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摘要：闡述大型地下管網式樞紐型供水工程中頂管施工技術，著重闡述頂管頂進施工中工作坑內頂管設備安裝、工作坑地面設備安裝、頂管參數選擇、管道頂進、鋼管防腐、焊接鋼管頂進、頂管出洞、管道內通風、有害氣體監測、頂管接口、頂管超挖注漿處理措施、閉水試驗等頂管頂進關鍵技術，快速有效建造供水樞紐工程地下管網輸水管線。

關鍵詞：供水工程；頂管；施工技術

大型地下管網式樞紐型供水工程中地下管線分布廣而復雜，穿越交通繁忙的城鎮、鐵路、公路等建筑物。隨著我國城市化進程的加快，城市人口數量增大導致城市交通擁擠等系列問題。穿越城市的管線明挖，必將會使擁堵的城市交通更加雪上加霜，且一些建筑物下不易開挖，明挖管線還會影響到一些建筑物的使用功能。本文著重闡述大型地下管網式樞紐型供水工程中頂管施工技術，來解決地下輸水管線明挖帶來的系列問題。

1頂管的工作原理及技術特點

頂管施工從各個不同的施工特點來進行分析，它屬于非開挖施工的一種方法。在這個過程中對于施工條件來說，是可以不開挖或是少開挖的管道埋設施工技術，對公路建設、鐵路建設和地面建筑及其地下建筑等都有顯著的施工技巧。頂管施工就是在工程坑內借助頂進設備產生的頂力，主要克服管道和周圍土壤之間的摩擦力，在利用工具和掘進機從需要工作的地方進行設計坡度，直進入到整個土中，并將土方運走，在這個過程中會出現一節管子完成頂入土層之后，再下第二節管子繼續頂進。因此，頂管的技術要點主要是緩解因為地下延伸中出現的偏差。需要頂管設計的一般都屬于大型管徑的鋪設，利用頂管設計就是可以保證不拆遷，不破壞地面建筑和環境等因素。

2大型地下管網式樞紐型供水項目中頂管的施工技術應用分析

2.1工作坑內頂管設備安裝

頂管設備主要包括后背、油缸支架、主頂油缸、主頂泵站、導軌、穿墻止水等（見圖1）。圖1工作井內主頂設備安裝圖圖2導軌安裝導軌安裝。針對導軌安裝首先是利用型鋼和鋼軌來操作的，把鋼軌焊于型鋼上，然后再利用螺絲來進行加固，置頂鋼梁上，然而在這個過程中鋼橫梁置于工作底板上，安裝過后還要進行焊接，主要就是穩定導軌不發生移動現象，牢固整個根基（見圖2）。導軌安裝在頂管中至關重要，在安裝過程中不僅要求安裝的牢固性，同時還要確保安裝的精度，每個導軌都是直行的，當然也是T字型的，根據施工情況來確定軌道的高度和形狀，這樣縱坡與管道設計也要保持一致；降低整個軌道的偏差和頂面高差及其兩軌之間的距離。

2.2工作坑地面設備安裝

（1）在進行工作坑地面設備安裝過程中，需有效的控制液壓系統，例如高壓油泵和壓力表等一些常見的保護裝置。這些保護裝置不僅可以使得液壓工作順利完善，還可以對中途出現的壓力不穩定問題進行檢修維護，對于故障可以有效的進行排除障礙；

（2）注漿系統。在這個過程是順著壓力泵來進行注漿，有效的控制好整個管道的壓力和管道內供應減阻泥漿。在注漿過程中，要合理進行配料，防止因為周圍土體的擾動和地層的損失，導致地表沉降；

（3）就是選用適合安裝的設備電動空壓機。該設備的主要用途是使整個空氣在壓縮的狀況下進行凈化，有效的利用空壓管道將其空氣送到工作地方，使得管道內施工人員在安全的環境下工作，對身體也沒有影響。

2.3頂進施工

管道頂進主要內容：頂管參數確定，頂進施工，施工記錄與管理，管道頂進超挖灌漿等。

（1）頂管參數選擇。①頂管工藝選擇：在一個工作坑內安裝設備向相鄰工作坑頂進，完成后轉向頂進或轉移設備至另外的工作坑；②頂管頂進力的計算（采用技術規程估算公式法）。頂管的頂進力按《給排水工程施工及驗收規程》（GB50268-2008），推薦式計算Fp=πD0Lfk+NF；③管道允許頂力驗算：總頂力標準值應滿足頂力計算要求；④千斤頂的選擇：針對千斤頂的選擇是按照設計圖紙計算出工程在承受范圍內的數據，來選擇液壓千斤頂；⑤頂管機安裝。在這個過程中需要千斤頂固定在支架上，將整個橫梁進行焊接，在焊接過程中要把千斤頂的管軸進行對稱布置，合力的作用下選擇管道圓心來進行。同時在這個過程中千斤頂安裝要合理按照坡度的情況，減少因為坡度不合理導致傾斜和顛覆。這樣不僅不利于工程操作，還對限壓閘、濾油器、溢流閥和壓力表等保護裝置帶來隱患，因此安裝坡度也是需要考慮的。最后安裝完畢后試車，檢驗設備完好情況，利用千斤頂啟動開關，控制好速度，對整個閥門的控制也要在合理的情況下操作，這樣可以加快頂進的速度。

（2）管道頂進。施工工序：設備調試試行→下管→管道就位→管道焊接→管道頂進→校正。①設備調試運行：設備安裝完成后，在管道頂進前對設備再次進行調試試運行，并對設備安裝精度再次校核，保證在規范允許精度范圍方可正式進入管道頂進施工；②下管：下管前對管道進行外觀檢查，合格管道，吊至工作井井底。管道吊至距井底高度小于50cm時操作人員方可進行工作；③管道就位：當第一節管道放至導軌上后，復測管道中心軸線及管道前后端高程，確保符合規范要求后方可頂進。第一節管道為工作管，頂進方向和高程的準確是保證整段管道頂進質量的關鍵，必須嚴格按規范要求控制；④管前挖土：管前挖土主要采用人工挖土作業方式；⑤管道頂進：管道頂進的操作過程需用千斤頂來進行。因為每個管道的頂端無法預測，因此在這個過程中必須預測管道的高度和中心線，在千斤頂進入時，需要嚴格按照操作標準，避免出現誤差，同時高低的誤差也要在控制范圍內，如果誤差差距大則需要固定時候進行糾正。

（3）管道頂進允許誤差（見表1）。表1管道頂進允許誤差項次項目單位允許偏差1中心線毫米502相鄰管間錯口毫米15%壁厚且不大于203管底標高毫米±404內腰箍無滲漏

（4）管道糾偏：頂管施工中，為使管道按照規定方向前進，在管道軸線上安裝激光靶，頂進過程中不斷觀測管節軌跡，出現偏離設計位置時，及時校正。必須在誤差很小時進行校正，要求頂管始終在測量工作的嚴格控制下進行。

（5）鋼管防腐及焊接鋼管頂進。①鋼管防腐：鋼管外壁采用兩油一布，瀝青加玻璃纖維布。鋼管內壁用管內注漿防腐；②管道頂進：焊接鋼管頂進方法同鋼管頂進。由于頂坑條件有限，鋼管運至施工現場切割成6m/節，防止鋼管焊接處現接縫出錯和頂管軸線偏位。鋼管頂進時，坑內設簡易焊接坑，設置在距離工作坑墻身80cm位置，先焊接再頂進；③管道焊接要求：首先，管節焊接前清理管道內污垢，修口，管口邊緣和焊口的范圍內打磨露出金屬光澤，管端端面坡口角度，鈍邊，間隙，滿足規范規定。其次，不得在對口間隙夾焊幫條或用加熱法縮小間距施焊，縫內外側面均應施焊。對口調節好后進行對口、焊接，避免鋼管重量集中在焊縫位置。最后，縱向焊縫應放在管道中心垂線上半圓45度左右處，縱向焊縫錯開，管道任何位置不得出現十字焊縫。

（6）頂管出洞。頂管出洞就是在進行操作時的第一個鋼管，這個鋼管是在外力的作用下破土而出，這就是所謂的頂管。當內、外準備工作完成后，需要調整方向，開始操作，對于常出現的工作壁前的管道需要預留出口，防止外水土經過縫隙流入，預留的洞口還要與管道之間設置密封裝置。出洞工藝：從結構和出洞的情況來進行操作，一般在結構上會出現水泥的管節與洞口間的定位作用，同時還要考慮整個機頭前端的預留位置，在頂前用風鎬鑿除部分封堵墻體或直接用機頭刀盤破碎堵墻，只有這樣才能將整個頂管根據正常的力度來推進。

（7）管道內通風。管內通風：改善管道內工作環境是頂管施工的重要技術措施之一。在進行頂進施工時，嚴格要求管道內強制進行通風，首先考慮的是工作坑地面需要應用無油空壓機來進行換氣，在這個過程中明確該技術的主要優勢是對惡劣空氣的施工、除濕、降溫的新鮮空氣，通過供氣管強制送入管內作業面，渾濁空氣自然排出管內有害氣體監測：①空氣質量標準：保證頂管內的氧氣濃度≥20%，二氧化碳不得高于0.5%。有毒有害氣體、灰塵濃度不大于有害于身體健康濃度；②配置XPO-317氣體檢測儀，每天對管內氣體檢測4次，若上述二個極限有一個超出，檢測次數增加，并立即改善通風。

（8）頂管接口。采用的砼頂管專用III級鋼筋混凝土鋼承插管，其接口自帶密封橡膠圈，方便接口進行密封，密封性好，采用防水水泥砂漿進行管內接口抹帶處理。

（9）頂管超挖注漿處理措施。頂管結束后及時對管體四周的縫隙和局部超挖地段灌注水泥砂漿，使其密實并與周邊巖土結合緊密。填充水泥砂漿設備與填充觸變泥漿設備相同。灌注水泥漿必須自一個方向順序壓漿。壓漿分兩次進行，第一次注滿土層和管壁之間孔隙，等24小時后進行二次壓漿，二次壓漿重新布孔。

（10）閉水試驗。雨水管道所有井段都需作閉水實驗，含井在內同時閉水（即閉水），閉水水頭為2.0m，具體按照《給水排水管道工程施工及驗收規范》GB50268-2008來執行。閉水試驗程序（見圖3）。圖3閉水試驗程序

3結束語

綜上所述，本文針對大型地下管網式樞紐型供水工程中頂管的施工技術應用，通過頂管的工作原理及技術特點來進行分析，同時延伸出該技術對鐵路建設、公路建設的地下管理施工有很大的意義。城市供水地下管線錯綜復雜，穿越城鎮、鐵路、公路、地面建筑物等技術問題徹底解決，要采取地下管網管道埋設，能有效的緩解城市建筑物的破壞及其對于道路交通的堵塞等難題，并通過頂管施工技術的相關應用來進行分析、來深化頂管技術的優越性。

參考文獻：

[1]梁健聰.頂管施工技術在供水工程中的應用[J].建材技術與應用,2010(4):33-35.

[2]許琳林.供水工程管道頂管施工設計及技術分析[J].東北水利水電,2017,35(9):12-14+71.

作者：孟繁偉 單位：中國土木工程集團有限公司