淺談排水管道頂管施工技術(shù)

【摘要】頂管施工工藝能夠減少在施工時(shí)對(duì)城市交通的影響，在市政工程中有廣泛應(yīng)用，本文就排水管道頂管施工的定義及優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，并對(duì)施工工藝進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】排水管道施工 頂管施工技術(shù)

一、引言

在排水管道頂管施工過(guò)程中，要選擇合適的施工方法，最大程度地減少排水管道頂管施工對(duì)鋪設(shè)排水管道的影響，減少對(duì)城市道路交通的影響。針對(duì)排水管道頂管施工中存在的問(wèn)題，積極采取有針對(duì)性的措施，不斷完善和改進(jìn)施工技術(shù)和施工工藝，掌握排水管道頂管施工中的注意事項(xiàng)，確保排水管道頂管施工的順利進(jìn)行。

二、頂管施工技術(shù)的定義及優(yōu)點(diǎn)

1.頂管施工技術(shù)的定義

頂管施工就是非開(kāi)挖施工方法，是一種不開(kāi)挖或者少開(kāi)挖的管道埋設(shè)施工技術(shù)。頂管法施工就是在工作坑內(nèi)借助于頂進(jìn)設(shè)備產(chǎn)生的頂力，克服管道與周圍土壤的摩擦力，將管道按設(shè)計(jì)的坡度頂入土中，并將土方運(yùn)走。一節(jié)管子完成頂入土層之后，再下第二節(jié)管子繼續(xù)頂進(jìn)。其原理是借助于主頂油缸及管道間、中繼間等推力，把工具管或掘進(jìn)機(jī)從工作坑內(nèi)穿過(guò)土層一直推進(jìn)到接收坑內(nèi)吊起。管道緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后，埋設(shè)在兩坑之間。

2.頂管施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

頂管施工技術(shù)是一種非開(kāi)挖管道敷設(shè)技術(shù)，它不需要開(kāi)挖表面土層，就能夠直接穿越地面建筑物、地下管線以及公路、河道等，與開(kāi)挖管道敷設(shè)技術(shù)相比，其投資與工期將大大節(jié)省。總結(jié)起來(lái)，頂管施工技術(shù)主要具有以下四個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：第一，施工面由線到點(diǎn)，占地面積較小。第二，地面活動(dòng)基本不受施工的影響，對(duì)于交通的干擾甚小。第三，施工的噪音和震動(dòng)較低，對(duì)于居民生活環(huán)境的干擾較小，不影響現(xiàn)有管線以及建筑物的使用。第四，能夠在較深的地下或者水下敷設(shè)管道，可以安全穿越鐵路、河流、地面建筑物等。

2.1頂進(jìn)用管

頂管掘進(jìn)機(jī)是頂管用的主要設(shè)備，是決定頂管成敗的關(guān)鍵所在，它總是安放在所頂管道的最前端。在手掘式頂管施工中是不用頂管掘進(jìn)機(jī)而只用一只工具管。不管哪種形式，頂管掘進(jìn)機(jī)的功能都是取土和確保管道頂進(jìn)方向的正確性。鋼筋混凝土管是頂管中使用得最多的一種管材。按它的生產(chǎn)工藝可分為離心管、立式振搗管和懸輥管三大類，按其接口形式可分企口（丹麥管）、平接口（T 型）和 F 型接口三種。在鋼筋混凝土管中，還有采用玻璃纖維進(jìn)行加強(qiáng)的管道和用鋼板進(jìn)行加強(qiáng)的管道。單管節(jié)的頂進(jìn)管是鋼管，它的接口都是焊接成的，施工完工以后變成一根剛性較大的管道。它的優(yōu)點(diǎn)是焊接接口不易滲漏，缺點(diǎn)是只能用于直線頂管，而不能用于曲線頂管。除此之外，鑄鐵管、硬塑料管（PVC、PE）、玻璃鋼管和復(fù)合管等也可用于頂管。

2.2土壓力控制

在頂管開(kāi)始徐徐推進(jìn)后，刀盤前的土壓力便會(huì)慢慢上升，當(dāng)土壓力升到大于控制土壓力P時(shí)，停止推進(jìn)，刀架回縮，減小切削土量。只要把推進(jìn)速度調(diào)節(jié)到與排土量相符，則可保持土壓力為恒值。但在實(shí)際推進(jìn)過(guò)程中，不可能完全處于上述理想狀態(tài)，如推進(jìn)速度快于排土速度，操作上采取推推停停，間斷式向前推進(jìn)。

2.3輸土裝置

輸土裝置隨頂進(jìn)方式的不同而不同。在手掘式頂管中，大多采用手推車出土；在土壓平衡式頂管中，有蓄電池拖車、砂泵等方式出土；在泥水平衡式頂管中，都采用泥漿泵和管道輸送泥水。

2.4淺層頂管時(shí)土體移動(dòng)的分析計(jì)算

由于大直徑頂管施工時(shí)在地下開(kāi)挖引起卸載，雖然后續(xù)管節(jié)起到支撐作用，但開(kāi)挖時(shí)開(kāi)挖面四周的土體因應(yīng)力松弛已向開(kāi)挖面和隧洞空間膨脹，仍會(huì)引起地層損失。以前有學(xué)者認(rèn)為，對(duì)于粘性土，可近似地認(rèn)為所有的地層損失均表現(xiàn)為地面沉降。但從軟土地層頂管工程的實(shí)踐看，土體的移動(dòng)形式是復(fù)雜的，其運(yùn)動(dòng)既有豎向分量（沉降或隆起），也有水平分量，其中水平分量包括土體沿頂管軸線方向的運(yùn)動(dòng)。

2.5地面起吊設(shè)備

地面起吊設(shè)備最常用的是門式行車，它操作簡(jiǎn)便、工作可靠，不同口徑的管道應(yīng)配不同噸位的行車。它的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)移過(guò)程中拆裝比較困難。汽車式起重機(jī)和履帶式起重機(jī)也是常用的地面起吊設(shè)備。它們的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)移方便、靈活。

2.6測(cè)量和校正系統(tǒng)

頂管過(guò)程中，每隔一定時(shí)間（一般是每頂進(jìn) 1m）應(yīng)測(cè)量標(biāo)高和中心線一次。發(fā)現(xiàn)偏差時(shí)，除及時(shí)校正外，還應(yīng)每頂進(jìn)一個(gè)行程后，正式測(cè)量校正一次。使用得最普遍的測(cè)量裝置是經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀。經(jīng)緯儀用來(lái)測(cè)量管道的左右偏差，水準(zhǔn)儀用來(lái)測(cè)量管道的高低偏差。在機(jī)械式頂管中，大多使用激光經(jīng)緯儀，即在普通經(jīng)緯儀上加裝一個(gè)激光發(fā)射器，激光束打在掘進(jìn)機(jī)的光靶上，觀察光靶上光點(diǎn)的位置就可判斷管的上下和左右偏差。當(dāng)管的偏差超過(guò)允許值時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采用校正千斤頂?shù)确椒ㄟM(jìn)行校正。頂進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)中心偏差土 1gmm或高程偏差士 1lmm。及有偏差趨勢(shì)應(yīng)及時(shí)糾偏。糾偏用調(diào)整部分內(nèi)統(tǒng)一布置在一個(gè)斷面上的4個(gè)可調(diào)式千斤頂調(diào)正機(jī)頭，通過(guò)控制各方位的千斤頂?shù)纳炜s，調(diào)整工具管刃角走向?qū)崿F(xiàn)的。糾偏時(shí)每頂進(jìn)20-30cm測(cè)量一次。頂進(jìn)時(shí)，必須加強(qiáng)第一節(jié)管道頂進(jìn)質(zhì)量控制，減少起頂誤差，因此導(dǎo)向軌、千斤頂受力點(diǎn)、管底滑道、管側(cè)超挖必須嚴(yán)格按施組要求進(jìn)行。

2.7注漿系統(tǒng)

注漿系統(tǒng)由拌漿、注漿和管道三部分組成。拌漿是把注漿材料兌水以后再攪拌成所需的漿液。注漿是通過(guò)注漿泵來(lái)進(jìn)行的，它可以控制注漿的壓力和注漿量。管道分為總管和支管，總管安裝在管道內(nèi)的一側(cè)。支管則把總管內(nèi)壓送過(guò)來(lái)的漿液輸送到每個(gè)注漿孔去。注漿壓力的大小和穩(wěn)定性會(huì)對(duì)土體的移動(dòng)有影響。如果注漿壓力過(guò)大，會(huì)對(duì)管道周圍的土體造成擠壓，使土體發(fā)生側(cè)向位移和地面隆起現(xiàn)象：如果注漿壓力過(guò)小，則漿液無(wú)法順利地填補(bǔ)管道與周圍土體之間的空隙，無(wú)法形成泥漿套，不能達(dá)到注漿的預(yù)期效果。同時(shí)，注漿壓力不穩(wěn)定，則會(huì)對(duì)土體產(chǎn)生擾動(dòng)，破壞土體的結(jié)構(gòu)，從而引起沉降，尤其是后期的固結(jié)沉降。合適的注漿壓力應(yīng)既能使?jié){液順利地注入管段外壁，又能不嚴(yán)重地?cái)_動(dòng)地層。采用土壓平衡式掘進(jìn)機(jī)，實(shí)際施工中注漿壓力一般取掘進(jìn)機(jī)大刀盤中心刀頭處測(cè)到的土壓力值（地下水壓力和自重土壓力之和）。

三、結(jié)論

頂管施工技術(shù)具有不妨礙交通暢通、占地面積少、大大降低沿線拆遷的工作量、施工的過(guò)程控制相對(duì)嚴(yán)格以及經(jīng)濟(jì)性較高等優(yōu)點(diǎn)。相對(duì)于開(kāi)槽埋管從社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益上來(lái)講更具有優(yōu)越性，另外一方面從切實(shí)做到保護(hù)環(huán)境考慮，頂管施工技術(shù)應(yīng)該得到大力推廣。

【參考文獻(xiàn)】

[1]梁紹容.市政排水管道頂管工藝的設(shè)計(jì)和應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2011，27（1）：31-33；

[2]肖鵬.頂管施工技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用[J].中國(guó)城市經(jīng)濟(jì)，2011，31（08）：57-58。