頂管技術(shù)在城市給排水管道建設(shè)中的應(yīng)用研究

孟兆志

（哈爾濱供排水集團有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150076）

1 頂管施工的特點

根據(jù)頂管技術(shù)在操作上的特性，我們又將其成為非開挖管道敷設(shè)技術(shù)，作為非開挖技術(shù)的代表，它在具備無需開挖路面就可以穿越地面建筑物和地下錯綜復(fù)雜的地理環(huán)境就能鋪設(shè)管道的優(yōu)點的同時，還具有施工噪音小、粉塵少等技術(shù)優(yōu)勢。是一種既經(jīng)濟又環(huán)保的且施工效率快的技術(shù)工藝。在國內(nèi)大部分的市政工程尤其是給排水管道的整修和鋪設(shè)工程中大都采用此技術(shù)。在具體的施工作業(yè)中，通過頂管技術(shù)我們可以大大縮小施工面積，同時不會影響到地面道路的交通運營，施工過程中的噪音小、震動小，將對附近居民生活的影響降到最低，現(xiàn)有的地下管線和路面構(gòu)筑物不會影響到工程的施工進行，還可以安全穿越鐵路、公路、河流、建筑物，大大減低了因為地下給排水管道工程而產(chǎn)生的拆遷數(shù)量，這樣在一定程度上降低了工程造價。當(dāng)然，頂管技術(shù)的施工難度是比較大的，在工程開始前還需要掌握豐富的當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)勘探資料和工程地質(zhì)材料。

2 頂管技術(shù)施工應(yīng)用分析

2.1 頂進管的選擇

頂進管的材質(zhì)選擇一定要嚴(yán)謹(jǐn)。現(xiàn)在施工作業(yè)中大多數(shù)會選擇使用鋼筋砼管，鋼管一般不被使用，除非工程中對腐蝕沒有要求。鋼筋砼管的規(guī)格設(shè)計、配筋和應(yīng)力驗算應(yīng)遵守有關(guān)鋼筋砼的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程，特別是有關(guān)鋼筋砼管的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程。

頂進管直徑也有具體要求。不同的工程性質(zhì)和作業(yè)內(nèi)容，頂進管的直徑也不盡相同，先確定內(nèi)徑，頂管的外景是根據(jù)頂進管在定金作業(yè)中受到的荷載來確定的。一般來說，還要將地面的工人挖土作業(yè)的受力考慮進去，所以，頂進管的內(nèi)徑必須在500mm以上。在一定程度上，頂進管的長短會直接影響到頂管過程的可控性和經(jīng)濟性。在進行直線推頂時，我們一般都使用長管，這樣就在一定程度上降低了裝管的次數(shù)，但是，它也有缺陷，其缺陷是隨著管子的不斷的增長，一旦頂進管偏離了設(shè)定的頂進路線，若要恢復(fù)正確的路線就比較困難。而短管則相對容易恢復(fù)正確路線。

2.2 頂管施工的前期準(zhǔn)備

在進行頂管施工之前，要布置好施工所需的物品及設(shè)備，比如起重設(shè)備、自動控制室、料具間、管片堆場、拌漿棚及拌漿材料堆場、注水系統(tǒng)、棄土坑等。同時還要在始發(fā)工作井內(nèi)安裝發(fā)射架、頂管機、前頂鐵、主推千斤頂、反力架等頂進設(shè)備，以及安裝下井扶梯。為后期施工做準(zhǔn)備。

頂管機出洞的安全極其重要，我們必須保證附近的土體已經(jīng)被牢牢的加固，此時我們可以使用高壓旋噴樁對洞口附近的土體進行作業(yè)使之牢固。同時在工作井安裝洞口止水裝置用來保持預(yù)留洞附近的水土，還能夠保證觸變泥漿不會在日后的作業(yè)中白白流失。

2.3 頂管施工的工藝

頂管施工的施工原理是預(yù)先準(zhǔn)備好的工程構(gòu)造物在一些頂進設(shè)備中被緩緩頂進到預(yù)定位置以完成工程設(shè)計的建筑主體，如涵洞等。在施工前，需要按照工程需要將工作井和接收井設(shè)置在合適的管段之間，工作井內(nèi)還要配置推力設(shè)備才能把導(dǎo)軌上的頂管機頭推入土體，鋼筋混凝土管在機頭的帶領(lǐng)下不斷向前頂進，而前進中產(chǎn)生的土體將被通過工作井運出地下，至此，管道鋪設(shè)作業(yè)結(jié)束。

如何設(shè)計實用性強的頂管井。頂管井的建造結(jié)構(gòu)一般采用鋼筋混凝土，分為工作井和接收井。 其中，工作井的結(jié)構(gòu)形式分為圓形、正方形或者矩形的單孔井和多數(shù)為矩形的單排孔井，按其結(jié)構(gòu)的受力性能以圓形受力能力最高，正方形次之，矩形的受力能力最差。工作井按雙向頂進設(shè)計，接收井間置其中，間距與設(shè)計檢查井的相同，施工完成后還要構(gòu)建檢查井。

2.4 頂管施工工序

2.4.1 穿墻：打開穿墻悶板將工具管頂出井外，并安裝穿墻止水裝置，主要技術(shù)施工措施如下：a穿墻管內(nèi)填夯壓密實的紙筋粘土或低強度水泥粘土拌和土，以起到臨時性阻水擋土作用；b為確保穿墻孔外側(cè)一定范圍內(nèi)土體基本穩(wěn)定并有足夠強度，工作井工具管穿墻前，對穿墻管外側(cè)采取注漿固結(jié)措施；c穿墻前對可能出現(xiàn)的問題進行分析并制定相應(yīng)處理措施；d悶板開啟后迅速推進工具管，同時做好穿墻止水，本工程采用止水法蘭加壓板，中間安入20mm厚的天然優(yōu)質(zhì)橡膠止水板環(huán)，要求具有較高的拉伸率和耐磨性，借助管道頂進帶動安裝好的橡膠板形成逆向止水裝置，應(yīng)防止因穿墻管外側(cè)的土體暴露時間過長而產(chǎn)生擾動流變。

2.4.2 頂管出洞：所謂頂管出洞是指頂管機和第一節(jié)管子從工作井中破出洞口封門進入土中。它是頂管技術(shù)中的關(guān)鍵工序，同時也是事故多發(fā)的一道工序。為防止管線出現(xiàn)偏斜，應(yīng)采取工具管調(diào)零，在工具管下安裝支撐設(shè)施，一旦出現(xiàn)下跌狀況即刻用主頂油缸進行糾偏，工具管出洞前預(yù)先設(shè)定一個初始角彌補下跌等措施。

2.4.3 注漿減阻：用壓注觸變泥漿填充管道周圍的空隙，這樣就在管道的外層添加了一層保護膜，可以在一定程度上降低地面沉降，減輕在頂管作業(yè)中前進的阻力，具體到作業(yè)中，應(yīng)當(dāng)先對機頭的尾部壓漿，作業(yè)要與頂進作業(yè)同時進行，此外，要針對在作業(yè)進程中損失掉的泥漿進行補充，比如在中續(xù)間和混凝土管道的適當(dāng)位置。

2.4.4 頂管糾偏：當(dāng)機頭偏離設(shè)計軸線時糾偏千斤頂會改變機頭端面的方向，從而使得頂進的管道能夠按照預(yù)先設(shè)定好的線路進行作業(yè)。利用四臺糾偏千斤頂進行糾偏，在糾偏時的動作要小，通過多次數(shù)的微調(diào)來完成糾偏作業(yè)。在機頭的行進靠左時則左伸右縮。當(dāng)高程和機頭方向都有偏差，糾偏時首先糾正偏差明顯的。如果頂管的機頭出現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)狀況，可在管內(nèi)的相反方向增加壓重塊。

結(jié)語

頂管技術(shù)在國內(nèi)的地下管道整修和鋪設(shè)中發(fā)揮了顯著的良好效果，充分證明了頂管技術(shù)在技術(shù)方面的優(yōu)勢，它比傳統(tǒng)的挖掘技術(shù)大大降低了施工成本和對周邊地區(qū)交通的影響，改變了過去因整改地下管道而亂挖的形式，所以，我們要努力普及頂管技術(shù)的運用。

[1][德]馬·謝爾勒著，漆平生，楊順喜，李周譯.頂管工程[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社.1983.

[2]給水排水管道工程施工及驗收規(guī)程[S].中華人民共和國建設(shè)部發(fā)布.1997.