摘要：采用顶管技术施工各类管网实现地下穿越不仅保障了行人安全、交通顺畅，且在不破坏原有建筑物、路面、农田耕作等的情况下,管道就能安装通过。因此，在公路改扩建工程中得到广泛采用。文章以G220某段改建工程为例，对该项目污水顶管施工过程进行研究。
关键词：公路改建；污水顶管；施工技术
1工程案例
1.1工程概况
G220某段改建工程共有污水顶管工程2140m，沿途穿越两个城镇。全线D800顶管F型钢承插口Ⅲ级钢筋混凝土管1083m，D1000顶管F型钢承插口Ⅲ级钢筋混凝土管660m，D1200顶管F型钢承插口Ⅲ级钢筋混凝土管397m。方案设计实施工作井11座，接收井21座，检查井33座。1.2施工环境污水管道所在位置为道路中心线两侧13m处，和雨水管线相距3m，距离街道两侧民房较近，地下原有管线较少，不需要特殊保护。根据工程量及人员、材料、设备能力及该工程的具体特点，工程计划75个工作日完工，组织施工队伍交叉平行作业施工，按时或提前完成预定进度目标。1.3工程特点顶管工程每个工作坑可独立施工，可以增加工作面，提高施工强度。但施工时要合理安排，进行交叉流水作业。
1.4工作流水周期
一般情况下，一个工作坑的作业时间分三个阶段。第一阶段为工作开挖、工作井制作、下沉、支护为10～15天；第二阶段为管道顶进，Φ800、Φ1000、Φ1200管每天平均顶进约40m，每井段双向顶进约为10天；第三阶段为预制钢筋混凝土检查井安装，该过程需1～2天。
2施工准备
2.1主要人力资源配置
一般情况下，按照3:1比例配置顶管施工队和沉井施工队。根据顶管作业连续作业要求，每台套设备配置必要的技术员、安全员外，还需配置机头操作员、控制台操作员、注浆工、吊车驾驶员、电工等，人数需满足连续作业换班要求。
2.2设备与材料选择
2.2.1顶管机头与配套设备见表1。2.2.2主要原材料本工程顶管采用Ⅲ级钢筋混凝土管，管道直径为Φ800、Φ1000、Φ1200，项目部应选择优质管材供应厂家，确保混凝土管的供应能满足现场进度和质量要求。材料运输到现场必须按指定地点堆放；材料堆场场地应硬实，与工作坑、检查井之间保持2m以上距离。管材堆放层数不能超过2层，同时应有防止管子滚动、坠落的措施，并进行挂牌标识。
2.3临时用电与施工用水
工作时单套设备最大用电量约110kW，实际考虑单套用电量90kW。就近变压器使用三相电，并配备150kW发电机。供电采用TN-S方式，三相五线制，确保“一机、一闸、一漏”，配置专业电工作业期间轮班巡岗，确保用电安全。洞内照明坑内采用24V低压灯，根据现场施工情况，合理布置照明系统，每天安排专人检查用电情况，做好记录，并防止触电事故发生。施工中用水主要采用基坑内地下水，满足机械顶管设备用水要求。
2.4施工技术准备
①施工前认真排查地下管线，积极与通讯、供水、电力等相关单位联系、协商，获取地下管线、设施的走向位置和埋设深度，绘制管线走向图并在顶管实施路段实地查勘、标识。②结合场地实际情况，合理布置工作坑、接收井，降低对周边建筑物扰动程度，达到设施安全和沿线车辆畅通。③及时、有效地做好安全标识、警示红灯悬挂、井坑周围护栏安装、临时用电等工作，扎实做好安全防范工作。④顶管施工属危险较大的分部分项工程，需严格按国家有关《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》的相关规定，编制专项施工方案，经专家论证通过后，由项目技术负责人做好安全技术交底工作；双方共同签字确认后方可实施，并纳入项目部存档。⑤施工时，在施工区域现场设置危大工程公示牌，注明施工时间、具体责任人员，检查、验收情况，并按规范要求设置必要的安全警示标志。⑥施工过程加强施工监测，切实保障周边建筑物及设施的安全。
3施工技术方案
3.1有关技术参数
按照设计图纸要求，工作井井体深度为6～8m，钢筋混凝土部分为4.5～6m，根据现场施工条件，进行一次下沉，下沉至设计高程为止。工作井采用钢筋混凝土现浇沉井，接收井采用预制Ⅲ级钢承口F管拼装下沉施工。工作井内径6.5m，壁厚为50cm的钢筋混凝土井。雨水管线在道路中心线两侧16m处，污水管线在道路中心线13m处，顶管管材为三级管。
3.2顶管施工平面布置图
充分利用现有道路的辅道及人行道，结合污水管网设计情况，选择施工场地宽广、周边建筑物(构筑物)少，沿线电力设施完善，交通通行影响小的位置布设，达到安全、快速、环保、干扰小等施工目标。工作坑位置确定后用2.2m高的彩钢板四边封闭，其中一边设置4m宽的活动大门，用于人员和设备的进出，工作坑四周封闭范围15×30m，内部布置值班房、零星材料堆场、液压油泵、管材堆放等。顶管工作坑平面布置图如图1。
3.3工作坑布置详图
见图2。
3.4主要工艺流程
3.4.1工作井施工工艺流程。沉井基坑开挖→沉井基坑铺设→井身混凝土→沉井下沉→下沉过程监测→井身就位→浇筑封底垫层→底板混凝土→砖砌体施工→混凝土圈梁0.3cm（如砌筑超过2m）→工作井钢管维护。3.4.2工作井、接收井施工。①测量定位要点根据设计施工图中总平面布置要求，定出沉井中心的位置和十字轴线桩。以主控制桩为基准，在不受沉井下沉影响的地方设立两个观测点，按照基准点设置要求进行保护，定期进行沉井直线偏移观察，保证沉井作业期间定位准确性。观测点A、B位置如图3所示。图3观测点A、B位置②钢筋绑扎控制要点：因沉井各项结构层预埋插筋较多，在沉井立模扎筋时特别注意复核刃脚、井壁的插筋，各类预留孔、预铁件、预埋管等。③模板安装控制要点：严格对模板强度、刚度及稳定性进行验算；认真检查模板安装位置的定位基准线；模板安装后，严格按规范要求检查截面尺寸、板缝以及逐一检查螺栓、扣件、斜撑的坚固性、稳定性。④井身混凝土施工控制要点：严格按照规范要求进行分层浇筑，分层浇筑厚度40cm左右，混凝土坍落度控制在12±1cm，混凝土浇筑连续进行，少留施工缝。混凝土浇筑后6～10h浇水养护，要保护混凝土表面湿润，养护期不少于14d，因故间歇时，应做好水平施工缝。⑤模板拆除控制要点：现场留置足够的同条件养护试块，当混凝土达到设计强度的70%以上时方可拆除沉井直壁模板，当混凝土达到设计强度的100%后可进行沉井下沉作业。⑥工作井、接收井下沉控制要点：采用排水下沉法施工，利用长臂挖掘机开挖下沉，人工辅助挖土配合自卸车外运进行。沉井下沉前注意计算沉井各阶段的下沉系数，过程中随时根据下沉系数的不同，调整沉井挖土的顺序和方位。沉井下沉过程中，应重视和加强观测。每班至少测量二次，当下沉速度较快时，还应增加观测次数，如发现偏斜应及时纠正，要做到勤测勤纠、边沉边纠。3.4.3工作坑设备安装。由于工作坑设备与导轨安装的质量直接影响顶进质量，在安装过程中要严格控制导轨安装的轴线位置、坡度、及标高。导轨安装必须牢固可靠，中间不得有接点，由于导轨为钢属性，一般的焊接容易断裂，故采用铁路防爬器对导轨与支架进行连接。安装完成后需对安装轴线位置、尺寸、标高进行再次复核，合格后方可进入下一道工序施工。
3.5顶管施工
3.5.1顶进准备。①为了保证顶进施工顺利进行，基于地质条件，采用集水坑的办法，考虑到有可能受雨季影响，设置排水沟和集水井的办法，排水沟把水集中到集水井，用水泵抽走水。②工作坑内作双向顶进，最大顶程为不超过150m。③在工作井四周设置钢管护栏并用安全网遮挡，工作坑内焊制钢管爬梯并设置安全护笼和配备安全带。④后背位于工作坑的后部，虽属临时性结构物，必须安全可靠，本工程采用钢板中浇混凝土后背，混凝土强度为C30，面积为2.4×2.4m，混凝土厚为25cm。⑤下管：通过计算本工程采用20T汽车吊下管，注意下每节管子要检查管节的高程和导向，看其是否符合设计要求。检查管节是否完全贴卧于导轨上。⑥洞内照明：顶管工程施工时不停止作业，坑内采用24V低压灯，每天安排专人检查用电情况，做好记录，并防止触电事故发生。3.5.2管道顶进。①顶进开始时，须做好首节管道轴线，标高测量工作，确保首节管平稳、准确进洞。管子进洞后，利用架设在进内基本控制点上的激光经纬仪随时观测管道走向，及时对管道的轴线、标高偏离情况进行纠正。要求管道轴线偏差≤40mm，标高偏差控制在+30mm、-40mm范围。轴线偏差>20mm，标高偏差>10mm时必须采取纠偏措施，纠偏过程中随时观测，纠偏到一半时就应停止纠偏，避免反向偏差。②顶管正向压力控制：正向顶力的大小根据机头前安装的膜式牛油压力表确定，正常情况下正向压力压强应控制在4kN/m2左右，当遇淤泥时正向压力压强应不小于6kN/m2～8kN/m2。当土壤较硬时，可减小正向压力以免道路突起；当土质较松软或有流动性时，加大正向顶力，避免造成覆土层下沉或临近管线、构筑物等下沉。③根据设计要求配置膨润土触变泥浆，管道顶进中注浆减阻。注浆孔应设置在机头后的第一节管道，以后每隔两节放置一节留有注浆孔的管子。为更好地在管道外形成浆套，避免浆液流失，注浆的压力不宜过大。顶进过程中根据前方机头仓内的泥浆情况，适时进行补泥浆或补水，保持泥水平衡。
4施工质量控制点
①顶管施工中，需重点解决管材与管材之间的接口渗漏问题。②管材的混凝土抗压强度及其他指标应达到设计标准。③顶管工作坑后背应经过受力计算，进行专门设计确保足够的刚度、强度和稳定性要求。④导轨安装必须反复校测，使轨距、轴线、高程、坡度符合设计要求，偏差控制在规范允许范围内。安装牢固、轨面光滑，保证顶进过程中不发生管节跳动和侧向位移。⑤第一节管道顶进前严格校对轴线、标高。顶进过程中，严格执行校测制度和交接班制度做好轴线、标高复核工作，及时纠偏，避免累积偏差超标。⑥切实做好坑内引入的水准点及后视方向桩的保护工作，定期进行测量复核，确保测量基准桩准确。⑦管道顶进中注意观察油泵压力表指数变化情况，如发现压力骤增时，立即停泵检查。⑧本工程为污水管道工程，须通过闭水试验要求，方可交付使用。
5结语
项目污水管施工采用顶管施工技术有效地减小了对施工区域周边交通通行、居民城镇生活等干扰，且作业连续，进度快，极大地满足了项目工期要求。
参考文献
[1]GB50204-2015,混凝土结构工程施工质量验收规范
[2]GBT51130-2016，沉井与气压沉箱施工规范
[3]GB50268-2008，给水排水管道工程施工及验收规范
[4]JGJ46-2005，施工现场临时用电安全技术规范
作者:毛红文 单位:安徽建工和顺地产集团有限公司
