穿越運河的頂管施工技術【摘要】隨著社會的進步和城市建設的發(fā)展，下水道普及率的提高及舊城區(qū)的改造，頂管施工已經(jīng)越來越普及。本文結合穿越運河頂管施工的工程實例，對頂管施工過程中遇到的問題及有關施工環(huán)節(jié)進行闡述，供同行參考。【關鍵詞】運河；導流；頂管ConstructionTechniqueofPushPipeCrossingtheCanalAbstract:Associalprogressandurbanconstruction,theadvanceofthegulletdrain’sdiffusionrateandreformoftheoldersectionofacity,pushpipeconstructionmoreandmoredisseminationalready.Theletterpresscombinesthroughcanalpushpipeconstruction’sprojectinstance.Forpushpipeconstruction’sissueandthecircumstancesofconstruction,carrythroughformulation,forcraftbrotherreference.Keywords:canal;diversion;pushpipe工程概況東莞某截污干管工程全長約2公里，其中要穿越一道約21米寬的運河。運河兩旁為繁忙的馬路，車流量較大。河堤為石砌，高約6米，水深約1.2米。本工程采用管徑為ф1650mm，“F”形接口砼管，管底流水標高為-8.30米，管頂與河床底距離約40cm。本工程管線經(jīng)過的場地地質(zhì)條件較差，管頂與河床底距離短，對管子的高程控制及頂進方向要求十分嚴格，否則，一旦出現(xiàn)意外情況，則處理十分困難，施工相當危險，關系到穿越運河頂管的成敗。2工程地質(zhì)條件(1)人工填土：層厚0.4~5.0m，層頂標高4.8~6.3m。(2)淤泥質(zhì)土：含砂成分，飽和，層厚0.5~6.0m，層頂標高-1.4~3.2m。(3)中粗砂：主要由中-粗砂組成，層厚0.6~3.0m，層頂標高-6.3~1.1m。(4)殘積粉土：層厚0.5~6.7m，層頂標高-7.2~1.4m。(5)砂質(zhì)粘性土：為花崗巖殘積土，層頂標高-0.8~2.8m。管線經(jīng)過場地范圍內(nèi)的地層主要為淤泥質(zhì)土層、砂質(zhì)粘土層及殘積粉土層。3施工工法的選擇頂管施工根據(jù)以推進管前工具管或掘進機的作業(yè)形式來分，有手掘式、擠壓式、泥水式、泥漿式、土壓式和巖石式。前兩種頂管方式在工具管內(nèi)沒有掘進機械，而后四種工具管內(nèi)有掘進機械。在以上幾種方式中，擠壓式頂管只適用于軟粘土中，而且覆土深度要求比較深；機械式頂管造價較高，在覆土淺的條件下顯得不很經(jīng)濟，在推進過程中如果遇到障礙物時處理則非常困難。經(jīng)過比較分析，本工程采用手掘式網(wǎng)格工具管。手掘式的最大特點是地下障礙較多且較大的條件下，排除障礙的可能性最大、最好。網(wǎng)格的作用是增加挖掘面的穩(wěn)定，減少產(chǎn)生坍方的發(fā)生。由于場地中含砂及含水量較大，施工前在工具管頂端加管棚。管棚主要起支護工具管前端土體的作用，防止工具管前端土體在開挖時發(fā)生坍塌，保證施工的質(zhì)量和施工的安全。該手掘式網(wǎng)格工具管是利用土體本身的穩(wěn)定性來平衡土壓力，利用工具管與管之間的空隙可調(diào)節(jié)頂管的方向，起到糾偏的效果，能保證頂管的準確性。它的優(yōu)點還在于它具有結構簡單、可靠，機動性強，操作方便；棄土的運輸、處理比較方便、簡單；碰到地下不明物（如地下基礎、拋石）時，處理快捷、安全以及施工速度快。它的難點是對工作人員技能要求較高，各個工種配合要求非常默契。頂管施工4.1輔助施工因場地條件的限制，工作井和接收井只能靠近河堤邊進行開挖作業(yè)。為防止頂管施工對運河的兩側(cè)局部或基礎造成破壞（如沉降、傾斜等），因此，在頂管施工前，對工作井（接收井）與運河之間的土體進行了注漿加固。這樣既加強了土體的整體性及穩(wěn)定性，防止局部發(fā)生沉降或破壞，保證頂管進出洞口的安全，又可以防止工具管流水流泥導致地面塌陷或者頂進方向失控，而導致安全事故的發(fā)生。4.2施工的工藝流程場地“三通一平”工作井施工接收井施工工作井后座、導軌等頂進設備安裝開啟穿墻鋼環(huán)，頂進工具管砼管吊裝就位、接頭安裝頂進施工管道貫通回收工具管檢查井施工、閉水試驗竣工驗收4.3運河導流方法施工采用水泥砂袋砌筑圍堰，圍堰內(nèi)回填優(yōu)質(zhì)粘土并用DN1200鋼管導流的方法進行施工。為了防止運河水滲漏進入工具管前端及防止圍堰內(nèi)回填土塌陷涌入工具管內(nèi)，對運河流水進行了處理。處理平面及剖面圖如下。在砌筑圍堰時，派專人負責水位標高的監(jiān)控測量，盡可能在水位低潮時進行圍堰施工。圍堰施工完畢后，派專人每天檢查圍堰施工質(zhì)量并做好備用水泥砂袋等做好防雨防洪工作。4.4施工前的工作布署（1）加強安全教育，做好各項預防措施。因管頂與河床底距離近，一旦發(fā)生涌水險情，將會釀成重大事故，所以必須制訂合理技術措施，考慮各種不利因素，精心組織施工，而且還要加強排除險情和應急措施的教育，做好各項預防措施，防止有毒、有害氣體危及施工人員的生命安全。（2）施工人員配置方面：抽調(diào)精兵強將且具有豐富經(jīng)驗的施工人員組成一個善于戰(zhàn)斗能刻服困難的施工班組。頂管是地下工程，具有不可預見性。它對施工人員的技能要求較高，對各工種的配合要求非常默契，所以一支能戰(zhàn)斗的隊伍是成功的保證。（3）機械設備方面：采用較先進的頂進設備。千斤頂是掘進頂管的主要設備，本工程采用250t×4等推力雙級主頂油缸。它的行程約為3.0m，中間不需要加頂鐵就能將3m管子推完，大大提高了工作效率。4.5施工過程的技術措施：（1）在頂管中，通風是一個不容忽視的問題。因為在頂進過程的時間較長，施工人員在管子內(nèi)要消耗大量的氧氣，久而久之，管內(nèi)就會出現(xiàn)缺氧，影響作業(yè)人員的身體健康。另外，在掘進過程中遇到一些土層內(nèi)有害氣體逸出，或者作業(yè)過程中會有些粉塵，都會影響作業(yè)人員的身體健康。最后，還有焊接過程中有許多有害煙霧，它不僅影響作業(yè)人員的身體健康，而且影響測量。本工程采用鼓風式通風，較好解決了通風問題。（2）工具管穿墻時推進要迅速，不使穿墻管內(nèi)的土體暴露時間過長。因暴露時間越長，危險性越大。且工具管穿墻進要帶一個向上的初始角（約5′），以防止工具管下跌。（3）做好“F”形管接口上的橡膠止水圈的密封。橡膠止水圈安裝后要認真檢查有無套上管口的適當位置，并且在對接初頂進時速度不宜過快，觀察止水圈與前節(jié)管接口是否密封完好，不然，接口容易產(chǎn)生污水滲漏和地下水涌入，造成管體上部土體塌陷。（4）認真做好洞口止水這個環(huán)節(jié)。為防止地下水和泥砂從管子與洞口之間的間隙流到工作坑中，洞口止水這個環(huán)節(jié)不可少。最常用的洞口止水圈的構造，它是由混凝土前止水墻、預埋螺栓、鋼壓環(huán)及橡膠圈組成。因工作井施工采用鋼板樁圍成的工作坑，所以只在管子頂進前方的坑內(nèi)，澆筑一道由級配較高的素混凝土構成的前止水墻。（5）頂進階段保證基坑導軌的穩(wěn)固極其重要。頂管施工過程中經(jīng)常遇到基坑導軌松脫或變形，影響工程的施工進度和質(zhì)量。本工程采用管徑為ф1650mm，管長分別為3m和2m，管重約4.2t和2.8t的砼管施工，對導軌的穩(wěn)固性要求較高。為了較好地解決此問題，首先需要計算兩軌道之間的寬度，并按此尺寸安放導軌。導軌寬度B可以根據(jù)下式求得：B=（D02—D2）1/2式中：B——基坑導軌兩軌之間的寬度；D0——管外徑；D——管內(nèi)徑。其次，對“工”字鋼作導軌進行加固處理。在“工”字鋼翼間燒焊2mm厚5公分寬的鋼板，鋼板間距約20公分，并將基坑導軌與工作坑底板上的預埋鋼板焊接成一個整體，在澆筑底板混凝土時一起進行澆筑固定。這樣可以保證導軌具備堅固、挺直、不易變形的特性。（6）測量和糾偏注意做到“勤測勤糾”。頂進過程中應不斷對工具管的高程、方向、轉(zhuǎn)動進行測量，偏差變化較大時應增加測量次數(shù)。糾偏應貫穿在頂進施工的全過程，盡量做到糾偏在偏位發(fā)生的萌芽階級。頂管施工過程中遇到的困難及處理方法5.1工作井施工時，發(fā)現(xiàn)土質(zhì)主要為砂層及淤泥這類不穩(wěn)定土層，開挖土層后流泥流砂情況嚴重。對于要開挖達8米深的工作坑，采用沉井結構施工帶來很大困難。經(jīng)研究決定采用鋼板樁支護施工方法進行施工。在工程中采用拉森式鋼板樁（長度為12m）材料，鋼板樁在工作井預計井外壁打入，施工時按鋼板樁質(zhì)量標準要求進行施工，結果起到了良好的擋土止水的作用。工作井結構制作完成后，對拔樁后留下的樁孔進行回填處理，采用填入法將砂子填充土孔，并對進、出洞口范圍的土體采取攪拌樁注漿進行加固。5.2頂管在頂進過程中遇流砂性質(zhì)的土層和淤泥質(zhì)這類不穩(wěn)定性土層，掘進工作面出現(xiàn)少量塌方，測量過程中發(fā)現(xiàn)管位偏差較大，不采取有效措施，可能導致嚴重后果。為此，決定采取以下措施進行處理：（1）在工具管前方設置測力裝置，掌握頂進壓力，保持頂進壓力與前端土體壓力的平衡。（2）控制泥漿的比重和壓力，及時壓注泥漿至管壁與土體之間形成的空隙，并且邊頂邊壓漿，使管壁周圍形成完整的泥漿套，但事先要根據(jù)估計土壓力確定泥漿壓力，并非泥漿壓力越大越好，這樣可以消除空隙，平衡其上土體的自重，防止沉落。(3)少出土，多頂進，同時不抽水，保持流砂及淤泥層的穩(wěn)定。(4)采用信息法施工。成立專門的測量小組及時測量，并分析反饋數(shù)據(jù)，用之指導施工，以確保施工方法的科學可靠及全過程的施工安全。(5)控制頂進速度，防止盲目頂進造成冒頂。經(jīng)過采取上述措施后，管子恢