摘要：顶管施工不仅对于管线穿越铁路、公路、河道、房屋建筑等障碍物有特殊的意义，而且对于埋设较深的管道施工具有显著的社会、经济和生态效益，因此被广泛运用于水利工程建设当中。本文就以深圳市北线引水坂雪岗支线工程第Ⅱ标段应用人工顶管施工技术为例，阐述人工顶管施工工艺流程、技术操作要点、质量控制措施以及安全保护措施，旨在确保工程的施工质量和安全，以供参考借鉴。
关键词：人工顶管；施工技术；质量控制
引 言
顶管施工技术是隧道或地下管道穿越铁路、公路、水库或建筑物等各种障碍物时，为不影响地面工程而设计的一种简单可靠的设计工艺，是利用少开挖和不开挖来进行地下管线铺设或更换，为一些不便开挖和开挖难度大的工程提供有效可行的施工方法。深圳市北线引水坂雪岗支线工程第Ⅱ标段中取水头部至泵房前池引水管道顶管位于岗头水库库区内，从泵房前池为起点，取水头部为终点，设泵房前池为工作井，设控制塔（沉井）为接收井。
根据地质资料显示，工程59.51m高程以下为强风化花岗岩，花岗岩层厚12.9m，由于顶管施工遇强风化花岗岩或阻碍物时，在穿越50米宽水库大坝及大坝顶房屋，以及水库底部到达终点时不能采用开天窗排障，而人力镐人工顶管施工法具有遇石头和阻碍物时可以进入挖掘面人工清障等优点，因此，宜采用人力镐人工顶管方式进行施工，顶管全线长102米，顶管管道中心线高程58.65m，顶管采用Q345B钢管，规格为DN1800×22。
1.顶管施工的总体要求
本顶管工程利用泵站调蓄前池作为工作井，因场地限制，顶管每节长度不宜超过4 m。在顶管施工至控制塔（沉井）时向水库方向延伸45.8米，控制塔（沉井）内钢管段在后期切割后吊出，在沉井施工时按设计图纸预留顶管穿墙孔，穿墙孔采用DN2250防水套管，控制塔（沉井）下沉时采用M10水泥砂浆砖砌体临时封堵，顶管施工时将封堵墙拆除，顶管施工完毕后，顶管与防水套管之间的四周焊接￠16钢筋，焊缝四周满焊，并用防水砼回填，顶管施工至预定位置后，头部用堵板临时封堵。
在顶管施工过程中，应控制顶管的走水方向，以及坐标控制，严格执行顶管施工工艺流程，确保施工技术质量和安全，保证管道顶进之后，其坡度、坐标符合设计要求。顶管时，在防止塌方管头加一个及可纠偏挤压式工具管，并采用触变泥浆减阻措施，采用人工掘进出土的方法进行管道顶进。
2.顶管施工的工艺流程
3.管道顶进施工技术关键环节分析
3.1下管就位
⑴ 检查管子：下管前应对管子外观进行检查，管子应无破损及纵向裂缝，端面要平直，管壁无凹陷或鼓包，管壁应光洁。检查合格的管子方可用起重设备吊到工作井的导轨上就位。
⑵ 检查起重设备：本工程使用门吊，施工时应经检查、试吊，确认安全可靠方可下管，下管时工作井内严禁站人。当距导轨小于50cm时，操作人员方可近前工作。
⑶ 管子就位：第一节管子下到导轨上，测量管子中心及前端和后端管底高程，确认安装合格后方中顶进。第一节管为工具管，顶进方向与高程的准确是保证整段顶管质量的关键。
3.2顶管挖土
管前挖土是控制管节顶时方向和高程，减少偏差的重要作业，是保证顶管质量及管上构筑物安全的关键，因此，管前挖土有如下要求：
⑴ 管前挖土的长度：在一般顶管地段，土质良好，可超越前端30～50cm；上面有一般构筑物地段，不得超越端以外1.5cm，随挖随顶，在构筑物下方外附近，不得超过1.5cm。
⑵ 管子周围的超挖：在不允许土下沉的顶管地段，管子周围一律不得超挖。在一般顶管地段，上面允许超挖1.5cm，但在下面135°范围内不得超挖。
3.3 管道顶时
顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部分密合后，再按正常顶进速度顶进。顶进中若发现油路子压力增高，应停止顶进，检查原因并经过处理后方可继续顶进，回镐时，油路压力不得过大，速度不得过快。挖出的土方要及时外运，及时顶进，使顶力限制在较小的范围内。
3.4 顶管纠偏
纠偏是指工具管偏离设计轴线后，利用工具管制纠偏机构或其它措施改变管端的方向，减少轴线偏差的方法。当测量结果超出允许范围外，就要进行纠偏，顶管纠偏是逐步进行的，形成误差后不可立即将已顶好的管子校正到位，应缓慢慢进行，使管子复位。
当偏差较小，在1～2cm时，采用超挖纠偏法，即在管子偏向的反侧适当超挖，而在偏向不超挖甚至留坎，形成阻力，使管在顶进中向阻力小的超挖侧偏向，逐渐回到设计位置。当偏差较大时，采用工具管活动头来纠偏，应在顶进过程中纠偏，边顶进边纠偏；纠偏应用小角度来逐渐进行，不能急拐或突升突降；用工具管纠偏应注意工具管的复位。
3.5 管道纠扭
顶管施工常常碰到管道扭转，这对于工具管有影响，主要影响出泥，特别是长距离顶管，如果不能控制好管道扭转，将会造成严重后果，甚至无法施工。管道纠扭的方法，除全断面钻研削机以外，其余工具管均可采用压重的方法纠扭，即管道单边压重，使管道相反扭转。
3.6 对顶接头
对顶接头施工时，在顶至两管端相距约1m时，可从管端中心掏挖小洞，使两端通视，以便较对两管中心线及高程，调整偏差量，使两管准确对口。
3.7 顶管接口
本工程管道接口采用焊接连接，焊接方法及焊接电源管道焊接应用手工电弧焊，采用交流电焊机或直流电焊机，用直流电焊机焊接时采用直流反接法；管材厚度＞16mm 时，采用普通手工电弧焊，双面焊。
3.8顶管排水
顶管施工，原则上从下游顶向上游，利用顶进管道的坡度，将水排至顶管工作井中，工作井中设置集水坑，用泥浆泵及时将排入井内的积水抽干排出井外。排入井内的泥浆沉淀后方可排入市政排入管井。
4.顶管施工的质量控制和保护措施
4.1 建筑物及地下管线保护措施
开工前制定建筑物监测方案，在顶管周边建筑物（岗头水库管养单位3栋房屋）上及混凝土路面布置监测点，监测这些建筑物的变化。
根据监测监控数据结果，分析建筑物位移及沉降，预警基坑周边建筑物的变化，对于位移和沉降较大可能危害居住办公安全的建筑物，施工单位需及时向监理单位、业主及建筑物产权单位报告，并组织专项会议，实地勘察分析，鉴定建筑物的安全稳定性，对于变形可能会进一步扩大危害建筑物结构稳定的地方，采取必要的加固措施，控制建筑物的位移计沉降。
顶管施工中，可能因土体超挖和坍塌而导致地面沉降和土体位移的，宜采用注浆加固土体的办法。一是施工前对地下管线与施工区之间的土体进行注浆加固；二是施工结束后对管壁或井壁松散土和空隙进行注浆充填加固。
4.2 顶管管道内保护措施
本工程采用手掘式管施工方法，管内采用人力车动土，由于人力车轮在管道内壁来回运土，管向会产生泥砂，可能会破坏管材内衬层，将会影响管材接口的二次密封施工，因此，需采取一定的措施保护管道内壁：①钢管连接好后，沿管道内铺设1.1m宽的施工道路；②施工道路底层采用聚苯泡沫挤塑板铺设；③施工道路面层采用胶合板铺设并连接牢固，确保施工道路平整、稳定。
4.3进出洞口的安全措施
顶管施工中的进出洞口作业是一项很重要的工作，施工中应充分考虑到它的安全性和可靠性。顶进前，为防止洞口处的水土沿工具管外壁与洞门的间隙涌入工作井，在工作井内洞口处安装一道环形橡胶止水圈。在顶进施工过程中又可防止减摩泥浆从此处流失，保证泥浆套的完整，以达到减小顶进阻力的效果。工程技术人员、施工人员应了解施工现场情况和熟悉洞门附近的地质情况，分析可能出现洞口漏泥、水情况，井内布置一台排污泵，并制定相应的措施，从而使顶管沿着导轨方向顺利顶进。
5.结束语
随着科学技术的发展，顶管技术在我国地下管线工程施工中起到了至关重要的作用。在修建下水道、地下人行道、穿越河流的通道等地下工程时，不仅可以避免对地下构筑物、风景区以及地面交通影响等问题，还可以减少对水利工程输水管道沿线的环境污染，因此，强化顶管施工的技术要点，保证顶管施工的质量和安全，有效促进了水利工程建设持续发展。
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[3] 刘彦利.顶管技术在水利工程涵管施工中的应用[J].民营科技，2015，（11）.
论文作者:葛焕丽
论文发表刊物:《基层建设》2016年20期
论文发表时间:2016/12/7
标签：顶管论文; 管道论文; 建筑物论文; 沉井论文; 高程论文; 工程论文; 施工技术论文; 《基层建设》2016年20期论文;