超長距離小口徑頂管施工方法及要點(diǎn)分析

楊曉明

（惠州電力勘察設(shè)計院有限公司，廣東 惠州 516000）

超長距離小口徑頂管施工方法及要點(diǎn)分析

楊曉明

（惠州電力勘察設(shè)計院有限公司，廣東 惠州 516000）

超長距離小口徑頂管施工方法在使用的過程中存在很多的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)的存在很大程度上提升了施工的質(zhì)量，對施工單位來說，超長距離小口徑頂管施工方法非常重要。文章介紹了超長距離小口徑頂管施工方法的相關(guān)問題，希望這項技術(shù)的使用能給管線施工帶來很大的改善。

超長距離；小口徑頂管；施工方法；施工要點(diǎn)；管線施工；施工質(zhì)量

超長距離小口徑頂管施工方法屬于現(xiàn)代非開挖技術(shù)，這些技術(shù)在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。這些技術(shù)在應(yīng)用的過程中存在很多的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)使得我們的管線施工更加順利，這樣就能夠在最大限度上保證我們管線施工的質(zhì)量和進(jìn)度。頂管法是非開挖管道鋪設(shè)方法的一種，這種方法使用的時候可以幫助我們解決一些比較難的問題，使施工隊伍更快的進(jìn)行，這樣管線施工就能在預(yù)定的時間段內(nèi)完成，保證施工的進(jìn)度和質(zhì)量。

1 頂管法的概念

頂管法最早使用的國家是美國，頂管施工法一般是應(yīng)用于跨越孔施工時頂進(jìn)鋼套管，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，該項技術(shù)不斷被應(yīng)用到其他領(lǐng)域，比如說穿越公路、鐵路、河流和建筑物等情況下頂進(jìn)永久性公用管道，現(xiàn)在我們國家的混凝土管徑正在不斷擴(kuò)大，已經(jīng)進(jìn)入到世界領(lǐng)先地位。在超長距離頂管施工技術(shù)的方法方面，我們國家也進(jìn)入到世界先進(jìn)水平的行列，并且多次穿過上海黃浦江、黃河等，創(chuàng)造了世界超長距離小口徑頂管施工的世界紀(jì)錄，現(xiàn)階段我們國家該項技術(shù)的發(fā)展速度還是很快的，發(fā)展的成果也是比較客觀的。

2 頂管法施工的優(yōu)點(diǎn)

超長距離小口徑頂管施工方法在施工的過程中存在很多的優(yōu)點(diǎn)，除了精度高之外還有很多的優(yōu)點(diǎn)，比如我們在涉及到很深的管道的時候，一些普通的方法沒法進(jìn)行，這時候我們就可以使用這項技術(shù)，頂管法施工技術(shù)可以在很深的地下進(jìn)行管道的鋪設(shè)。對于穿越公路的管道，我們?nèi)绻褂脗鹘y(tǒng)的方法技術(shù)的話，可能就會對交通產(chǎn)生很嚴(yán)重的影響，甚至?xí)沟媒煌ㄍ?，這時我們就可以使用頂管法，這項技術(shù)在施工的過程中對交通造成的影響較小，而且還不需要隔斷交通。我們在需要穿越障礙物的時候也可以使用這項技術(shù)，這也是它的優(yōu)點(diǎn)之一。我們在進(jìn)行管線的鋪設(shè)的時候往往會經(jīng)過居民區(qū)，我們在施工的過程中可能會產(chǎn)生一些噪音，對人們的生活產(chǎn)生一定的噪音影響，但是我們?nèi)绻褂庙敼芊ㄟ@項技術(shù)，就可以在很大程度上減少噪音對人們生活產(chǎn)生的影響。我們的管道鋪設(shè)在一些環(huán)境比較容易遭到破壞的地區(qū)時，就可以使用頂管法，這樣可以在最大程度上減少環(huán)境的破壞，頂管法的施工對周圍環(huán)境的影響很小。這項技術(shù)的使用還可以在穿越公路和鐵路上應(yīng)用，還有一點(diǎn)就是我們在城區(qū)進(jìn)行管道的鋪設(shè)的時候，管道鋪設(shè)的深度較淺，而且不在含水豐富的地區(qū)的話使用該技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性很高，可以在很大程度上減少成本的使用，對施工單位來說還是比較有利的。

3 頂管法的工作原理和分類

3.1 頂管法施工原理概述

我們在進(jìn)行管線鋪設(shè)的時候，需要進(jìn)行工作坑的選擇，這樣我們就可以在準(zhǔn)確的位置進(jìn)行施工，保證施工的合理進(jìn)行。找到合適的工作坑之后就要開挖，我們要按照管線的設(shè)置角度和位置進(jìn)行導(dǎo)軌的設(shè)置，然后將管節(jié)安裝在導(dǎo)軌上。在頂進(jìn)之前，我們需要進(jìn)行開挖導(dǎo)孔，再用千斤頂將管節(jié)頂進(jìn)，然后再接著頂進(jìn)第二節(jié)，然后再繼續(xù)同樣的步驟。

進(jìn)行頂管技術(shù)的時候需要注意的是我們的重點(diǎn)在機(jī)頭，所以在施工的過程中我們要保證機(jī)頭工作的合理性，這樣才能在最大限度上保證管線鋪設(shè)的順利進(jìn)行。中型機(jī)頭主要是刀盤式，大型機(jī)頭掘進(jìn)設(shè)備就像是裝載機(jī)的曲臂鏟頭。

3.2 頂管法的分類

3.2.1 按工藝分類。

第一，泥水平衡式頂管法。泥水平衡式頂管法主要是采用水力切削泥土或采用機(jī)械切割泥土，與此同時用水力輸送棄土。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是我們在進(jìn)行施工的過程中很容易保證施工平面的穩(wěn)定性，這樣對施工周邊的環(huán)境造成的影響就較小，對于那種施工需要保護(hù)周邊環(huán)境的工程來說這個方法是很有好處的。還有就是利用泥水進(jìn)行棄土的輸送，這個過程中輸送棄土的速度很快，這樣就可以在很短的時間內(nèi)就將棄土輸送出去，這樣對工程施工來說是很有利的。但是該項技術(shù)的使用還存在很多的缺點(diǎn)，這個缺點(diǎn)就是施工需要的場地較大，所需的設(shè)備的成本很高；泥水進(jìn)行處理的時候產(chǎn)生的噪音很大，而且還對環(huán)境產(chǎn)生了一定的損害。該項技術(shù)如果是中小企業(yè)在使用，那么對他們來說還是很有壓力的，也不利于中小型企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

第二，土壓平衡式頂管法。土壓平衡式頂管法還分為三種，分別是壓力保持式、泥土加壓式、泥漿式和混合式。壓力保持式就是讓泥土內(nèi)部保持一定的壓力，這樣就可以在一定程度上防止挖掘面出現(xiàn)塌方事故或者是因為受壓過高而產(chǎn)生破壞。壓力保持式就是為了保證挖掘面的穩(wěn)定性，這樣我們在施工的過程中就可以安全進(jìn)行。

第三，氣壓式頂管施工法。這種方法在施工的過程中使用的設(shè)備很復(fù)雜，而且對設(shè)備的要求很高，還有就是勞動強(qiáng)度大，對工作人員的身體強(qiáng)度有著很大的要求，所以說這項技術(shù)我們一般不用，除非是到了清除障礙物或者是機(jī)械故障的時候。還有一點(diǎn)就是我們在施工的過程中使用氣壓式頂管施工法的效率很低，對我們的施工來說很不利。

第四，氣動錘擊式頂管法。氣動錘擊式頂管法是我們從美國引進(jìn)的，該項技術(shù)是適合于小口徑管道的施工。它的工作原理是利用空氣壓縮機(jī)所產(chǎn)生的氣體作為動力來驅(qū)動設(shè)備進(jìn)行工作，以此來推動管道頂進(jìn)施工。這項技術(shù)在應(yīng)用的過程中對施工地區(qū)的地面產(chǎn)生的影響很小，而且頂進(jìn)的速度很快，經(jīng)過多次的實踐發(fā)現(xiàn)該項技術(shù)在應(yīng)用的時候效率很高，值得我們使用。

3.2.2 按挖土方式分類。我們根據(jù)挖土方式的不同分為普通頂管、機(jī)械化頂管和水射頂管。普通頂管就是利用人工挖土，能適應(yīng)很多種的地質(zhì)，但是效率很低。機(jī)械化頂管的使用大大提高了施工的效率，但是由于是機(jī)械化程度的提高，對土質(zhì)的要求就提高了，所以對土質(zhì)變化的適應(yīng)性比較差。水射頂管則是水力破碎土層，使土與水形成泥漿，然后用水力運(yùn)輸機(jī)械運(yùn)出管外，該項技術(shù)多用于穿越河流的管道鋪設(shè)。

4 超長距離小口徑頂管施工設(shè)計要點(diǎn)

4.1 掘進(jìn)機(jī)械及中繼環(huán)的有效選取

通過對相關(guān)工作經(jīng)驗進(jìn)行分析和研究可以發(fā)現(xiàn)，掘進(jìn)機(jī)械及中繼環(huán)的選擇至關(guān)重要。因此，需要根據(jù)超長距離小口徑頂管施工的現(xiàn)場條件來對頂管掘進(jìn)機(jī)的型號進(jìn)行選取，在電力施工過程中，最為常用的是直徑為200的遙控式泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)頭，其主要是把隔板按照一定的要求安裝在機(jī)械掘削式頂管前部的刀盤位置，從而構(gòu)成泥水壓力倉，這樣一來不僅可以把加壓的泥水準(zhǔn)確地輸送至泥水壓力倉，而且還能確保開挖面的穩(wěn)定。同時還以泥水的形式將旋轉(zhuǎn)刀盤切削下來的泥砂輸送到地面。遙控式泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)的前方筒主要是由總長為4.5m的設(shè)備動力與控制段組成，后方筒是由兩節(jié)活絡(luò)管組成，而且在管段與頂管機(jī)尾部，管段與管段部均選擇了高強(qiáng)螺栓連接。其中所采用的操縱系統(tǒng)由可編程序來實現(xiàn)有效的控制，此時可以在地面控制臺對其進(jìn)行遙控操縱。遙控式泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)在掘進(jìn)過程中對控制地表隆沉量、穩(wěn)定土體具有很好的效果。

4.2 觸變泥漿系統(tǒng)的選擇

在進(jìn)行超長距離小口徑頂管施工過程中，要對觸變泥漿系統(tǒng)給予科學(xué)、合理的選擇，因為其是超長距離小口徑頂管施工中不可或缺的技術(shù)指標(biāo)。合理使用觸變泥漿，不僅能夠有效降低地面沉降的發(fā)生，而且還能達(dá)到保持土體穩(wěn)定的目的。在進(jìn)行電力工程設(shè)計過程中，最好選擇全管段補(bǔ)漿和機(jī)頭壓漿相結(jié)合的方式，并保證頂進(jìn)和壓漿同時進(jìn)行，以達(dá)到邊頂進(jìn)邊壓漿的目的。同時，在機(jī)頭尾部還需要設(shè)計4只壓漿孔進(jìn)行環(huán)向均勻布置，以確保頂進(jìn)施工過程中能夠及時地完成壓漿操作。同時，還需要在機(jī)頭后部的3節(jié)鋼管管節(jié)部位安裝壓漿孔，并且將4只壓漿孔在管節(jié)上環(huán)向設(shè)置，使其保持90°交叉布置，而且還需要保證以后每隔2個管節(jié)添加1個壓漿孔。

5 結(jié)語

超長距離小口徑頂管技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了管線工程質(zhì)量的提高，當(dāng)前頂管技術(shù)在市政工程和建設(shè)規(guī)劃等方面被大量的使用，使得建筑的質(zhì)量有了很大的提高，建筑物的使用壽命得到了明顯的增加。但是頂管的應(yīng)用也存在著一定的缺陷，那就是比較其他的施工方式，頂管技術(shù)的專業(yè)技術(shù)要求較高，同時頂管技術(shù)的投資也相對較大，因此在接下來的施工建設(shè)發(fā)展中，要將頂管技術(shù)與其他的施工技術(shù)進(jìn)行妥善的結(jié)合，既能夠保證施工建筑的質(zhì)量，同時又能夠降低施工成本。頂管技術(shù)還需要不斷的進(jìn)行發(fā)展，未來工程建設(shè)中，頂管技術(shù)與其他技術(shù)相結(jié)合將成為發(fā)展的主流。

[1]何宇東．大直徑頂管施工方法及技術(shù)措施[J]．建材發(fā)展導(dǎo)向（下），2014，（5）.

[2]薛文海．輸水管道穿越公路泥水平衡頂管施工方法[J]．山西水土保持科技，2015，（2）.

[3]商文娣．市政工程頂管施工方法探析[J]．城市建設(shè)理論研究（電子版），2013，（15）．

（責(zé)任編輯：蔣建華）

TU74

1009-2374（2017）12-0107-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.055

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