1．頂管施工技術(shù)分析
頂管技術(shù)作為一種非開挖施工方法 ，是對傳統(tǒng)的地下管線開挖 、鋪設(shè) 、修復的一次重要革命 ，其最早在 1896年美 國一項 鐵路鋪設(shè)工程中得到了成功應(yīng)用 。
與發(fā)達國家相比，我國頂管技術(shù)直至20世紀 5O年代才出現(xiàn) ，隨著設(shè)備 、技術(shù)的不斷發(fā)展 ，技術(shù)逐 漸成熟 ，頂進距離增加 、頂進效率提高，為市政給排水管道以及煤氣、電力 、通信管道的敷設(shè)提供了重要 的技術(shù) 支撐 ，表 1對頂 管與其 他工法進行了對比。 通過 表 1分 析可知 ，頂 管施工技術(shù)的應(yīng)用范圍較廣 ，與其他工法相比在精度控制方面具有顯著優(yōu)勢 ，目前在市政工程 中此項技術(shù)的先進性 、優(yōu)越性 帶來的經(jīng)濟、社會效益已經(jīng)十分顯著 。
2．復雜環(huán)境條件下的市政頂管施工技術(shù)
頂管施工分為人工掘進頂管施 工和機械掘進 頂管 施工 兩大 類 。
一 類為人工掘進頂管施工 。要求在適宜的地質(zhì) 、環(huán)境下 ，通過人工與簡單工具在套管前挖掘土體 ，此種方法較為簡單、操作靈活、成本低。但人工掘進對于地質(zhì) 的要求較高 ，宜在砂性粉土 、粉質(zhì)粘 土 和泥 灰等 粘性 土層 中應(yīng)用 ，不 適 用 于流沙 、淤泥 、 沼澤地 、含水卵石層 、砂土 、砂質(zhì)粉土 ，同時人工開挖下頂管口徑 超 過 1000mm 方 具 有 可 操 作 性 ，由此人工掘進頂管施工存在較大的限制性 。
另一類為機械掘進頂管施工 。此工法是在我國掘進設(shè)備研究水平逐漸提升的基礎(chǔ)上發(fā)展起來 的 ，與人工掘進方法 相 比，適用范圍更廣 、施工速 度更快 、管理更加方便 、安全性更高 ，目前常用 的 有泥水平衡 、土壓平衡 、氣壓平衡機械頂 管施工方法。其中，泥水平衡機械頂管施工方法具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢 ，包括平衡效果好 、頂進速度快 、地表沉降少 、土質(zhì)適應(yīng)性強等 ，可有效平衡地下水 ，適應(yīng)于流沙和淤泥質(zhì)地層。
根據(jù)上述分析可知 ，在復雜環(huán)境條件下市政頂管施工主要采用機械掘進方法 ，往往優(yōu)先選擇泥水平衡法 ，針對一些不 良地質(zhì)環(huán)境 ，如淤泥質(zhì)或砂質(zhì) 土層 ，由于土層穩(wěn)定性差 ，缺乏頂管所需導向力 ，極 出現(xiàn)跑偏、塌方等問題 ，對此可采用深層攪拌樁 、 高壓旋噴樁注漿 、小導管超前注漿處理措施 ，在頂管前加固土層 ，保證頂管施工的順利完成。
3．實例分析
(1)工程概況
本工程為幸福水系廣陽橋至明山閘截污工程 穿艾溪湖南路頂管施工部分 。本工程共設(shè) 3座豎 井 ，1座工作井(W16)和2座 接 收井 (W15及 W16— 1)，從 中間向兩端分成2段頂進 。工作井及接收井均采用沉井制作形式 ，兩座檢查井之間的管線施工采用頂管方式。
(2)頂管施工技術(shù)的選擇
根據(jù)《南昌市幸福水系綜合整治工程施工圖勘 察 階段工程地質(zhì)勘察報告》及《南昌市幸福水系廣 陽橋泵站地勘報告》，本工程區(qū)涉及到開挖巖土體自上而下為人工填土、粉質(zhì)粘土 、中細沙 ，其中水塘 底部有少量淤泥 ，厚度為 0．4m~O．5m，地下水埋深 7．0m左右。根據(jù) 《給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程》(CECS246—2008)第 12．3節(jié) “頂管機型選型參考 表”及《頂管施工技術(shù)及驗 收規(guī)范》(試行 )第 4．0．4 節(jié) “頂管機和相應(yīng)施工方法選擇參照表 ”中規(guī)定 ，應(yīng) 選擇泥水平衡式頂管進行施工
(3)復雜地質(zhì)下的泥水平衡頂管施工要點
1)施工流程
泥水平衡頂管施工工藝流程具體如下 ：測量放樣→放樣復核→基坑構(gòu)筑→工作坑設(shè)備安裝→出洞準備→機頭出洞→頂管推進→中續(xù)間安裝一下管、接口安裝→水平頂進→頂管進洞。
2)施工技術(shù)要點
①頂管機進出洞
a．土體加固
本工程頂管所處地層含水量較大 ，為防止地下泥水涌人 ，保證施工安全 ，采取“門”式加 固措施 ，即采取高壓旋噴樁施工方法加固管道外徑兩側(cè) 、頂部一定范圍內(nèi)的土體。
b．洞口止水
頂管施工時 ，為保證管子可從工作井順利出洞 ， 工作井的預留洞口需略大于管節(jié)外徑 (以 100IBm為 宜)，由此存在間隙問題 ?；诖?，在頂進時必須重 視對間隙的封閉 ，本工程在洞前安裝前墻止水圈， 防止地下水、泥砂由此處進入工作井。
c．頂管機出洞
完成頂管設(shè)備的安裝調(diào)試后 ，需做好以下工作 ：將工具管推進 到與洞 口相距 1m的位置 ；為 了 避免掘進機出洞過程中出現(xiàn)叩頭問題 ，采用延伸導 軌，將前3節(jié)鋼混凝土管和機頭做成可調(diào)節(jié)鋼性聯(lián) 接 ；推進工具管 ，出土并保持理論土壓力／泥水壓力 ，當工具管切人原狀土 ，維持 3h-4h不動 ，測量靜止土壓力 ，并通過計算確定推進土壓力控制系 數(shù) ；繼續(xù)推進 ，在第一節(jié)管安裝前 ，對工具管與導軌開展限位焊接 ，防止主頂縮回。
d．頂管機進洞
要點如下 ：工具管推進至與接收坑井壁相距 10cm的位置時 ，停止推進 ；在保證安全的基礎(chǔ)上 ， 使用空壓機將井壁洞 口鑿開后 ，立刻將工具管推進 至檢查井 ；繼續(xù)推進達到設(shè)計要求 ，脫離工具管、后 混凝土管 ；吊起工具管 ，清理干凈井內(nèi)雜物后 ，堵住 管外壁 、預留孔間隙，插入內(nèi)徑 4,2om的出水管 ，令水有節(jié)制地流出管 內(nèi)，防止出現(xiàn)土體塌方 、第一節(jié)管節(jié)下沉等問題 ；頂管完成后 ，需做好套管兩端的處理。
②管子接口
根據(jù)設(shè)計 ，本標段工程所用管節(jié)采用的是“F” 管 ，其受 力性能較好 、接頭穩(wěn)固性高 ，同時接 口處 止水密封性能好 ；混凝土管吊運采用 50t吊車 ，管材運送 、擱置時應(yīng)用方木墊高 ，防止“F，’型鋼板受壓變形 。
因本工程施工的是污水管道 ，防水十分關(guān)鍵。 “F”接頭混凝土管頂進前需在其表面涂抹黃油或瀝 青 ，有效減小摩阻力 ，完成頂進后接頭內(nèi)以環(huán)氧砂 漿填塞。
③ 管道頂進
a．掘進機工作時 ，刀盤一邊旋轉(zhuǎn)切削土砂 、一 邊作偏心運動軋碎石塊 ，當碎石塊大小不超過泥土倉與泥水倉聯(lián)接位置間隙，方可進入泥水倉 ，經(jīng)由排泥管排出，保證掘進機可在砂土 、黏土中正常運行 。
b．選用 4個千斤頂并列頂進 ，配合二級等推力 油缸 ，千斤頂著力中心處于管橫剖 1／4高位置。
c．頂進工作需連續(xù) ，嚴禁中途停止。
d．頂進過程中 ，中央控制室主要負責人員需實時監(jiān)測頂進速度 ，正常頂進條件下 ，頂進速度以 2．5cm／min~3．5cm／min為宜 ，若遭遇正面障礙 ，頂進速度則以1cm／min為宜 。
e．頂進過程中 ，每班均需填寫施工記錄 、定時觀測頂管位置偏差 ，及時糾偏 ，具體見圖 1。
④觸變泥漿的配制與壓漿
在頂管施工中，觸變泥漿的應(yīng)用目的在于減小 摩阻力。本工程采用的是膨潤土觸變泥漿 ，通過地面壓漿站配制泥漿后 ，以 2臺液壓注漿泵壓人2根輸漿總管 ，一根壓注至機頭后儲漿箱 ，進入掘進機尾部同步注漿口；一根壓注至管節(jié)上所設(shè)的環(huán)形分管的各注漿孔，進行泥漿補充 ，以便形成管節(jié)外圍完整泥漿套。壓漿時，需做到先壓后頂 ，隨頂隨壓 ， 及時補漿 ，注漿設(shè)備與管路均需可靠 ，保證注漿效果良好。
4．結(jié)束語
綜上所述 ，在我國市政頂管施工中 ，人工掘進與機械掘進方法均得到了廣泛應(yīng)用 ，前者對于地質(zhì)條件的要求較高 ，后者應(yīng)用范圍相對較廣 ， 尤其是泥水平衡機械頂管施工方法對于環(huán)境的適應(yīng)性較 強 ，在流沙和淤泥質(zhì)地層均可 得到較好 的施工效果 ，使幸福水系廣陽橋至明山閘截污工程最終實現(xiàn)頂管的順利完工 ，因此 ，該技術(shù)值得推廣應(yīng)用 。
