非開挖頂管技術(shù)在市政排水管線施工中的應(yīng)用

趙東峰

摘 要：隨著社會主義市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國市政工程事業(yè)發(fā)展也取得了不錯的成績。作為市政道路工程建設(shè)的重要技術(shù)之一，非開挖頂管技術(shù)施工是否符合施工要求，對其發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。為提高市政排水管線工程施工質(zhì)量，必須建立與完善其施工技術(shù)體系，選用科學(xué)有效的技術(shù)進行施工。在提升非開挖頂管施工技術(shù)水平的同時，施工單位應(yīng)規(guī)范施工流程，做好各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制工作，才能為市政排水管線施工整體質(zhì)量的提升提供可靠的保障。文章主要對非開挖頂管技術(shù)的概況、市政排水管線施工中非開挖頂管技術(shù)的施工準(zhǔn)備、施工流程進行了分析與探究。

關(guān)鍵詞：非開挖頂管技術(shù)；市政工程；排水管線施工；概況；施工準(zhǔn)備

中圖分類號：TU992.05 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）24-0044-02

作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的主要構(gòu)成部分，地下管線是一個城市生存、發(fā)展的主動力。鋪設(shè)地下管線的質(zhì)量，對城市經(jīng)濟建設(shè)與現(xiàn)代化水平的提升具有重要意義。隨著我國城市化發(fā)展水平的提升，城市管道網(wǎng)線規(guī)劃已經(jīng)無法適應(yīng)城市發(fā)展的需求，尤其是市政工程排水管線鋪設(shè)往往存在諸多問題，為有效提升市政工程的質(zhì)量，部分單位為降低成本，都會選用"挖槽鋪管法"進行排水管線施工。但這種方式必須在地表無建筑物、河流等情況下，才能進行地下管線的鋪設(shè)，其不僅會對原有路面、建筑物質(zhì)量造成極大的損壞，在開挖施工中，還會產(chǎn)生極大的噪音，并嚴(yán)重影響道路交通與沿線居民生活，為此，非開挖頂管技術(shù)因其經(jīng)濟性良好、環(huán)境、交通影響小，在市政排水管線施工中得到了廣泛地應(yīng)用與推廣。

1 非開挖頂管技術(shù)的概況

二十世紀(jì)八十年代，現(xiàn)代非開挖頂管施工技術(shù)在發(fā)達國家興起并形成新的產(chǎn)業(yè)，該技術(shù)對鋪設(shè)、更換及修復(fù)傳統(tǒng)地下管線具有重要意義。與其他技術(shù)的對比，見表1。非開挖頂管技術(shù)對環(huán)境、交通影響較小，并具有較高經(jīng)濟性，在市政排水工程中得到了廣泛的應(yīng)用。

非開挖技術(shù)是指利用導(dǎo)向、定向鉆進等途徑，在地表極小部分開挖的情況下，對地下各種管線進行敷設(shè)、更換及修復(fù)的施工新技術(shù)，該技術(shù)具有較小的地表干擾性。頂管技術(shù)作為非開挖技術(shù)的重要組成部分，其主要應(yīng)用于市政工程，相比開挖埋管技術(shù)，非開挖頂管技術(shù)可以深入地下作業(yè)。其作業(yè)原理為：工作井垂直地面進行制作，隨后把水泥、鋼制管道利用高壓液壓千斤頂向地下頂入。在面層不開挖的情況下，進行公路、地下管線的穿越。頂管施工的主要推力包括：主頂油缸、管道中繼間等。該技術(shù)的應(yīng)用，可對埋設(shè)管道施工中對沿線建筑物與交通的影響力降到最低，在土層穩(wěn)定與保護環(huán)境發(fā)揮著積極的作用。特別是在市政工程交通量大、人口眾多及建筑物、地下管線繁雜的情況下，得到了廣泛地應(yīng)用與推廣。

2 市政排水管線施工中非開挖頂管技術(shù)的施工準(zhǔn)備

2.1 頂進管的選擇

一般選用鋼筋混凝土管作為市政排水管線施工的頂進管，鋼管一般用于沒有腐蝕需求的情況下。嚴(yán)格按照鋼筋混凝土標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)定確定鋼筋混凝土管的規(guī)格設(shè)計、配筋與應(yīng)力驗算。

按照工程性質(zhì)及需求，對頂進管內(nèi)徑進行確定。外徑可嚴(yán)格遵循頂進管受荷載的情況進行確定，并對混凝土管的配筋、壁厚進行確定。因頂管工作面施工必須與人工方式相配合，要求其管內(nèi)徑在500 mm以下。

頂進管長度直接影響著頂管的可控性與經(jīng)濟性。將長管應(yīng)用到直線推頂施工中，可降低裝管次數(shù)，以此提升施工效果。但在不斷增加管長度的同時，如與原定路線出現(xiàn)偏離現(xiàn)象，將加大恢復(fù)的難度。通常情況下，當(dāng)L/D（長度為L，管徑為D）在1.10以下或等于1.10時，通常選用短管進行施工；當(dāng)L/D等于1.15時，通常選用標(biāo)準(zhǔn)管進行施工；當(dāng)L/D大于或等于2.10時，可選用長管作為頂進管。

2.2 頂管施工準(zhǔn)備

起重設(shè)備、自動控制室、料具間及注水系統(tǒng)等為現(xiàn)場平面總體布置內(nèi)容。并將發(fā)射架、頂管機、千斤頂?shù)仍O(shè)備合理安裝到始發(fā)工作井內(nèi)，并將下井扶梯設(shè)置在工作井邊側(cè)，為施工人員提供便利。為增加頂管機出洞的安全性，必須選用高壓旋噴樁對土體、進出洞相應(yīng)范圍進行加固。為避免泥水流失現(xiàn)象出現(xiàn)在頂管機進出預(yù)留洞位置，必須將止水裝置安裝在工作井內(nèi)。

3 市政排水管線施工中非開挖頂管技術(shù)的施工流程

市政工程是關(guān)系到國民經(jīng)濟增長的重要工程，隨著我國市政排水管線發(fā)展建設(shè)要求的不斷提高，因大氣因素與行車荷載的直接作用，往往會出現(xiàn)各種質(zhì)量問題。為此，只有重視其施工流程，選用與之相適應(yīng)的施工方式，才能提升施工質(zhì)量，才能為市政排水管線建設(shè)提供可靠的技術(shù)支撐。

3.1 工程案例

某排水工程，居民區(qū)分布于其管線兩側(cè)，管線中心與建筑物外側(cè)之間的距離為12 m。該工程頂管的總長度為514 m，管節(jié)外徑為2 640 mm，其內(nèi)徑為2 200 mm，管節(jié)長度為2 400 mm，最大控制距離為189 m，該頂管施工段無坡度，管頂覆土厚度為4.3 m。選用土壓平衡式多刀盤頂管機（該機的外徑長度為2 640 mm）進行頂管施工，最大后頂力為1400 t。因管道施工具有較大的復(fù)雜性，可選用天然橡膠制成鍥型橡膠圈。

3.2 市政排水施工中非開挖頂管技術(shù)的施工流程

3.2.1 測量放樣與井下、地面設(shè)備安裝

頂管軸線與設(shè)備安裝標(biāo)高等都是測量放樣的內(nèi)容，利用井下投點、后視點精度的確定，可對頂管軸線放樣精度進行有效控制。在安裝井下設(shè)備時，設(shè)備安裝部件包括：導(dǎo)軌、千斤頂?shù)?。安裝施工中，軸線確定必須嚴(yán)格遵循相關(guān)測量規(guī)定，確保操作符合施工要求。為防止標(biāo)高人為誤差的產(chǎn)生，應(yīng)降低軸線安裝量。安裝地面設(shè)備時，其設(shè)備包含：起吊設(shè)備、主頂泵站等，施工時，必須嚴(yán)格按照現(xiàn)場具體情況，進行合理設(shè)置，并與頂管軸線存在一定的距離。

3.2.2 頂管機下井與出洞

通過起吊設(shè)備將頂管機吊入安裝好的導(dǎo)軌上，臨時千斤頂安裝后，應(yīng)和頂管機連接的管線相連。必要的安全措施應(yīng)在頂管出洞前進行，如軟眼位置在工作井施工中，可進行相應(yīng)墻體的澆筑，應(yīng)確保該墻體具有較高的強度及可對洞口外水土壓力產(chǎn)生抵抗作用，向出口器放入頂管機后，可對墻上的出洞進行直接切割與封堵。同時，還可以將部分鋼封門安裝在工作井軟眼位置，以此起到加固洞口外土體及地下水位降低的作用。在打開洞口后，對土體自身的穩(wěn)定性及牢固性進行加固。如頂管出洞沒有地下水，可將一定量的鋼板樁打在洞口外部，進而對打開洞口后出現(xiàn)的土壓力加以抵抗。在打開洞口后，出口器內(nèi)進入頂管機時，可拔出鋼板樁，隨后不斷頂進。

3.2.3 正常頂進控制

正常頂進施工中，應(yīng)利用頂速控制、出土控制，使土倉內(nèi)壓力與機頭水土壓保持一種動態(tài)平衡狀態(tài)。如土質(zhì)出現(xiàn)改變，必須按照土質(zhì)具體情況，合理調(diào)整頂管機參數(shù)。

①合理布置中繼站。應(yīng)充分考慮井內(nèi)總站頂力與管線頂進時的最大摩擦力。施工過程中，由于頂管內(nèi)中繼站具有較高運動頻率，必須確保其密封件性能符合施工要求。

②頂進編制控制。按照監(jiān)控屏內(nèi)頂管機偏位情況，操作人員可及時將頂管機頭內(nèi)的糾偏系統(tǒng)啟動，同時做好處理工作。施工過程中，必須與頂頭偏位、后續(xù)管節(jié)縫等充分結(jié)合。如頂管為曲線形式，地面控制系統(tǒng)無法對頂管機偏位信號接收時，應(yīng)指派相關(guān)負(fù)責(zé)人員及時監(jiān)控管道，并將糾偏調(diào)控結(jié)果上報。

3.2.4 頂管機進洞、起吊及轉(zhuǎn)移

在洞口位置放置頂管機時，必須依據(jù)洞口位置的具體情況、地質(zhì)條件及地下水文狀況進行相關(guān)措施的選擇。在確保施工安全的前提下，指派施工人員及時除去軟眼封門，隨后不斷頂進，直至頂管機進入接收機內(nèi)，最后將機頭與管道的連接解除。

3.2.5 洞口密封處理、管道修補及驗收

在井中進行頂管機轉(zhuǎn)移，并徹底清理洞口，根據(jù)安裝軌道，進行止水設(shè)備的安裝，洞口封閉可利用混凝土澆筑的方式進行施工。在完成該段管道施工后，必須先清理管道，在回填管縫，并補襯、修補施工受損位置。隨后驗收管道，確保管道軸線位置不出現(xiàn)任何誤差、回填管縫施工效果良好等。選用"F"型鋼筋混凝土頂管作為該工程的方式，密封時可選用橡膠圈。在混凝土管內(nèi)埋設(shè)鋼套，可對其剛度進行有效提升，并確保變形現(xiàn)象不出現(xiàn)在運輸過程中。與此同時，焊接其和管內(nèi)鋼筋骨架，當(dāng)頂進管端位置混凝土?xí)r，如產(chǎn)生受壓情況，可起到約束保護管端混凝土的作用。

4 結(jié) 語

綜上所述，作為市政施工中一種非開挖掘進式技術(shù)，頂管技術(shù)的特點為對附近環(huán)境影響小或無影響，施工不需要較大的場地及噪音污染低等。在市政排水管線施工中，非開挖頂管技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對其發(fā)展具有關(guān)鍵性的作用。施工單位為提升市政排水管線施工質(zhì)量，必須重視非開挖頂管技術(shù)，根據(jù)施工現(xiàn)場具體情況，選擇頂進管，確保其長度、直徑等符合施工要求。在做好施工準(zhǔn)備工作的前提下，規(guī)范施工流程，實現(xiàn)市政工程建設(shè)的社會效益與經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1] 王萌萌，姚守勤.非開挖頂管技術(shù)在市政排水管道施工中的應(yīng)用[J].技術(shù)與市場，2015，（1）.