刘振华 蒋正球 石 雷
(1.中建五局土木工程有限公司，湖南长沙 410004; 2.东北大学资源与土木学院，辽宁沈阳 110819)
0 引言
近些年来，随着城市的快速发展，市政工程越来越多。市政工程的质量和安全对于居民的生活和工作、工业生产等起着十分重要的作用，尤其是被称为“生命线”工程的输水管线工程，更是起着不可替代的作用。所以市政输水管线的施工质量就显得尤为重要。由于管线工程具有线路长等特点，所以其跨越的地域范围比较广，遇到的地质环境也比较复杂，特别是需要穿越一些公路、桥梁等既有建筑物，这时就需要选择科学合理的施工工艺。
本文依托鲅鱼圈输水管线工程，分析管线穿越公路时不同工艺的优缺点，详细介绍本工程施工工艺，可供类似管线工程参考。
1 泥水平衡顶管法原理
1.1 泥水平衡顶管法原理
通常把用水力切削泥土，采用机械切削泥土而采用水力输送弃土，同时有的利用泥水压力来平衡地下水压力和土压力的这一类顶管形式都称为泥水平衡顶管施工［1］。
泥水平衡顶管法的基本原理就是在掘进机的泥水舱充满含有一定量的粘土的具有一定相对密度的泥浆水，并且对它施加一定的压力，这样的结果就是泥浆水在挖掘面上形成泥膜，可以防止地下水的渗透，还可以平衡地下水压力的同时平衡土压力。基于泥水平衡原理，在市政管道施工实际工程中严格控制土压和顶进速度非常关心。避免不必要的诱发灾害发生。
1.2 泥水平衡顶管法施工关键
“低速顶进，压住机头，克服上翘，防止地面隆起”是实现安全顶进的关键［2］。所以对其施工过程中的关键技术控制至关重要，其中的关键技术如下:土压力和推进速度是互相制约的，通过调节推进速度来控制土压力。采用注浆减阻，从而达到改良土质和降低顶力的效果，实现安全顶进。
操作员熟练操作和及时排查设备故障、清除地下障碍物等都是影响泥水平衡顶管法施工效果的因素。一定要按技术规程操作，保证施工质量。
2 工程概况及施工环境
2.1 工程概况
本工程为营口市鲅鱼圈区大伙房输水配套工程(BT项目)——新建一座配水厂，配水规模10.0万m3/d，占地2.134 3 hm2，其中新建容积为1 m3的清水池2座，加压泵站1座，办公楼及附属用房3 000 m2，配水管道工程DN600 mm～DN1 100 mm的城市配水管网19.6 km。管线工程按逆水流方向(末端至起端)分成A段，B段，C段及D段。其中A段为青龙山大街段(红海河南600 m至鱼跃龙腾广场北500 m)、B段为青龙山大街至水厂段(鱼跃龙腾广场北500 m至水厂，途经青龙山大街、沙河大街、北一路及平安大街至水厂)、C段为平安大街段(黄河路至北一路段)及D段为平安大街段(滨湖南路至北一路段)。
2.2 施工环境
鲅鱼圈区位于辽东半岛中部的渤海之滨，坐落在营口市南端50 km，北距沈阳210 km，南距大连170 km。施工地段位于青龙山大街非机动车道，平安大街、沙河大街、北一路干道一侧，交通方便。
管道铺设段地形多为低山地带，地势起伏较小，多为亚粘土结构，有部分岩石、淤泥基础，地面标高为15 m～26 m，管线经过地段地层较为复杂。地下水多属上层滞水，地下水含量并不丰富，仅在局部地段有地表水径流区水量偏大。
3 施工工艺比选
市政管线工程被称为“生命线”工程，施工质量对于整个工程质量起着十分重要的作用，特别是当管线穿越公路等原有结构物时，所以就需要选择科学合理的施工工艺。
管线穿越公路的施工工艺主要有明挖法和顶管法两种，下面就详细介绍两种施工工艺的优缺点，最后根据施工工艺的特点，并结合施工环境等因素选择一种科学合理的施工工艺。
1)明挖法。明挖法是先从地表向下开挖基坑或堑壕，直至设计标高，再在开挖好的预定位置灌注地下结构，最后在修建好的地下结构周围及其上部回填，并恢复原来地面的一种地下工程施工方法［3］。明挖法的优缺点如下:
明挖法具有施工简单、快捷、经济、安全的优点，属于成熟工艺，城市地下隧道式工程发展初期都把它作为首选的开挖技术。但其也有不容忽视的缺点，对周围环境的影响较大，需要较大的施工场地，阻碍交通，路面恢复慢，路面破坏后无法恢复原貌［4］。
2)顶管法。顶管法是直接在松软土层或富含水松软地层中敷设中、小型管道的一种施工方法［5］。另外一种定义是:顶管法是地下管道穿越铁路、道路、河流或建筑物等各种障碍物时采用的一种暗挖式施工方法［6］。顶管法的优缺点如下:
优点:a.可以穿越障碍物。b.无建设公害少，文明施工程度比开槽施工高。c.设备少、工序简单、工期短、造价低、速度快。d.对交通的干扰少，无需隔断交通。
缺点:a.一旦管线发生偏移，纠偏困难。b.地下施工，有发生坍塌的可能。
因为C0+758～C0+892需穿越金港路，平安高架桥横跨金港路且与管线路线平行，再对上面两种方法进行比较，在综合了工程进度、工程造价和施工安全等因素后，工程技术人员和相关专家决定采用顶管法。
在选择了施工工艺后，具体的施工工序为:工作井施工→设备安装→管吊装就位→施工准备→开机顶进→测量控制及纠偏→废泥外运→施工下一节→回收掘进机头→结束。
场地位于鲅鱼圈市东部。设计管线线路需要穿越金港路，车辆与行人较多，经调查发现，金港路一侧已有敷设的管线，并且与拟敷设管线平行的一架高架桥跨越金港路，该高架桥与拟敷设管线路线仅10 m远。
综合场地地理位置、土质条件、沟槽开挖等，施工总平面图见图1，剖面图见图2。
图1 施工总平面图（单位：m）
4 主要技术措施
4.1 方案特点
本沟槽支护具有如下特点:1)顶管埋深深度较深，埋深最深处为6.5 m;2)顶进距离较长，顶管长度约为134 m;场地地基土质以粉土为主;3)与其他顶管项目的条件相比，本工程周边环境条件较复杂。
结合本工程上述特点，根据“安全、经济、方便施工”的原则，为确保不影响金港路的路面安全，采用Ⅲ型D1 500钢筋混凝土套管顶管的方式完成顶管段施工。
图2 施工剖面图（单位：m）
4.2 施工测量
本工程顶管段管线段全长134 m，整个管线段为直线段，为保证工程的放样及高程准确，根据工程特点，拟采取如下测量方案:
测量设备设置:设置测量组一组，配备全站仪、水准仪各1台，根据所设置坐标控制网，直接测放顶管的平面位置。
4.3 施工要求
严格按有关施工规范及验收规范要求施工，严格按图施工，发现问题及时与设计院联系。
5 结语
本文对顶管法进行了简单的表述，在管线需要穿越原有结构物时，顶管法相对于明挖法的整体优势就十分明显，在经济效益、环境影响、阻塞交通和占用施工场地上表现得尤为突出。
顶管法在鲅鱼圈输配水管线工程中，在施工过程中不仅保证了交通正常，而且未对平安高架桥的稳定性产生任何影响。本次顶管法的成功应用，为以后类似工程提供了借鉴。
［1］ 胡远辉，邓继华.两种顶管工法在市政工程中的应用［J］.重庆建筑，2008(5)：34-37.
［2］ 刘永生.低覆土厚度下顶管法施工存在的问题及对策［J］.施工技术，2011，3(40)：97-99.
［3］ 陶龙光，刘 波，侯公羽，等.城市地下工程［M］.北京：科学出版社，2011.
［4］ 张 浩.非开挖技术在城市给排水管道施工中的应用［J］.安装，2009(9)：27-29.
［5］ 张 彬，郝凤山.地下工程施工技术［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2009.
［6］ 刘宪华.绥化市政供水管线顶管法穿越障碍物施工技术［J］.黑龙江水利科技，2009，3(36)：65-129.
