贾悦
中铁十八局集团第三工程有限公司 河北省涿州市 300457
摘要：随着当前社会经济的发展，大口径市政排水管网已成为当前排水管道的主要趋势，传统工法管网施工开挖作业面大，周期长，危险系数高，破坏城市环境。顶管施工技术越来越多的使用在市政管网工程中，面对大口径短距离的顶管施工，常见的泥水平衡式顶管法施工成本大，周期长，而手掘式顶管施工法可以克服这些缺点并在很大程度上降低施工成本。现以中新天津生态城中部片区雨水泵站工程的实际情况为依据，对大口径短距离混凝土管道手掘式顶管施工技术进行研究，阐述了手掘式顶管施工工艺流程及控制要点，为今后相关的工程施工提供一些实践和理论的借鉴。
关键词：大口径；短距离混凝土管道；手掘式；顶管施工技术
The construction technology of hand-driven pipe jacking for large diameter and short distance concrete pipe
Jia Yue
China railway 18th bureau group third engineering co., LTD. Tianjin 300450
abstract: With the development of social economy, large diameter municipal drainage pipe network has become the main trend of the current drainage pipe network, the traditional method of pipe network construction excavation operation area, long cycle, high risk factor, damage to the urban environment. Pipe jacking construction technology is more and more used in municipal pipe network engineering. Facing the large diameter and short distance pipe jacking construction, the common mud-water balance pipe jacking method has large cost and long period, hand-driven pipe jacking construction method can overcome these shortcomings and reduce construction costs to a large extent. Based on the actual situation of the rainwater pumping station project in the middle area of Sino-Singapore Tianjin Eco-city, the construction technology of hand-driven pipe jacking for large-diameter and short-distance concrete pipeline is studied, this paper expounds the technological process and control points of the hand-driven pipe jacking construction, and provides some practical and theoretical references for the related engineering construction in the future.
Key words: large diameter; short distance concrete pipe; hand-driven; pipe jacking construction technology
1.工程概况
中新天津生态城中部片区雨水泵站工程处在天津市滨海新区，雨水泵站设计流量约每秒20立方米，占地面积超过五千七百平方米，预留DN2800mm钢筋混凝土进水管， 管道分布在进水交汇井南北两侧，南侧41m，北侧46.5m，根据国家标准《混凝土和钢筋混凝土排水管》（GB/T11836-2009），以管节2.5米柔性企口钢筋混凝土管III级管材为主要材料。现状地面高程4.05m，管底设计高程-6.5m。
2.现场条件
顶管工程位于进站道路旁，距离道路周边绿化区域约为10m，距中新大道边缘约为30m。雨水泵站项目其余工程目前处于基本完工状态，外檐装饰装修工程基本完成，庭院道路在混凝土管道施工完成后进行施工，顶管工程位于整个项目关键线路上，涉及到整个工程的竣工完成情况。
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图1：顶管路由走向图
3.地质条件
勘察资料显示，施工场地深度范围在25.00m以内的地基土分为4层，分别是人工填土层，全新统中组海相沉积层，全新统下组沼泽相沉积层以及全新统下组陆相冲积层，准备在海相沉积层拟建管道，这一层以粉质土壤为主。勘察期间对地下水位进行测量，发现水位没有明显波动。静止水位埋深1.50～3.20m，相当于标高1.36～1.11m。表层地下水属潜水类型，主要是大气降水对其进行补给，然后通过蒸发的形式排泄出去，所以水位随季节有所变化。冬雨季变幅在0.5m-1m范围内波动。在顶管过程中，需进行不间断降水作业，保证人工掘进顺利进行。
4.施工准备
4.1顶进坑制作
根据现场条件及深基坑专家论证意见，顶进工作坑平面尺寸均为9m×7.8m，开挖深度10.5m。
4.1.1支护结构
选用Φ800灌注桩作为支护结构进行支护，中心间距1000，桩长18m，嵌固深度约7.5m。
4.1.2水平支撑系统
基坑平面布局呈矩形，采用混凝土冠梁、工字钢腰梁及角部支撑体系。
4.1.3止水帷幕
根据各顶管坑土层及基坑深度，止水帷幕采用Φ600mm双排咬合水泥搅拌桩，相邻桩体咬合200mm桩长16m。
4.2降水井施工
根据地勘中的数据，施工区域内的水位较高，人工掘进方式顶管，必须将地下水位降至管底高程以下，防止水量过大对掘进工作面产生影响，造成安全质量事故。采用17m降水井顺延顶管两侧布置，共计26口。利用DN500回转钻机，泥水平衡方式钻孔，调配泥浆比例，最终泥浆护壁成孔，采用DN300无砂渗水管沉设井筒。井孔首先加入30cm砂砾石做反滤层，再将土工材料将渗水管包裹底部进行管道安装，待管道安装至地面时，用砂砾石将井壁与管道之间空隙用砾石等滤料填实。潜水泵在安装前应检查水泵外观，包括线路是否存在破损折断的情况，电缆接头是否有松动，控制系统是否正常工作等情况。潜水泵入井前，在地面空转3-5分钟，如无问题，进行下一步操作。 整个顶管施工过程中排水工作不能间断，排水管的连接部位必须保证严密性，出现问题及时检查排除保证正常运转。
4.3基坑开挖
维护桩施工结束后，挖掘机分部实行开挖，到坑底则以人工开挖的方式进行作业，换填碎石，浇筑30cm后混凝土底板并安装导轨。
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图2：基坑开挖示意图
5.施工工艺
5.1工艺流程图
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5.2机械设备
本工程采用人工掘进方式进行，无需泥水平衡设备，只需两台顶进设备，其中一台是备用，液压油泵一台，激光导向仪一台，吊车一台用于土方及管道的垂直运输，5吨自卸车4辆用于土方外运。
5.3顶进设备进洞安装
现场测量工程师根据图纸坐标放样，确定管道顶进中心线及高程，设备安装人员根据放样成果，将顶进设备安装在预埋的导轨上，固定牢固，为管道的顶进提供动力。
5.4管道进洞
钢筋混凝土管道到达现场后，由实验人员对管道进行相关检测，检测合格后才能用于管道顶进。现场配备50t吊车用于管道就位，管道与顶进设备间需放入钢垫块，使管道受力均匀，按照激光导向仪提供的中心线顶进。
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图3：管道顶进
5.5人工掘进
本工程人工掘进工作面可容纳2个人同时作业，为提高施工进度及对环境的影响，采用24h不间断作业法进行，作业面外由2名作业人员用小推车进行土方的外运至基坑处，另配备鼓风机等安全设备保证管道内氧气充分。施工技术人员全程盯控，出现位移偏差及时调整设备顶力，使之在准确的线路上顶进。
5.6管堵砌筑
按照施工流程及进度，管道顶进到位后，根据图纸要求砌筑管堵，防止预留孔洞进入大量泥沙，等砌筑完成，人员全部撤出后，回缩主顶，进行另一侧管道的顶进施工。
6.质量保证措施
6.1在顶进过程中测量员、技术员在生产前线进行指导施工，每顶进一节，进行技术测量，保证误差在控制范围内。复核结果如下表：
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图4：现场实测统计表
6.2顶进设备参数由机械工程师亲自把控，当出现参数过高或过低时，不可盲目顶进，必须暂停检查设备及工作面情况，待问题解决后，进行下一步施工。
6.3由于管道的自重因素，顶管入口处应略高于设计高程，以弥补管道自重对精度的影响。
6.4工作坑止水帷幕的施工质量直接影响到顶管过程的成败，三轴水泥搅拌桩水泥掺入量必须达到18%，并且复合要和要求。
7.安全保证措施
7.1为防止在掘进过程中出现透水事故，必须委派专职安全员对降水井中的水位进行严密的检测，及时将降水井中的地下水排出，密切关注天气情况，雨水天气制定专项施工方案，及时应对。
7.2掘进人员在地下管道内施工，保障管道内氧气充足，灯光常亮，备有临时发电机，一旦出现临时断电情况，按照预定方案进行发电，作业人员立即出洞，保证人员安全。
7.3掘进人员必须持有受限空间作业证，严格禁止工作人员无证上岗的现象，每天班前必须进行安全技术交底和班前讲话，确保工作人员安全有序进行施工。
7.4机械操作手（顶管机、吊车）必须严格按照设备机械的操作规程进行作业，作业交班前，检查设备情况，确定无异常再进行施工，是工作，听从安全员的指挥监督，严禁造成机械伤害事故。
7.5基坑周边设置防护护栏，无关人员严禁进入顶管作业区。
7.6基坑周边监测，顶管坑周边的雨水泵站和附属用房，委派有资质的监测机构，每日进行高程及位移监测，确保构筑物稳定。
8.结束语
本工程采用手掘式顶管施工法，减少了两个接收坑的制作，缩短了施工工期，减少了施工成本，在完成施工任务的同时，大大增加了企业的施工效益，该项施工技术符合现代企业降本增效的大趋势，节约资源，为短距离直线段管道施工总结了经验，对城市市政管道施工具有重要意义。
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作者简介：贾悦，1991年5月，男，汉，河北深州，大学本科，助理工程师，研究方向：建筑施工技术