頂管穿越公路的施工法簡介
頂管穿越公路的施工法簡介
摘要：簡介了在特殊的地理地貌環境中采用的簡單、方便、快捷的頂管施工法的一般要求及注意事項。該法用于穿越公路施工中 ,能取得較好效果。
關鍵詞：頂管、穿越公路、施工法
本文主要結合《吳起－延煉輸油管道工程》中多處公路穿越來介紹采用頂管施工的簡易方法，此方法已大量運用于現場施工，并獲得了較好的效果。
《吳起－延煉輸油管道工程》 設計的輸油干線管道起自石百萬輸油首站，止于延煉輸油末站，線路長度 272.49km。全線共穿越公路28次，穿越長度范圍為10～40m。設計考慮到多數公路交通繁忙不能中斷，路面等級較高盡可能不破壞路面為原則，公路穿越設計為頂管穿越，保護套管采用鋼筋混凝土套管，套管內徑為0.8~1 m，套管自帶保護鋼管環。
全線28處公路穿越因長度均在 40m內，且穿越處地質均為黃土狀土，所以施工時全部采用在公路一側人工挖土掘進頂進鋼筋混凝土套管的方法。現就具體施工法詳述如下：
1 施工方法簡介
1）公路頂管穿越法： 在穿越處測量放線，選擇一側平整一塊場地開挖工作坑，另一側為接收坑。將液壓設備安裝就位，安裝鐵軌，吊裝混凝土管，利用液壓千斤頂頂推套管，每頂進一定行程，退回頂缸，操作人員進入套管內挖土外運，然后加入頂鐵或套管繼續頂進，循環作業，直至套管頂至對面接收坑，然后拆除設備，清潔管內余土，進行其他施工。
圖1 液壓泵站
2）頂管穿越施工機具設備：主要包括吊裝機械1臺、吊帶2付、鐵軌2付、千斤頂、液壓設備一套、頂鐵、頂管1套、礦燈6個、挖土設備（主要指鐵鍬及運土車）及1立方米木料等。
3）施工工藝流程圖：施工準備-測量放線-開挖基坑—平整夯實—澆筑混凝土墊層—引測軸線—安裝導軌—吊管并安裝管節—檢測—頂進—檢測控制-頂進退程-加頂鐵-管內運土-棄渣土提升。
圖2 頂管設備
2 施工工藝的一般要求
1）依據設計院所提交的公路兩側的控制點。在擬定工作坑的前后訂立兩個中軸控制樁，使前后兩樁通視。并與擬建的管道在一條直線上，然后依據中線控制樁定出工作坑與接收坑的開挖邊界。
2）工作坑和接收坑開挖：采用人工或機械開挖，基坑挖好后,平整、夯實，使坑底土質均勻，并在工作坑四角測設四個水準控制點，然后澆筑混凝土墊層。
圖3 起始工作坑
3）設立頂管中線樁：至經緯儀于中線控制樁上，將中線引測至坑壁，并打入木樁，作為頂進時校正套管的中控線樁。另在工作坑內臨時設置兩個水準點，來控制套管能按設計高程和坡度頂進。
4）導軌、千斤頂安裝：導軌為鋼制的整體性導軌，安裝在混凝土墊層上，導軌的兩主軌必須順直、平行、且等高,其縱坡應與管線縱坡一致, 兩導軌 間的距離以管中心至兩鋼軌的圓心角在70- 90之間為宜。千斤頂應固定在支架上，并與管道中心的垂線對稱，頂點位置，應在管子1/4~1/5處。
5）吊管：套管為鋼筋混凝土套管（企口），采用吊裝機吊裝，在吊裝地面10cm左右時，應檢查套管的捆扎是否牢固，機械的制動性能是否完好，確認安全后方可起吊，下管時坑內嚴禁站人，當套管距導軌小于50cm時，操作人員方可進入坑內工作，套管擱置在導軌上時，技術人員、質量員、安全員應檢測中線和標高、坡度及各項工作無誤時方可施工。
6）頂進：套管頂進包括挖土、頂進、測量、糾偏等工序。頂進要緩慢循序漸進，施工員要隨時掌握導軌上的中心線、坡度和高程。如有偏差應立即停止頂進，待校正后方可繼續頂進。套管進入土層后，削土人員自上而下分層開挖，管下部135°范圍內不得超挖。管頂上部超量不得大于 1.5cm，管前不得超過套管 50cm，所挖土方應及時運出管外。頂進時，應防止套管轉動，臨時停止頂進時，應將套管頭的喇叭口全部切入土層。管道的頂進應連續作業。如套管前方遇到障礙或后支座變形嚴重和頂鐵發生扭曲現象，管位偏差超出規定范圍較大且校正無效等，應暫停頂進，并應及時處理。套管頂進接收坑后套管和管端下部應設枕墊或澆筑混凝土。套管兩端露在工作坑的長度應大于 50cm，見圖4所示。
圖4 完成頂管施工
3 技術、安全措施：
1）開工前，首先對所有參加施工的職工進行全面教育，對各班組進行全面的技術交底，使職工真正懂得工藝流程和了解各項機械的操作規程、操作方法。其次，對所用施工設備進行全面檢查，確無故障方可使用。最后，對各班組進行安全生產交底，并落實安全責任到每位職工，提高職工的安全生產意識，嚴格按照操作規程進行，每處設專職安全員1人，施工中時刻檢查每道工序。
2）該項工程均在公路兩側施工，施工時在距頂管軸線兩側各50m范圍內設立安全標牌，劃出安全警戒線。
3）公路兩側開挖頂管工作坑，依據土質情況進行放坡，必要時做支撐，使工作坑應具有足夠的安全度。坑底長為6m，寬為5.5m，深度依據設計管線標高來定，挖出的土方堆積點必須距坑壁在3m以外，并離開路肩3m以外，套管管頂上部的覆土層厚度依據設計確定，但必須做到距公路頂面路面以下不小于1.2m，距公路邊溝底面以下不小于1m。工作坑外應設有防止雨水浸入的擋水墻。
4）工作坑內千斤頂后支座處后背墻具體要求如下:①背墻表而要平直、平整，且垂直于頂進管道的軸線，以避免產生偏心受壓。②在背墻要采取相應的支撐措施，如緊貼土壁加道術和墊板，以承受較大的后座力，避免因背墻不平或強度不足而發生傾斜現象。③背墻墊板要有足夠的剛度，當受到千斤頂的反作用力時，應當壓縮變形小，當反作用力取消時，應能基木恢復原位，以充分發揮千斤頂的有效沖程。④背墻墊板要有足夠的強度，在頂進中能承受液壓千斤頂的最人反作用力而不破壞。
5）吊裝套管時，嚴禁在起重機械臂下及回轉半徑內停留，嚴禁在工作坑內站人。
6）千斤頂的頂力位置應在頂管的管底以上，頂管的直徑1/4～1/5處，頂鐵與頂管端面之間采用塑性材料墊層，縱向頂鐵中心線必須與頂管中心線平行，與橫向頂鐵垂直相接。管道頂進過程中，頂鐵兩側不得停留人員，但應對管道中心線和標高，隨時用經緯儀和水準儀檢測，發現有偏差應隨時進行校正，采用挖土校正法或強制校正法校正偏差。頂進時，如發生障礙無法頂進時，應立即停止頂進，查明原因處理后方可繼續進行。
7）測量和糾偏：測量工作應及時、準確以保證管節正確的就位于設計的管道軸線上。當第一根管就位于導軌上后，及時進行檢測，符合要求后進行頂進。開始階段管道每頂進30cm，必須測量一次，進入正常頂進作業后，每頂進100cm測量不少于一次，每次測量以測量管子的前端位置為準。如發現偏差且偏差小于20mm時，應在施工中采用在不同部位增減挖土量逐漸糾正。如偏差過大可采用圓木或方木頂在管子偏離中心一側管壁上，另一端裝在墊有木板的管前土壤上，支架穩固后，利于千斤頂給管子施力，使管子達到校正。
8）人工在管內挖土掘進時，要堅持“先挖后頂，隨挖隨頂”的施工原則。挖土掘進不得從下往上削土，每掘進一次不得大于50mm，頂管外壁周邊必須緊貼土面，不得有空隙。管內土方應隨挖隨運，保證管內空氣流通。管內挖土運土人員必須配藏礦燈及安全防護用具。
9）套管與套管之間的連接應嚴密，采用的外鋼板套管長 200mm，鋼板套管外徑和套管外徑相同。在鋼筋混凝土管頂進行施工中，混凝土管的接口采用柔性企口連接，當管節未進入土層前，接口外側墊以瀝青油麻絲。管口外側留 20mm空隙，頂進后管節的孔隙應為10 -15mm。鋼筋混凝土管節表面應光潔、平整、無沙眼、氣泡。頂管結束后，管節接口的內側間隙應采用石棉水泥密封、填平。
圖5 水泥管結構
4 頂管的技術特點
頂管技術是一種鋪設管道的施工手段，采用頂管施工法鋪設管道具有如下的優勢：
（1）頂管施工是頂管鋪管技術的一種，不開挖地面，能穿越公路、鐵路、水渠，甚至能在建筑物底下穿過，是一種能安全有效地進行環境保護的施工方法。
（2）頂管施工不開挖地面，鋪設管道的上部土層未經擾動，管道的管節端不易產生段差變形，其管壽命亦大于開挖法埋管。
（3）頂管機械的性能越來越適應各種土質，頂管施工范圍在逐漸擴大，頂管特別適用中小型管徑管道的非開挖鋪設。
5 頂管施工應注意的主要事項
1）工程地質和水文地質條件：沿管線土層變化頻繁，所以在頂管施工前必須了解土層的變化情況：此外對于要經過回填土地段，需要提前加固處理，以防頂管施工后地表有過大的下沉。
2）有毒氣體的檢測與防護：頂管施工的地層一般會通過淤泥層，腐爛動、植物體會在地下形成有毒氣體聚集體，危害施工人員的健康和生命，所以有人員在頂管內操作的情況下，需要定時監測管內有毒氣體含量，采用通風裝置予以解決。
6 結論
在工程建設施工中，管道穿越道路的情況時有發生。采取高效、優質的施工方法為降低工程施工成本，是工程建設的一項基本原則。通過施工實踐表明，采用頂管法進行管道穿越公路的施工法是可行有效的，一方面切實能做到保護環境，另一方面施工時不中斷公路交通、不破壞路面，而且施工用時少于開挖公路埋管用時，能夠保證工期且節省投資。我們可以預見隨著頂管施工技術的發展，施工設備不斷改進。未來的管線鋪設技術將以頂管工藝為支撐，頂管技術必定會在相關行業拓展應用，加大推廣頂管施工技術力度不但必要而且勢在必行。
參考文獻：
1：張波,鞏華良,鄔艷.管涵、管道穿越公路頂管施工技術和工藝研究[J].山東交通科, 2007 , (4):48-49.
2：GB 50424- 2007 ,油氣輸送管道穿越工程施工規[S].
相關標簽:
