摘要：相比于其他的排水管道施工方法，頂管法施工具有對地面干擾小的優點。只要施工前選線合理，施工方法恰當，構筑物并不妨礙施工的正常進行。本文將結合具體的工程實踐，談談頂管技術在市政污水管道施工中的實際應用。

　　關鍵詞：頂管法,排水管道,施工

　　引言

　　近十年來，國家加大了城市的基礎設施建設的力度，使其日益完善，城市優質道路的形成以及各種埋于地下管線中的煤氣管道、供電線纜、給排水管道等的交錯復雜、相互的影響，從而對敷設提出了更高要求。所謂非開挖技術講的是在地表不開槽的前提下鋪設，是地下管線的一種施工新工藝。而頂管法作為非開挖施工中使用的較為廣泛的一種方法，其主要的施工工藝是在工作坑之內依靠頂進設備所產生的頂力，克服管道以及周圍土壤產生的摩擦力，將管道依照設計的坡度頂入泥土中，且將土方運走。過程中一節管道完全頂入土層后，接著再下第二節管道繼續頂進。

　　以前的頂管法均是采用人手工挖掘頂進，并不能夠在水下施工，單次頂進長度比較小，大約在20~30m，應用上受到一定程度的限制，過去頂管法施工只用于穿越鐵道、路面、河流等的比較特殊施工領域，一般不會輕易采用。但隨著施工技術以及施工機械的開發研制，比如各種類型導向儀、鉆進系統和挖掘機械的運用，中繼間以及觸變泥漿減阻的實際使用，從而使長距離頂管、曲線頂管、水下頂管和小口徑頂管成為現實，并且能夠適應各種土質條件及施工環境。當前正在開發更為先進的技術，以此實現施工的全過程自動化且減少廢土的產生，頂管技術已凸現出越來越多的優勢，原只作為特殊施工方法的頂管技術已經被廣泛應用。

　　1頂管技術的特點

　　頂管技術具有下面特點：

　　(1)不需開槽路面，施工面由線變點，占地面積少，可減少破路費用。

　　(2)施工面移到地下，地面基本不受施工影響，最大程度減少對交通的干擾。在穿越鐵道、公路、河川、建筑物等障礙物的時候可減少拆遷的工作量，也不影響正常的通航，而且也不用修建圍堰及水下作業。

　　(3)施工速度快、周期較短，總體成本低。

　　(4)施工噪音小，對環境沒有影響，不破壞已有的管線及建筑物。

　　(5)在承載力很小卻有一定承載力的土層當中頂管是具有可行性的，不用跟深埋管如此要進行地基處理。

　　根據頂管技術的特點，頂管法通常適用于下面的情況:①用于非巖性土層，如果是巖石層或含水層施工的難度較大大。②管道穿過鐵道、公路、河流或者建筑物。③街道比較狹窄、兩旁建筑物多。④交通繁忙的市區道路施工，管道既不能夠改線，又不能封路的。⑤施工現場條件比較復雜，和地面工程發生交叉作業，且相互干擾，容易發生危險。⑥管道覆土深厚，開槽土方工程量大，而且要支撐時。

　　2工程概況

　　本工程為某污水主干管工程中的第一標段(頂管施工)，工程地址位于城市主干道，交通流量較大，工程內容有:頂管排水管道施工、工作井、接收井施工等，污水主管道采用鋼筋混凝土管，管徑d600-d2000。管道全長2195米，S15-S15-2及S20-S20-2段d600污水管道運用大開挖施工工藝，其它段用頂管施工。下面談一下該工程段頂管施工技術。

　　3頂管井開挖

　　頂管井開挖:①每個頂管井都用一臺抓斗挖土機施工。②開挖時要預留一定的土方，而進行人工開挖，以防基底土壤受到擾動。③在挖的過程中，要對開挖尺寸及土體質量檢驗，對邊坡進行人工的整修、夯實，檢查開挖輪廓是否符合施工圖。④在開挖當中若發現地質情況跟圖紙不符合，應當馬上報監理工程師及設計單位進行處理。⑤夏季、天氣多變，如遇到下雨，要及時用防雨布覆蓋開挖面，以防雨水沖刷邊坡及侵蝕基底的土壤。⑥基坑的底部應沿四周設一條2%坡度的排水小溝，在四角設1000×1000mm的集水水坑，集水坑的深度要比四周溝深500mm左右，應及時將收集到的水排到下水道。

　　4頂管井施工

　　當土方開挖工作完成后，這時候就可以制作頂管井了。

　　4.1鋼筋工程

　　在鋼筋制作之前要認真熟悉圖紙，每個部位使用的鋼筋的品種、規格、形狀、尺寸大小、數量等都要準確無誤。鋼筋在遇到洞口或者相鄰的墩墻，就必須遵照規范或者設計的要求相對應地加強處理。

　　而構件受拉區域的同一橫截面的鋼筋接頭不能超過鋼筋總量的50%，在接頭相互地錯開時，間距大于鋼筋直徑的35～40倍，而接頭和相鄰鋼筋之間凈距離應比混凝土骨料的最大粒徑還要大。鋼筋安裝過程中，務必核對鋼筋具體安放位置、間距以及保護層的厚度，在報請監理工程師驗收合格之后，才可以進行下一道工序施工。

　　4.2模板工程

　　模板支撐體系是用鋼管扣件支撐的。首先，模板的設計、制作安裝要滿足混凝土澆筑及振搗的要求。為了保證混凝土表面光潔、平整，并且方便脫模，澆筑前應在模板內側板面涂刷隔離劑，禁止涂刷廢機油。模板接縫處必須平整嚴密，沒有漏漿現象，混凝土直到規定要求時才可以拆除模板，拆除順序要遵循先支后拆、后支先拆，不是承重的先拆、是承重部位后拆的規律。拆模需使用專用工具，不能硬撬或者用力過猛。

　　4.3混凝土澆筑

　　在澆筑井壁的時候，要從兩端向中間澆筑，預防模板吸水膨脹，從而造成壁板彎曲變形。

　　混凝土澆筑時，應分層、分段進行。施工中使用70振動棒，有效長度為500mm，分層澆筑厚度為50×1.25=625mm，下層混凝土初凝前必須澆筑上層混凝土，為了保證結構具有良好的整體性，混凝土澆筑應連續進行，澆筑的間隔時間最長不得超過1.5小時。

　　混凝土澆筑采用插入式振搗器，垂直振搗。振搗器的圓柱棒不得碰撞模板、鋼筋或預埋件，更不得掛在鋼筋上。施工采用多臺振搗器同時作業時，作業前應劃分每臺振搗器的振搗范圍，防止漏振、重振。

　　按規定留置抗壓強度試塊和抗滲試塊，混凝土試塊每100立方米留置一組抗壓試塊，不足100立方米按一組進行留置;試塊取樣:根據現場進料情況，在業主及監理工程師監督下隨機取樣。

　　混凝土澆筑完12個小時后，用草墊復蓋，派專人澆水養護，保持混凝土表面濕潤。留制的試塊同等條件進行保養。

　　5頂管施工

　　本工程頂管采用泥水平衡方法進行施工。

　　5.1頂力計算、最大頂距確定

　　本工程頂管單元長度根據設計圖紙的井室位置、地面運輸和開挖工作坑的條件、頂管需要的頂力、后背與管口可能承受的頂力等因素確定單元長度。本工程土質參數基本相同，頂力計算時分不同管徑取一個最大管徑和最大單元長度進行計算。

　　5.2地面準備工作

　　(1)在頂管頂進施工前，按要求進行施工用電，用水，通道，排水及照明等設備的安裝。施工用電每臺套采用150KW的發電機組。水需從外拖運，要修進場簡易便車道，保證施工管材料、設備及機具進場。還需鋪毛渣石的場平。現場設備擺放空間至少需長45米，寬55米的平整封閉場平區域。

　　(2)施工材料，設備及機具必須備齊，以滿足本工程的施工要求。管節等準備要有足夠的余量(30~40m)。

　　(3)井上，井下建立測量控制網，并經復核報驗監理認可。

　　5.3井下準備工作及井內布置

　　工作井井內布置主要是后靠背、導軌、主頂油缸、油泵動力站、鋼制扶梯等。頂管基座為鋼結構預制構件，頂管基座位置按管道設計軸線準確進行放樣，安裝時按照測量放樣的基線，吊入井下就位安裝固定�；�座上的導軌按照頂管設計軸線并按實測洞門中心居中放置，并設置支撐加固，保證基座穩定不變形。

　　5.4后座墻

　　(1)后座受力分析

　　頂管工作坑所能承受的最大推力應有所頂管子所能承受的最大推力為先決條件，然后反過來驗算工作坑后座是否能承受最大推力的反作用。頂管的頂力可按下式計算，亦可采用當地的經驗公式確定:

　　式中P—計算的總供頂力，kN;

　　—管道所在土層的重力密度，kN/m3;

　　D1—管道外徑，mm;

　　H—管道離路面覆蓋土層的厚度，m;

　　—管道所在土層的內摩擦角，o;

　　ω—管道的單位長度自重，kN/m;

　　L—管道的計算頂進的長度，m;

　　f—頂進時，管道表面和周圍土層間的摩擦系數，具體取值可以按照表1所列數據選用;

　　PF—頂進時，工具管迎面阻力，kN，具體取值應該按不同頂進方法按照表2所列公式計算。

　　(2)后座墻的強度及其影響因素:

　　后座墻的強度取決于千斤頂在頂進過程中施加給后座墻的最大后從力，后從力的大小與最大頂力相等。影響頂力的因素甚多，可分為客觀因素及主觀因素兩類�？陀^因素包括管材種類、管徑大小、頂距長短、覆土厚度、土的種類、地下水位、管節重量等;主觀因素包括操作誤差、頂進方法、中途停工與否、是否采用潤滑劑等�，F在主要討論影響后座墻強度的主觀因素。頂進誤差:在頂進過程中，由于土質、設備的操作等原因，導致管子的方向或高程出與偏差，這種偏差稱為頂進誤差，簡稱誤差。這種誤差將導致頂力增加。技術熟練的工人應既能采取措施防止誤差的出現，又能及時發現誤差的趨勢而加以校正，使誤差發展不致過大，并保持在容許范圍以內，頂力即使增加也不顯著。否則，當誤差出現時，校正易操之過急而造成管線上出現折線段、錯口等現象，從而導致頂力不斷增加，使后座墻遭到破壞。中途停工:頂進作業一開始，中途就不能停頓。如果停止一段時間后再頂進，其起始頂力要大大超過停工前的頂力。這主要是由于停工時間過長，使管頂土層坍落的緣故。在地下水位以下頂進時，因停頂而使液化的粉細砂將管周圍包裹起來，頂力也會大大增加，如果頂力增加至后座墻的設計強度，此時就不能再頂進，必須對后座墻進行加固后方可再頂進。

　　另外，在頂進過程是否采用注漿潤滑措施，對頂力的影響甚大。如采用注漿潤滑，施工中的頂進阻力將減小很多。

　　(3)后座墻的剛度要求

　　頂管時要求后后座墻具有充分的剛度，以避免往復回彈，消耗能量。要保證受最大頂力時不變形，或只有少量殘余變形，后座墻應盡量采用彈性小的材料。如果后座墻彈性過大，頂進的后從力先壓縮后座墻，直到后座墻被壓緊而不能再壓縮時頂力才向前發揮作用使管段前進，千斤頂卸荷，后從力解除后，后座墻雖然有殘余變形但不大，甚至可以恢復到未受荷載的狀態，可是下一次頂進時，仍要先壓縮后座墻，因而每次頂進都要浪費一段千斤頂行程于壓縮后座墻。

　　(4)后座墻的形式和類別

　　后座墻形式雖然多種多樣，但就其使用條件來講，基本上有以下三種:①覆土較薄或穿過高填方路基的頂管，無土抗力可利用時修建的人工后座墻;②覆土較厚時可以充分利用土抗力的天然后座墻;③在混凝土或鋼筋混凝土豎井內建筑的現澆鋼筋混凝土后座墻。

　　GB50286—2008規范中對裝配式后座墻作出了如下規定:①裝配式后座墻宜采用方木、型鋼或鋼板等組裝，組裝后的后座墻要有足夠的強度和剛度;②后座墻土體壁面應平整，并與管道頂進方向垂直;③裝配式后座墻的底端宜在工作坑底以下(不宜小于50cm);④后座墻土體壁面應與后座墻貼緊，有間隔時應采用砂石料填塞密實;⑤組裝后座墻的構件在同層內的規格應一致，各層之間的接觸應緊貼，并層層固定。

　　頂管工作坑及裝配式后座墻的墻面應與管道軸線垂直，其施工允許偏差應符合規定。

　　參考文獻:

　　[1]霍國友，謝力.頂管技術在市政截污管道施工中的實踐經驗[J].中國給水排水，2009，(06).