡胶止水。

（4）反向顶进施工采用人工挖土掘进，保证周边土体稳定，才能保证反向顶进的顺利实施和施工安全，也是施工方案的关键性工作内容。先采用压密注浆进行加固周围土体和深井降水措施，确保掘进中不产生流砂现象，具体方案如下：①在原顶管机头开设2处注浆孔，对道路下方机头部位土体进行固化，注浆浆液采用水泥与水玻璃双液快凝浆液。②沿原顶管机头外露路面部位轮廓外5m范围内采用压密注浆，布孔排距和孔距为1m，梅花型布置，压浆深度超过管道底部2m，注浆浆液采用水泥与水玻璃双液快凝浆液，水泥采用42.5普通硅酸盐水泥，水泥用量为200kg/m3，水灰比为0.5，水玻璃用量为2%。③在接收井外侧至顶管机头之间沿管线两侧布设深井降水管各3口，管径为DN250，井深14m。

3.套管顶进

（1）土体加固完成，深井降水降至管底1m以下时，开始进行顶进作业。

（2）在BJ8接收井内安装满足顶力、行程要求的双冲程、双作用等推力液压千斤顶及液压泵站、钢后靠等设备。

（3）设备安装完毕，人工凿除BJ8接收井预留洞口封堵的砖墙，油缸加压顶进钢套管，并在管内前方人工开挖土方，运土吊出井外，边挖边顶，直到钢套管完全套住顶管机机头并有50cm搭接后，方停止顶进。迅速用钢板将顶进的钢套管与顶管机机头外壳进行焊接，焊接完成后拆除顶管机头内电机设备，机头刀盘进行切割运出管道，至此BG8工作井至BJ8接收井顶管支线I段全部贯通。

三、施工过程遇到的问题及处理

按照处理方案对土体进行加固处理，打深井降水，并对原预留洞口进行改造加固处理。顶进设备和套管准备完成后，开始顶进施工。顶进前期施工非常顺利，土体加固和降水效果非常明显，开挖出来的土质非常好，未出现流沙现象。

顶进至10m左右，土体开始变的越来越潮湿，慢慢出现流沙现象。监理立即要求施工队停止作业，检查降水井工作情况。考虑到可能是已完成一侧管道扰动了周围土体，加之土质为粉细砂，透水性较强，因此，采取补打降水井4口，加强降水。经过5天降水，再重新打开洞口，发现降水效果明显，可以继续顶进施工，最终顺利完成反向顶进，顺利完成对接。

考虑到工程运行安全和道路安全，成功对接完成后，钢管套管和钢筋混凝土管之间存在的空隙，采用先注射水泥浆进行添堵空隙，再浇筑混凝土进行封堵。

四、结语

顶管施工中不确定因素较多，风险也比较高，因此施工前要尽可能详细了解地质情况和地下管线情况，确保工程能顺利实施完成。经实践总结，降水措施和土体加固是保证顺利顶进最关键的因素。该工程顶管故障后，根据地质情况，采用反向顶管施工，取得了显著效果，可为同类工程提供借鉴和参考■