广西建工集团第二建筑工程有限责任公司
摘要：近几年来，随着我国社会经济的快速发展，城市中管道施工不断增加，使得传统的施工方法不能满足现场需要，管道非开挖技术大量应用，技术优越性越来越被人们所认识。顶管施工是一项综合性很强的施工技术，任何一个环节出现疏漏都会造成诸如管道中线、高程超标、地面下沉、路面或建筑物裂损等问题，甚至造成工程事故。本文结合工程实际，对在中风化岩地质条件下大直径钢管施工过程中的要点进行了浅析。
关键词：中风化岩；大直径钢管；顶管施工；要点浅析
一、工程概况
东兴市污水处理厂二期工程位于东兴市城东污水处理厂厂区内，该建设项目主要包括：改良式SBR生物池、细格栅池及旋流沉砂池、紫外线消毒渠、巴氏计量槽、粗格栅间及进水泵房等分项工程。粗格栅间及进水泵房与现状调节池之间采用管道连接，根据现场实际情况，管道连接施工不能采用大开挖进行，必须采用顶管的施工方法进行施工。
根据现有的钻探资料及设计图纸说明，工作区域的土层分类：第一类为素填土（±0.000~-4.450），第二类淤泥质中砂层（-4.450~-7.250），第三类为强风化岩（-7.250~-9.650），第四类为中风化岩（-9.650以下），顶管中心标高为-13.690m，故顶管作业需在中风化岩中进行，顶管采用Q235B材质直管，直管规格为DN1520×12，设计总长度约20米，见图1。
图1 工作井、接收井及顶进方向平面布置图
二、施工准备
1、编制《粗格栅间及进水泵房顶管工程安全专项施工方案》，并通过专家论证，严格按照方案进行顶管施工。
2、各种机械已就位，材料已进场并检验合格，施工队组已进场并接受安全、技术交底。
三、确定顶管顶进方式
考虑到顶管工作在中风化岩层中行进，故不考虑周边环境降水措施。顶进方式采用机械顶进，人工掘进，机械运土，边挖边顶进，每次挖土不超过0.5米，采取顶管注触变泥浆的减阻措施等方式。因顶管底部标高为-14.45米，工作井混凝土底板面标高为-16.75米，需搭设操作平台及顶管导轨轨道。
四、确定顶管顶进方法
顶进前先检查顶铁安装是否平直，以防顶进时产生偏心荷载。顶进按以下程序进行：安装顶铁→开油泵使千斤顶伸出活塞→千斤顶伸出活塞额定长度后开阀门回油→下管。
1、顶进方法
拆除管口砖墙，将工具管放在导轨上，开动千斤顶将工具管顶入孔内，当工具管进入土中后，边挖边顶进，每次挖土不超过0.5米，逐步把工具管顶入土中，然后吊下钢管，钢管对接、焊接顶进，然后再重复前面过程。挖土时要注意修圆，不能超挖，保持切土顶进，不可空头。
当工具管顶至接收井时，应立即降低一期接收井内的水位，保证其低于顶管，然后凿开井内墙，使机头慢慢进入接收井。整个过程中要做到勤测量、勤校正、缓慢纠偏。正常顶进时每顶进一米即测一次，测量记录要及时、准确。
2、顶进过程中注意事项
1）连续顶进，不能长期停顿。顶进间隔过长时，可能会发生地下水渗出、土拱坍塌，使顶力增加。
2）检查首节顶管的高程、中线和坡度，顶进时连续测量，高程测量使用水准仪，中线测量使用全站仪。
3）顶进时如有偏差过大，应立即停止顶进，进行纠偏。
3、确定施工步骤
根据施工现场特点，编排合理的施工步骤：测量引点→工作井施工→测量放样→井下搭设导轨平台、安装液压系统、止水圈等设备安装→顶管设备安装→拆封墙、始顶→钢管焊接→人工出土、顶进→正常顶进→顶至接收井、拆墙、顶入→验收合格、管口封堵→拆除设备及操作平台，如图2所示。
图2 顶管施工步骤图
五、顶管顶进过程压注水泥粉煤灰浆填充管道外周空隙，以减少地层损失，控制地面沉降和减少顶进阻力
顶管顶进过程压注水泥粉煤灰浆操作要点如下：
1）压浆填充材料：在管顶间隙较小管段，采用管内注浆，压浆材料为水泥粉煤灰浆，配比为，水泥：粉煤灰＝1：3；在管顶间隙较大管段，采用管内注浆和地面注浆相结合，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）管内注浆布孔方式：沿管线纵向每3m设一处压浆孔。布孔方式采用左上方、右上方、左上方的顺序。地面注浆布孔方式：沿管道上方每4～6m打孔至管顶空腔。
3）注浆方式：以同步注浆为主，补浆为辅，流量与顶进速度相应配。
4）注浆操作要求：地面注浆孔采用冲击式钻机，机械冲钻孔，孔深5～6米，孔径φ100mm，安装注浆花管后外侧埋灌细砂。注浆采用机械搅拌水泥浆，电动注浆泵压力灌注，逐孔灌注，直至全部孔位注满。
六、顶管顶进结束后，及时对管体上部注浆孔填充水泥浆，使其密实坚固，以防止地下构筑物扰动
为防止路面沉陷和地上、地下构筑物不受扰动，顶管结束后，及时对管体四周逐孔注浆充填水泥浆，使其密实坚固，填充水泥所用设备与触变泥浆设备相同。
七、根据土质情况采取合理挖掘、勤顶管的方法，严禁超挖
拆除顶管施工预留口模板，将工具管放在导轨上。顶进前先检查顶铁安装是否平直，以防顶进时产生偏心荷载。顶进时按以下程序进行：安装顶铁→开油泵使千斤顶伸出活塞→千斤顶伸出活塞额定长度后开阀门回油→顶管。
开动千斤顶将工具管顶入孔内，当工具管进入土中后，边挖边顶进，每次挖土不超过0.5米，逐步把工具管顶入土中，然后吊下钢管，钢管对接、焊接顶进，然后再重复前面过程。当工具管顶至接收井时，立即降低一期接收井内的水位，保证其低于顶管，然后凿开接收井内墙，使机头慢慢进入接收井。
八、随时观察地质土质变化情况，连续顶进，不作长期停顿
为避免因顶进间隔过长而造成的地下水渗出、土拱坍塌等不可预见性问题的产生，整个顶进过程需持续进行，不作长期停顿。
如果管前出现松软地质的土层，人工挖土不得超过管口腔100毫米，注意保持修圆，同时在管径方向内留下不小于500毫米的土，保持切土顶进，不可空头。顶进时用前封闭刃角切下，以防止超挖或泥浆漏浆。
九、布设在工作管后方的仪座应避免顶进时移位和变形，须定时复测并调整
采用同种规格的千斤顶，使其顶力行程速度一致保持顶力合力线与管道中心线相连合，定时复测并适当给予调整，加强顶管后方仪座的施工质量控制，确保仪座不位移，以避免顶进时钢管移位和变形。需设置测力装置，以便掌握顶进压力。顶进过程中，绘制顶进曲线，以利指导顶进纠偏工作。
十、顶进前须制定坡度计划，对每节管的位置、标高需事先计算，钢管顶进必须勤测量、勤校正、缓慢纠偏，避免顶进时产生较大偏差
顶进前遵守严格的放样复测制度，坚持三级复测：施工组测量员→项目管理部→监理工程师，确保测量万无一失。
开始顶进前制定坡度计划，对每一米、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。纠偏时以顶进300~600毫米作一次测量，并注意管子前进的趋势，做到缓慢纠偏，在连续顶进过程中向原设计位置逐渐修正，从而获得纠编效果。
十一、结语
顶管施工时，管道的埋设角度、方向和具体位置都需要进行精确的计算，以防对其他管道造成不利的影响，这就要求我们提前做好勘察工作，制定科学的施工方案。通过对大直径钢管顶管施工技术的不断完善和改进，使其施工质量得到明显的提升。
参考文献
[1]雨翔.顶管施工技术及验收规范[M].北京：人民交通出版社.2007.
[2]韩选江.大型地下顶管施工技术原理及应用[M].中国建筑工业出版社.2008.
[3]魏纲，徐日庆.顶管施工中注浆减摩作用机理的研究[J].岩土力学.2004（6）
论文作者:廖年
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/26
标签：顶管论文; 注浆论文; 钢管论文; 千斤顶论文; 测量论文; 管道论文; 工具论文; 《建筑学研究前沿》2018年第18期论文;