浅析顶管施工在排水管道中的运用与质量控制

王淞

【摘  要】通过技术手段合理的规划及施工建立城市排水管道工程，其主要功能为收集生雨水、生活污水、工业废水进行集中收集处理再利用，减少水资源浪费、对地下水体污染、改善河道水质等情况，提高生态环境的一项民生工程。

【关键词】施工管理;顶管施工;质量控制

1顶管工程的施工管理

1.1安全、技术准备

根据工程特点编制可行可靠的专项施工方案，邀请专家对专项方案进行论证，召集相关管理人员召开后续安全专题会议，根据专家论证方案的实施细则，历数本工程存在的安全隐患，列出施工过程的各类风险源，并制定详细的应对措施，形成会议纪要，并责成专人根据会议精神编制专项安全实施方案及各类安全应急预案。

1.2工作井占地优化

城市排水管道主要建立在居民区、商贸区、办公区以及道理桥梁附近，根据现在城市特点楼宇密集、地下障碍物较多、排水管相对埋深较大等特点，很难实现整体明开形式进行管网的建设，故一般为局部开挖工作井，根据地质条件及水文情况进行工作井整体支护+降排水+顶管施工等形式进行。因局部开挖占地面积小，故钢筋、管材等材料进场、格栅榀架均采用集中加工配送至每个工作井，拼装施工。为实现安全文明施工，施工用地全部进行混凝土硬化，现场仅设置土方堆集外运区、泥池注浆区和临时材料存放区、临时用电管理区。

1.3工作坑施工方法

工作坑工分三种形式：顶管坑、接收坑（先挖后顶、机头出洞）、过程坑（先顶后挖）三种形式。根据管道铺设及附属检查井的设置情况结合施工现场及水文地质情况对管段施工距离及井位设置进行优化调整见（工艺管理见图）

1.4工作井的实施

工作坑坑口设混凝土锁口冠梁，锁口冠梁平面尺寸根据各工作坑尺寸确定，截面尺寸为800（宽）×500mm（高）。冠梁顶面标高与现况地面平齐，并于梁顶面砌筑400mm高的砖砌挡水墙，并设置预留口供操作人员进出。

工作坑冠梁主筋使用10C22+4C20的Ⅲ级钢筋，箍筋使用?10@200mm，架立筋使用?10@200mm，混凝土强度C30，混凝土保护层厚40mm。梁底预留竖向连接钢筋接头，以便与工作坑钢格栅竖向连接。

1.5顶管施工

根据施工所穿越的土质、沉降要求以及顶管穿越現场实际情况，选用泥水平衡机械掘进顶管方法施工。顶管前进行洞口设置注浆花管，打入深度不小于2 m，仰角为20°～30°加固防止土体坍塌，当顶管机全部入土后，利用预埋好的注浆花管向土内注入水玻璃。注浆量视现场情况而定。注浆压力不超过0.2Mpa。花管间距30cm，顶管后背为锚喷墙+混凝土+定型钢板，保证在顶进过程中能承受千斤顶的最大作用力，且应垂直于顶进管道的轴线，避免产生偏心受压，顶管采用双向顶进，单向顶完后再管口出加橡胶板，管前放置护口装置，保证顶管后背受力面平整见下图：

顶进管道与其周围土层的摩擦系数：

土类 湿 干

粘土、亚粘土 0.2～0.3 0.4～0.5

砂土、亚砂土 0.3～0.4 0.5～0.6

泥水仓压力控制：

①控制泥水仓压力值：Pmin 、Pmax

②被动土压力Pp：

Pp=γH2tan2（45°+）+2CH tan（45°+）

=1/2γH2KP+2cHKP1/2

③主动土压力Pa：

Pp=γH2tan2（45°+）+2CH tan（45°+）

=1/2γH2KP+2cHKP1/2

④控制土压力 Po=Krh

用工作坑顶进设备进行速度控制，分为两个部分，机头入洞阶段速度控制在3～5mm/min，影响速度因素：一是道盘切削水泥砂浆砌体厚度，当刀盘转速2.2转/min时，顶进速度3～5mm/min，砌体切下厚度1.4～2.3mm，在这样厚度下钻成粗粉末状，便于泥浆带出;二是机头没入土时，机头克服刀盘旋转产生的扭矩，靠的是机头重量产生的与轨道摩擦力，吃刀太深扭矩大，机头会旋转。第一节管进洞阶段，刀盘速度控制在10～20mm/min，此阶段重点是找正管子中心、高程，偏差控制在±5mm之内，所以速度不要太快，尽可能缩短顶管机进洞时间，纠偏管节出洞后，用水泥浆液填充管节与洞圈的间隙，减少水土流失，在顶管机进洞前20m进行两次定向测量，以确保顶管机顺利进入接收坑。渣浆泵在顶完最后一节管以后，必须把管道内的积土冲洗干净，并排除积水，再把进排泥管一节一节拆除，运到工作坑吊到地面上。最后清理管子接头及密封件，将其堆放在指定的地点。注浆管在注完浆后依次拆除，注浆孔用丝堵封堵。

2顶管施工质量控制

2.1设备材料控制

（1）对进场的原材进行见证试验;（2）检查全部设备并进行试运转检测;（3）对管材进行全数检查保证管材质量。

2.2施工过程质量验收控制

（1）隐蔽工程由施工单位和监理单位共同进行验收，形成验收文件;（2）对涉及结构安全和使用功能的试块、试件和现场检测项目进行平行检验和见证取样检测;（3）对主控项目和一般项目进行验收，每个检验项目必须满足设计要求和规范规定。

2.3顶进控制

根据土质情况进行管道中心、高程监测，管道顶进土层后每300mm测量一次，管道正常顶进后每顶进1000mm不少于二次，进入接收井前30m增加测量次数每300mm测量一次，绘制顶进水平与高程曲线图，随时掌握顶进方向和趋势，防止出现频繁纠偏、偏差过大;管道纠偏时采用小角度纠偏导致管口破裂、错台等现象。

2.4测量控制

（1）轨道安装后对中心、高程、坡度进行测量验收;（2）后背安装后对垂直度、 扭转度进行测量验收;（3）油缸架安装对轴线、左右高差进行测量验收;（4）管道顶进过程中对中心、高程进行测量;（5）用钢尺对相邻管间错口进行尺量。

2.5功能性试验

对管道进行抽取试验段带井进行闭水，闭水时间不少于24h。

3.结束语

综上所示，通过技术措施结合施工现场优化施工图纸，合理调配可用空间可有效的降低施工占地面积，减少施工成本及施工污染，增强质量控制可大大提高顶管施工的质量，减少管道二次维修，从而达到其使用功能。