市政工程雨污水机械顶管施工安全质量控制措施

（中建七局第二建筑有限公司，安徽合肥 230011）

1 项目概述

新河支路（新河路-华中路），全线位于安庆市迎江区，道路北起新河路，南至华中路，道路总长约1 480 m，规划为城市支路，规划红线宽25 m，设计速度30 km/h。本项目工程范围内的排水管道工程有雨水管道、污水管道，其中，新河路-皖江大道段新建的雨污水主管道采用顶管施工。新河支路雨污水顶管分别布置在道路中心线东西侧6～7 m位置，顶管施工将现状管接入新建沉井中，新建雨水管走向为由南向北，最终排入康熙河，污水管分别衔接北侧新河路及南侧皖江大道主网。

顶管采用土压平衡式施工工艺，管材采用Ⅲ级F形钢承口管，橡胶圈接口。管径尺寸分别为Φ1 200、Φ1 000 mm。雨污水顶管路段的工作井和接收井采用圆形沉井设计，完成顶管后在沉井内施工雨污水检查井。沉井井身、底板采用C30混凝土现场浇筑，井体抗渗等级不低于P6，封底为C20混凝土；工作井总高度6.1 m，接收井总高度为5.9 m，工作井内径6.5 m，壁厚0.55 m，接收井内径4.5 m，壁厚0.5 m。沉井位置可根据现场实际情况调整，保证不影响周边管线及建筑物、构筑物，确保施工安全。

2 顶管施工安全质量保证措施

新河支路顶管工程采用土压平衡顶管机械进行施工，雨污水顶管工程位于新河支路行车道上，东侧邻近绿化分隔带及分隔带上现有综合管线，西侧邻近现状雨水管线，管道平均埋深约4.8 m。顶管施工前，影响范围内地上地下管线等障碍物已确定位置，顶管施工中将采取措施迁移加固或避让，施工过程有可能遇到不确定障碍物。

2.1 沉井施工质量控制

（1）工作井的开挖采用机械按工作井结构分层进行开挖，人工配合出土，首次开挖深度为1.5 m作为起沉平台，四侧采用1∶2放坡。挖土采用1台220挖掘机，并与人工配合操作。基坑底面的浮泥应清除干净并保持平整，在底部四周设置2%坡度的排水沟与集水井相通，集水井直径50 cm，比排水沟低50 cm以上，防止顶进过程存在积水，影响顶管施工作业。

（2）沉井挖土方，采用长臂挖掘机，与人工配合操作。沉井筒身刚开始入土时，由于筒身中心高，易产生偏斜，操作须谨慎。入土半数后，可加快下沉速度，为了控制沉井筒体下沉位置，避免超沉，最后1.0 m应放慢下沉速度，每天不大于0.5 m，应减少开挖深度，在脚下掏土时应慎重，防止突沉和超沉事故发生。

根据现场土质情况预留适当的自沉量，沉井下沉时，为防止对周围土体产生较大的扰动，促使沉井的顺利下沉，沉井采用增加配重的方法或机械辅助下压助沉。沉井挖土下沉应连续进行，中间不宜停顿时间较长。

2.2 顶进系统控制技术措施

（1）油管安装应恰当，从主顶操纵阀处分开，每一只主顶油缸各腔之间的油管的大小、长短应相同，主顶油泵尽可能靠近主顶油缸安装。（2）顶进环做到准确、无变形且具有足够的刚性，以便将顶力从油缸均匀传递到管节上。（3）顶力不得超过设计的最大允许顶力，顶进时油泵压力应缓慢调整到位，并时刻受控。（4）斤顶应经常保养，保持良好状态。（5）油泵及时更换油，保证功率。（6）油管应随时保护，避免曝晒，对各接头随时调节，避免油管漏油，减少顶力。

2.3 顶管进河道口处安全施工措施

顶管从雨水-顶至新河口处，由于新河水位较高，施工前须采用沙袋围堰进行止水，保证施工安全。施工时须保证基坑开挖过围堰顶宽2 m，内侧边坡率1∶0.5，外侧区1∶1，围堰高度定位4 m，围堰内采用泥浆泵进行抽排水，使用吊车、挖机、装载机等及人工辅助堆放沙袋围堰，围堰可增设防水油布，进一步达到有效的止水效果。顶管施工结束后，按照图纸要求进行一字出水口施工，待施工完成后，使用人工配合机械拆除围堰。

2.4 原雨污水管道截断后恢复既有排水的相关措施

顶管施工线路基本与既有雨污水管线基本平行，依据设计要求，部分原雨污水管道影响施工，可以排入新建沉井中。因沉井施工或顶管施工需要破除既有雨污水管道，导致原雨污水管线无法发挥城市排水作用，可采取以下措施进行导流：

（1）施工前，通过使用气囊进行封堵、排水泵抽水等措施，排除雨污水管道段，把上游井中雨污水抽送到下游市政检查井中，保证市政原雨污排水通畅。

（2）沉井施工完成后，采用原雨污水管材将原雨污水管道排入沉井，待全线新建雨污水顶管施工完成后，对原雨污水进行除淤处理，保证既有管道的畅通。使用环卫吸污车将污水井内淤泥抽净。

（3）施工完成后去除气囊。

（4）整理现场，保证现场安全文明施工。

2.5 顶管穿越现状路口的控制措施

（1）施工前复核现状路口、现状管线，主要排查较深的现状雨污水管线是否与顶管高程冲突、间距是否符合安全施工要求。

（2）穿越现状路口时，适当增加触变泥浆复核要求，减少顶管摩阻力，降低顶进速率，减少地面隆起等不良现象。

（3）加强现状路口管线及道路监测，如发现超出预警值，立即停止施工，采取相应措施。

2.6 遇到不明障碍物的相应处理措施

顶管施工是一项受地下不确定因素和外界困扰较多的高风险作业，施工过程中机头可能会遇到不明障碍物难以穿越等现象。其对策与该管道所处理地质情况、地表状况、施工条件等有较大关联。在确定一个理想的处理方案时，须结合具体情况以及相关措施，具体可采用以下几种方法：

（1）开天窗法：在掘进机头上方地面，通过开挖、破除或迁移障碍物解决问题的方法，具体可根据场地条件采取钢板桩支护或明开挖放坡等。

（2）逆套管法：在故障机头距离接收井较近且地面无法开挖的情况下，采用比机头外径大20 cm左右的钢管（或其他管道），从接收井洞口利用人工反向顶进，套住机头后，将机头从接收井拉出，再接入顺管道。

（3）引导洞法：由于掘进机头发生故障，但刀盘尚可转动的情况下，外部条件限制，难以用其他办法解决该问题，在接收井处用同型号掘进机逆向顶进，实现对接后，此推彼拉，完成顶进工作。

2.7 顶管有限空间的安全管理措施

（1）当有工作人员在井下出现中毒症状时，井上人员不得盲目下井施救，须确保井下环境安全，方可下井施救，避免二次伤害。

（2）确保管内照明良好，避免人员磕碰造成伤害。

（3）人员在受限空间内连续作业时长不得超过1 h，顶管顶进过程中应及时进行换班。

（4）夜间施工时，必须有人员值班换岗，防止人员发生意外。

（5）禁止在沉井边1.5 m范围内堆放重物，避免沉井边坡坍塌，造成沉井内部人员伤亡。

（6）沉井底板上设置积水井，收集雨污水及顶管内流出的水，及时利用水泵排出集水井内的水。

（7）有害气体的预防采用送气方式，通风采用大功率高性能风机，用风管送风至开挖面，应确保每人4 m3/min的通风量。

（8）加强区间井内空气质量检测，做好检测记录。

2.8 顶管顶进速率控制管理措施

开始顶进前须制定坡度计划，对每节管的位置、标高需事先计算，确保顶进时正确，以最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。当所有的准备工作完成后，将管节吊放到工作井内轨道上，调整方向，开始顶进。每顶进2 m，进行角度和高程的复测，确保满足设计、规范及对接要求。顶管顶进速度控制在50 mm/min，即每分钟出土量控制在0.05 m3左右，每天最大顶进距离不得超过70 m。

2.9 顶管注浆措施

混凝土管预留注浆孔纵向间距取3管节，每组压浆孔在同一截面上设3个，管底不宜设注浆孔，布孔方式宜采用左上方、右上方、上方的顺序。

顶管结束后应采用M10水泥砂浆对管壁外空隙沿程注入水泥浆固化泥浆，注浆压力采用0.5 MPa。采用管内注浆和预埋管注浆相结合，压浆材料为水泥粉煤灰砂浆，配比为水泥∶粉煤灰：细砂＝1∶1∶4。

2.10 监测点布置方法

（1）对于沉井及顶管中心所处地表进行沉降观测。布设测点前使用全站仪，在现场按设计里程、坐标确定管道轴线位置，在地面上布置平行于管道轴线的沉降监测点、垂直于管道轴线的沉降监测点，每30 m一个断面，每个断面上至少有5个测点（含轴线测点），使用垂直于200 mm×200 mm×10 mm的钢板，于中心焊接直径不小于18 mm、长度不小于500 mm的钢筋，筋头磨圆，形成沉降标。开挖小坑，深度为500 mm，长、宽均为300 mm，清理坑底，填30 mm厚粗砂夯实，埋设沉降标，并以粗砂回填。

（2）对处于沉井、顶管施工影响范围以内的建筑物埋设监测点进行监测，建筑物的各个转角及沿外墙每10～20 m处，根据情况在建筑物转角周围布设观测点。监测点固定好后，用水准仪测得监测点的初始标高，根据初始标高和施工过程中观测标高测定其建筑物的沉降量。

2.11 道路交通组织措施

本项目顶管施工路段车流量较大，且道路两侧有居民区，人员、车辆出入较频繁，给该段道路带来较大安全隐患。为确保交通安全，且便于工程顺利实施，在施工过程中应采取各种措施，如道路全线设置各种警示标志等，减少施工对居民的干扰；关键的出入口利用夜间突击施工，争取分段插入施工，以保证通道的正常畅通。

3 结语

城市雨污水管线是市政基础设施建设的重要组成部分，特别是顶管施工，属于危险性较大的分部分项工程，加强市政顶管危大工程管理，对城市建设及施工安全施工及建设具有重大意义。通过合理选择雨污水管材、顶管施工机械、作业班组、施工技术和管理措施等，提高雨污水系统顶管的施工安全质量，促进城市管网建设。