市政工程頂管技術(shù)的研究

魏永生 周東軍

摘 要：市政工程是關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要工程，隨著我國交通事業(yè)發(fā)展建設(shè)的要求在不斷地提高，在市政工程施工中頂管技術(shù)是其施工主要技術(shù)之一，其施工方法的科學(xué)、合理直接關(guān)系著整個(gè)工程的質(zhì)量，關(guān)系到人們的生命安全。為此，本文主要對(duì)市政工程施工中頂管技術(shù)的方式、施工流程、注意事項(xiàng)進(jìn)行了分析與探究。

關(guān)鍵詞：頂管技術(shù)；市政工程；選擇；頂進(jìn)管；施工流程；注意事項(xiàng)；穿墻；頂管出洞

一、頂管技術(shù)的概況

頂管施工就是非開挖施工方法，是一種不開挖或者少開挖的管道埋設(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。

頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后而發(fā)展起來的一種地下管道施工方法，它不需要開挖面層，并且能夠穿越公路、鐵道、河川、地面建筑物、地下構(gòu)筑物以及各種地下管線等。頂管施工借助于主頂油缸及管道間中繼間等的推力，把工具管或掘進(jìn)機(jī)從工作井內(nèi)穿過土層一直推到接收井內(nèi)吊起。與此同時(shí)，也就把緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后的管道埋設(shè)在兩井之間，以期實(shí)現(xiàn)非開挖敷設(shè)地下管道的施工方法。

二、市政工程頂管施工方法

1、泥水式推進(jìn)法

通過使用刀盤掘進(jìn)機(jī)并用科學(xué)設(shè)計(jì)的頂速來平衡正面土壓力，調(diào)節(jié)循環(huán)水壓力用以平衡地下水壓力。該工藝的施工特點(diǎn)：在頂管施工過程中施工不間斷，施工速度較快，且不需要特別的改良地基或降水處理，地表沉降小。

2、土壓式推進(jìn)法

該方法主要是采用向工作間的切削倉內(nèi)注入一定比例的混合材料，使其充滿整個(gè)泥倉的方法來平衡正面土壓力和地下水壓力；施工推進(jìn)中并不需要泥漿泵等輸送混合材料的設(shè)備，整套施工推進(jìn)機(jī)器造價(jià)低廉；不需要對(duì)泥漿進(jìn)行處理，整體推進(jìn)頂管施工的成本較低。土壓式推進(jìn)工法選用的頂管掘進(jìn)機(jī)一般為單刀或多刀盤土壓平衡掘進(jìn)機(jī)。土壓式推進(jìn)工法適用的施工管徑一般在φ1 000～3 000 mm之間。

3、泥濃式推進(jìn)法

該工藝采用二次注漿處理，不僅能在很大程度上消減與地層間的摩擦阻力，還能順利排出粒徑為頂管直徑1/3的礫石等廢棄物，保證頂管施工的順利進(jìn)行，較適用于城市排水管長(zhǎng)距離頂管推進(jìn)施工。該頂管推進(jìn)方法在頂管施工過程中，將地下的土、礫石等廢棄物分成兩部分通過不同的方式輸送至地表后再外運(yùn)處理。因此，泥濃式推進(jìn)法的適用性非常廣泛，除巖石外所有土質(zhì)條件均可適用。它適用的頂進(jìn)管徑一般在φ700～2 200 mm之間。

三、市政工程施工中頂管技術(shù)的施工流程

1、管材運(yùn)輸與吊裝

由供貨廠家對(duì)管材進(jìn)行運(yùn)輸，在現(xiàn)場(chǎng)后管材可通過運(yùn)輸車自帶吊機(jī)卸車，在堆管場(chǎng)均勻排列管材。在工作井邊設(shè)置堆管場(chǎng)，并進(jìn)行槽鋼、滾桿鋪設(shè)，選用人工方式向工作井邊放置管材，選用小型吊車進(jìn)行施工。吊裝施工前，應(yīng)檢測(cè)吊裝設(shè)備的質(zhì)量，確保其質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)定后，才能進(jìn)行施工。

2、安裝頂管設(shè)備

安裝施工前期必須全面檢查相關(guān)起重設(shè)備，如卷場(chǎng)機(jī)、電動(dòng)葫蘆等，確保其質(zhì)量符合施工要求后，才能開始操作。完成安裝起重設(shè)備工作后，應(yīng)進(jìn)行試吊工作，與地面距離10厘米位置時(shí)，應(yīng)對(duì)重物、設(shè)備的安全性進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)還要檢查安裝前期的液壓油泵、液壓管路等相關(guān)系統(tǒng)，并遵循頂管坑設(shè)計(jì)規(guī)定，對(duì)高壓油泵、管路等進(jìn)行安裝。

3、工作井與接收井施工

遵循該段頂管工程的具體情況，工作井設(shè)有7座，接收井設(shè)有9座，全部選用C30現(xiàn)澆鋼筋混凝土矩形井結(jié)構(gòu)，工作井內(nèi)凈空6.5Mx5m，接收井內(nèi)凈空4Mx4m。每個(gè)井位都具有較為穩(wěn)定的地質(zhì)情況，地下水貧乏，因此開挖時(shí)選用由上到下的方式分層作業(yè)，孔洞預(yù)留到管道進(jìn)出洞位置，并做臨時(shí)封堵施工，一般選用磚材作為施工材料。

工作井地面應(yīng)設(shè)置和頂管施工有關(guān)的設(shè)備，如氣壓系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等。選用2臺(tái)電動(dòng)空壓機(jī)氣壓系統(tǒng)可生產(chǎn)壓縮空氣，隨后凈化存儲(chǔ)后向管道內(nèi)輸入，鼓風(fēng)機(jī)的作用為排煙與確保施工人員安全呼吸。高壓油泵、控制閥等都是組成液壓系統(tǒng)的重要部件，其功能為將壓力油提供給主頂千斤頂與中續(xù)間千斤頂。一般將2臺(tái)45Mpa高壓油泵配備到各個(gè)工作井內(nèi)，確保兩個(gè)聯(lián)合應(yīng)用。泥漿池、攪拌機(jī)及注漿泵等都是壓漿系統(tǒng)的主要組成部分，該工程選用4.7噸重單節(jié)管子，選用門式吊機(jī)重量為10噸。

千斤頂為井內(nèi)頂進(jìn)設(shè)備，這也是頂進(jìn)系統(tǒng)的重要設(shè)備。通過頂進(jìn)計(jì)算，預(yù)計(jì)將2臺(tái)油壓千斤頂（2000KN）配備到頂管主站，布置形式為左右對(duì)稱，通過電動(dòng)油泵向主頂油管供給油壓，1500毫米為千斤頂行程。

4、頂進(jìn)施工

頂進(jìn)管道前，進(jìn)行全部設(shè)備檢查與試運(yùn)轉(zhuǎn)。護(hù)壁上的管孔鑿好后將工具管立即頂人土層。每頂進(jìn)30cm，測(cè)量不少于一次，管道進(jìn)入土層正常頂進(jìn)時(shí)，每頂進(jìn)100cm，測(cè)量不少于一次。工具管開始頂進(jìn)5～10m的范圍內(nèi)，允許偏差為：軸線3mm，高程0～+3mm。否則要采取措施糾偏。頂進(jìn)時(shí)遵循“邊壓觸變泥漿邊頂進(jìn)，不壓漿不頂進(jìn)”的原則，新開頂時(shí)需對(duì)整個(gè)管路進(jìn)行補(bǔ)漿。

5、管道接口

外套環(huán)橡膠止水帶與軟木襯墊構(gòu)成管節(jié)接口。應(yīng)確保從加工位置到現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸?shù)跹b施工過程中，鋼套管不能出現(xiàn)變形情況，不能損壞接口，應(yīng)確保對(duì)接施工中管節(jié)內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)橡膠帶移動(dòng)、翻轉(zhuǎn)情況，應(yīng)保證管節(jié)的密封性符合施工要求。在進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)做好鋼環(huán)套的防腐工作。為避免橡膠止水帶出現(xiàn)老化現(xiàn)象，應(yīng)確保其表面的干凈性，并在陰暗位置進(jìn)行存儲(chǔ)。選用強(qiáng)力膠水將橡膠止水帶在混凝土管口凹槽位置進(jìn)行粘貼，并確保其穩(wěn)固性，為降低摩阻力，可將無腐蝕性潤(rùn)滑油涂抹到管節(jié)對(duì)接位置，避免止水帶出現(xiàn)任何問題。

四、市政工程施工中頂管技術(shù)的注意事項(xiàng)

1、市政工程施工前期應(yīng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)人流量與車流量進(jìn)行觀察，進(jìn)而對(duì)人流、車流及交通路線等進(jìn)行確定，以此為路口交通導(dǎo)向牌的設(shè)置提供可靠依據(jù)。市政給排水工程必須在地下埋設(shè)管道，為此，施工前期必須做好施工準(zhǔn)備工作，才能降低后期施工的難度。要求施工人員遵循施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，如地質(zhì)、水文等，進(jìn)行施工方式、施工材料的合理選擇。

2、市政工程往往會(huì)出現(xiàn)井內(nèi)水土淤積等情況，這些問題的產(chǎn)生主要是因?yàn)轫敼芄ぷ骶A(yù)留洞口止水裝置無法緊密封閉等。為此，施工單位必須重視工作井止水裝置的設(shè)計(jì)與施工。通常情況下，當(dāng)管道敷設(shè)深度在10米以下時(shí)，如其具有較小的地下水壓力，可選用橡膠法蘭結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行施工，該方式具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)形式、較低的成本及施工便捷等特點(diǎn)。同時(shí)，要求保證焊縫的質(zhì)量符合設(shè)計(jì)規(guī)定。

五、結(jié)束語

綜上所述，作為市政工程施工的重點(diǎn)，頂管施工過程中，施工單位必須重視其施工流程的規(guī)范性。通過對(duì)市政工程頂進(jìn)管選擇的深入了解，可對(duì)頂管施工各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行充分認(rèn)識(shí)，在做好各項(xiàng)施工準(zhǔn)備工作的基礎(chǔ)上，必須對(duì)施工各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量控制，只有這樣才能降低施工的風(fēng)險(xiǎn)性，才能達(dá)到提升工程質(zhì)量的目的。

參考文獻(xiàn)

[1] 張曉龍.市政道排工程頂管施工技術(shù)的應(yīng)用[J]. 物流工程與管理. 2011（04）.

[2] 韓豫申，褚松齡，崔曉東.淺談頂管技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用[J]. 企業(yè)導(dǎo)報(bào). 2011（15）.

[3] 任鳳鳴，袁兵.頂管技術(shù)在城市環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用[J]. 湖南師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào). 2007（01）.

[4] 余鵬飛，郭尤林.道路工程頂管施工力學(xué)效應(yīng)及工程應(yīng)用研究[J]. 湖南交通科技. 2015（01）.

[5]高峻嶺；頂管技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用及施工要點(diǎn)分析[J]；甘肅科技；2009年11期.