頂管技術(shù)在市政給水管道施工中的主要技術(shù)應(yīng)用

鄭 婧 廣西綠城水務(wù)股份有限公司，廣西 南寧 530031

頂管施工時(shí)非開挖施工方法的一種，頂管施工解決了市政給水工程對(duì)城市建筑物的破壞和施工過程中對(duì)道路交通的堵塞，能夠有效的穩(wěn)定土層并保護(hù)城市環(huán)境。在城市給水工程建設(shè)時(shí)，由于管道需要通過交通繁忙的人口密集地區(qū)，而且又涉及到許多地面建筑，因此頂管技術(shù)在城市給水管道施工中得到了廣泛的應(yīng)用。

1 頂管施工概述

頂管施工就是借助于頂進(jìn)設(shè)備產(chǎn)生的推力，使管道克服與周圍土壤的摩擦力，并將管道按設(shè)計(jì)坡度頂入土中，實(shí)現(xiàn)管道埋設(shè)的技術(shù)。在頂管施工中，需要借助于主頂油缸和管道間、中繼間等推力，把工具管或者掘進(jìn)機(jī)從工作坑內(nèi)穿過土層推進(jìn)到接收坑內(nèi)吊起，之后將管道埋設(shè)在兩坑之間。頂管施工作為盾構(gòu)施工技術(shù)后發(fā)展的一種地下管道施工方法，在進(jìn)行管道鋪設(shè)時(shí)不需要開挖面層，就能夠有效穿越公路、鐵路、河流以及建筑物完成地下管線鋪設(shè)作業(yè)。

我國頂管施工技術(shù)起步較晚，但經(jīng)過多年的發(fā)展，我國頂管施工技術(shù)很多方面都已經(jīng)達(dá)到了國際一流水平，隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的突進(jìn)，頂管技術(shù)廣泛的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)必然使其獲得更大的發(fā)展空間。但由于我國區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展不均衡，因此應(yīng)用于頂管施工的機(jī)械設(shè)備還相對(duì)較落后，加之行業(yè)人才的缺乏，導(dǎo)致頂管技術(shù)在應(yīng)用時(shí)遇到很多問題。但頂管技術(shù)作為非開挖管道施工技術(shù)的代表，其在我國仍然具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。

2 頂管技術(shù)在市政給水管道施工中施工注意事項(xiàng)

2.1 做好地質(zhì)勘查、保證頂管施工過程中土層穩(wěn)定性

我國的城市多數(shù)都沿河而建，即便不在河邊的城市也距離水系較近，因此市政給水工程的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件沿管線變化較大，在進(jìn)行頂管工程施工前，我們一定要做好工程地質(zhì)勘查工作，確保頂管施工不會(huì)導(dǎo)致土層變化過大引發(fā)城市道路、建筑等地面工程出現(xiàn)損壞。對(duì)于可能在頂管施工過程中出現(xiàn)問題的區(qū)域，需要對(duì)其進(jìn)行加固處理，以防止頂管施工過后地表下沉過大，造成地面沉陷、開裂給地表建筑帶來威脅。

2.2 做好頂管施工過程檢測(cè)，保證工程人員安全

頂管施工時(shí)會(huì)穿過淤泥層，淤泥層的腐爛動(dòng)植物會(huì)生產(chǎn)許多有毒氣體，一旦這些氣體隨著工程施工擴(kuò)散到空氣中，會(huì)給施工人員帶來直接的傷害，甚至直接威脅施工人員的生命，我們?cè)谑┕み^程中要做好工程檢測(cè)，并及時(shí)做好通風(fēng)，保證頂管施工操作過程中有害氣體能夠有效外排，確保施工人員的人身安全。

2.3 做好地面勘探工作，避免工程施工給其他管線帶來破壞

目前的頂管設(shè)備具有探查施工線路上是否存在障礙功能，但為了保證頂管施工不會(huì)給諸如通訊、電力、天然氣等管線造成傷害，做好地面勘探工作仍然是必要的。地面勘探工作能夠有效的預(yù)測(cè)出頂管鋪設(shè)線路上所建設(shè)的管線類型，并在施工時(shí)對(duì)其他管線進(jìn)行有針對(duì)性的避讓或者技術(shù)處理，從而保證公眾的正常生活不會(huì)受到頂管施工影響。

2.4 根據(jù)工程地質(zhì)及工程需要準(zhǔn)確計(jì)算頂進(jìn)推力，合理設(shè)計(jì)中繼間

頂進(jìn)推力計(jì)算是保證頂管施工能夠有效開展的前提，我們?cè)谑┕で耙欢ㄒ鶕?jù)地質(zhì)勘查結(jié)果并綜合工程設(shè)計(jì)對(duì)頂進(jìn)推力進(jìn)行有效的計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算選擇合適的油缸類型和中繼間的分布，另外我們還需要做好工作井的設(shè)計(jì)，并注意根據(jù)計(jì)算的最大定力做好工作井的加固工作，保證頂管施工能夠安全、有效的開展。

3 頂管施工在市政給水工程中的應(yīng)用技術(shù)分析

3.1 頂進(jìn)管及設(shè)備選擇

為了使頂進(jìn)管能夠更好的應(yīng)對(duì)工程地質(zhì)環(huán)境的腐蝕，一般選擇鋼筋混凝土管作為工具管，在頂進(jìn)管設(shè)計(jì)制造時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行完整的應(yīng)力驗(yàn)算和配筋，保證頂進(jìn)管的強(qiáng)度和韌性符合工程設(shè)計(jì)要求。之后我們需要對(duì)頂進(jìn)管的直徑和長度進(jìn)行選擇確定，一般來說首先要根據(jù)工程需要確定頂進(jìn)管的內(nèi)徑，之后再綜合定盡管的受力情況和鋼筋混凝土頂進(jìn)管的韌性確定外徑，一般來說頂進(jìn)管的管徑大于500mm，以方便挖土工人在頂管上作業(yè)。頂進(jìn)管的長度選擇從原理上分析是越長越好，但過長的頂進(jìn)管一旦在施工過程中發(fā)生路線偏移其恢復(fù)難度也較大，另外隨著頂進(jìn)管長度的增加其挖坑、支護(hù)、回填的成本也會(huì)增加，因此我們?cè)谶x擇時(shí)需要進(jìn)行合理的長度選擇。

頂進(jìn)設(shè)備主要包含千斤頂、頂鐵、高壓油泵及運(yùn)土設(shè)備等，在設(shè)備選擇時(shí)我們需要針對(duì)工程需要和頂進(jìn)管的直徑和長度進(jìn)行合理選擇，在施工時(shí)要適當(dāng)調(diào)整這些設(shè)備的規(guī)格、臺(tái)數(shù)以讓其在頂進(jìn)施工中發(fā)揮更好的施工效果。

3.2 頂管施工的準(zhǔn)備工作

頂管施工前的準(zhǔn)備工作包括自動(dòng)控制室、料具間、拌漿棚及拌漿材料堆場(chǎng)、起重設(shè)備、注水系統(tǒng)、管片堆場(chǎng)和棄土坑的布置。頂管進(jìn)、出洞處以及后靠土體加固，可以在后靠土體以及進(jìn)出洞區(qū)域進(jìn)行高壓旋噴樁加固，以確保頂管機(jī)出洞的安全。必須在工作井安裝洞口止水裝置以防止頂進(jìn)管機(jī)進(jìn)、出預(yù)留洞而導(dǎo)致泥水損失，同時(shí)確保不流失頂進(jìn)過程產(chǎn)生的觸變泥漿。

3.3 頂管井的設(shè)計(jì)

頂管井分工作井與接收井兩種，頂管井的建造結(jié)構(gòu)有很多種類，一般使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。工作井的結(jié)構(gòu)形式通常有單孔井和單排孔井。前者形狀有圓形、正方形、矩形等，后者則大多為矩形，它們的結(jié)構(gòu)受力性能由高至低依次為圓形、正方形、矩形。

3.4 頂管施工工藝流程分析

穿墻:打開墻悶板并將工具管頂出井外并安裝止水裝置的過程叫做穿墻。主要技術(shù)施工措施如下:(1)穿墻管內(nèi)填夯壓密實(shí)的紙筋粘土或低強(qiáng)度水泥粘土拌和土，以起到臨時(shí)性阻水擋土作用;(2)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(qiáng)度，工作井工具管穿墻前，對(duì)穿墻管外側(cè)采取注漿固結(jié)措施;(3)穿墻前對(duì)可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析并制定相應(yīng)處理措施;(4)悶板開啟后迅速推進(jìn)工具管，同時(shí)做好穿墻止水。

頂管出洞:頂管出洞就是讓頂管機(jī)和第一節(jié)管子從工作井中破出洞口進(jìn)入土中的過程，在進(jìn)行頂管出洞時(shí)施工人員要尤其注意避免安全事故發(fā)生，并注意管子不要因?yàn)槭芰?yán)重出現(xiàn)問題。為了保證管子在出洞過程中不會(huì)出現(xiàn)問題，可以采用工具管來處理，另外為了確保出洞的安全，在頂進(jìn)工作井、接收工作井外側(cè)采用注漿加固對(duì)土體進(jìn)行改良。

注漿減阻:為了減小管材與土壤的摩擦阻力，我們可以采用注漿工藝提高頂距，注漿減阻用到的主要材料是膨潤土和水，當(dāng)膨潤土和水混合后，會(huì)形成凝狀流動(dòng)狀態(tài)的潤滑層，這種材料夾在管外殼和土壤之間能夠大大降低管節(jié)的推進(jìn)的摩擦阻力，從而提高管子推進(jìn)距離，這種泥漿凝結(jié)后還能夠有較好的穩(wěn)定，對(duì)管壁還能起到保護(hù)作用，為了獲得更好的減阻效果，我們還可以在制漿過程中加入例如純堿、纖維素CMC以及緩凝劑等材料。

頂進(jìn)糾偏:當(dāng)頂管位置偏移時(shí)導(dǎo)致管子不能合攏，需要進(jìn)行糾偏，糾偏有超挖糾偏、頂木糾偏、千斤頂糾偏三種方法，超挖糾偏針對(duì)偏差為1～2cm 時(shí)可以采用，是利用在偏向反側(cè)超挖形成阻力從而使管子回到正確位置。頂木糾偏一般應(yīng)用于偏差大于2cm 時(shí)，一般在超挖糾偏不起作用時(shí)也會(huì)使用這種方法，這種方法使用圓木或者方木一端頂在管子偏向的另一側(cè)管壁上，另一端斜撐在墊有鋼板或木板的管前土壤上，支頂牢固后則可以頂進(jìn)，利用頂進(jìn)時(shí)斜支撐產(chǎn)生的阻力，使頂管得以校正。千斤頂糾偏的方法與頂木糾偏方法相同，只是在頂木上用小型千斤頂強(qiáng)行將管慢慢移位校正。

綜上所述，頂管施工技術(shù)的好壞，會(huì)直接影響市政給水工程的質(zhì)量，市政給水工程作為民生工程的重要項(xiàng)目，其保證了人們生產(chǎn)和生活的正常用水需要。在城鎮(zhèn)化進(jìn)程推進(jìn)過程中，保證給水管道的施工質(zhì)量，是城市得以健康發(fā)展的重要前提。頂管技術(shù)在市政給水工程中的應(yīng)用，不僅給城市街道帶來的環(huán)境影響小，由于其不需要大挖大建，因此還能有有效保證城市的交通和地面建筑不受影響。頂管技術(shù)在城市建設(shè)過程中，必將以其技術(shù)優(yōu)勢(shì)贏得更廣闊的發(fā)展空間。

［1］魏綱.頂管工程技術(shù)［M］.化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

［2］周先桂，潘承猛，莫培華.頂管施工在市政道路給排水管道中的應(yīng)用研究［J］.企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2011(16).