市政給排水施工中長距離頂管施工技術(shù)

陳易

（湖北理工學(xué)院 湖北黃石 435003）

引言

頂管技術(shù)作為一種新的施工方法，在市政給排水施工項(xiàng)目中不僅僅適用于管線的鋪設(shè)，還可以用于市政地下管廊施工項(xiàng)目的施工。特別是對于某特殊施工段和特殊管線的施工方面，頂管技術(shù)的引進(jìn)有效避免了土體的擾動、上部結(jié)構(gòu)的影響等問題[1]。比如給排水管線需要穿越城市商業(yè)街、鬧市區(qū)等場所時，需要通過長距離頂管施工技術(shù)來實(shí)現(xiàn)[2]。本文基于實(shí)際市政管線施工項(xiàng)目對長距離頂管施工進(jìn)行分析。

1 工程概況

該工程位于某市市區(qū)，主要建設(shè)目的是為城市污水、雨水的分流，該排水工程主要包括雨水的處理體系和城市污水處理體系。該排水工程項(xiàng)目的污水管道由游部分接入到第一標(biāo)段的終位置，下游部分接入總體規(guī)劃的污水排水管網(wǎng)。該項(xiàng)目的明挖段主要設(shè)置在行人和自行車道部分，對于，明挖段設(shè)于非機(jī)動車道下，對于埋深超過5m和鬧市區(qū)域的管線選用頂管施工方式進(jìn)行管道安裝?？紤]到該項(xiàng)目的特殊情況，并結(jié)合經(jīng)濟(jì)性和周圍建筑安全性方面的要求，選用頂管方式作業(yè)較為科學(xué)合理。

2 泥水平衡頂管施工介紹

2.1 施工前準(zhǔn)備

（1）在實(shí)施頂管作業(yè)之前，要根據(jù)項(xiàng)目施工需要配置好電、水、照明和排水等線路和資源，為頂管施工的順利實(shí)施提供保障。該項(xiàng)目的配電變壓器配電功率為200kW，現(xiàn)場用水選用地下水源，施工用電每臺套采用200kW的發(fā)電機(jī)組。施工用水就近取水，同時對整體施工平面布置時，要考慮到設(shè)備占用作業(yè)空間對施工效率的影響，保證現(xiàn)場設(shè)備占用空間保持在46×56的帶下，同時對施工現(xiàn)場整體進(jìn)行封閉管理。

（2）施工用到的材料、機(jī)械設(shè)備和專業(yè)技術(shù)管理人員要配置齊全，給項(xiàng)目提供保障。此外，對于該項(xiàng)目所用到的管線要配備足夠，該項(xiàng)目備用管線和接頭長度預(yù)留量達(dá)到35m。

（3）對于頂管管線的定位和井上，井下測控網(wǎng)的構(gòu)建，通過經(jīng)緯儀和全站儀完成，并要求對關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)復(fù)核。

2.2 井下準(zhǔn)備工作和井內(nèi)布置

對于管線工作井內(nèi)部的布置主要包括后靠背設(shè)備、頂管導(dǎo)軌、油泵和鋼梯等。頂管基座選用Q235B級鋼制作，其安裝位置根據(jù)排水管線的設(shè)計(jì)軸線進(jìn)行定位，管線安裝過程中根據(jù)測量放樣的基準(zhǔn)線進(jìn)行安裝和固定。對于頂管設(shè)備的基座要根據(jù)頂管的設(shè)計(jì)軸線進(jìn)行配置，保證整體穩(wěn)定，在實(shí)施作業(yè)前要進(jìn)行試驗(yàn)，保證基座不會出現(xiàn)較大變形和失穩(wěn)的問題。

2.3 管線運(yùn)輸

根據(jù)項(xiàng)目的需要，通過科學(xué)的安排廠家、車輛進(jìn)行管線運(yùn)輸，并及時完成管線的吊裝和井下的裝配。

2.4 管線頂進(jìn)施工

該項(xiàng)目所使用的頂管管節(jié)均為廠家提供的成品鋼管，對原材運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場之后首先對管線進(jìn)行原材取樣、連接見證取樣，并送檢保證管線強(qiáng)度和連接節(jié)點(diǎn)滿足要求。掘進(jìn)所用的設(shè)備機(jī)頭進(jìn)洞后需要對其方位、頂進(jìn)支撐等進(jìn)行檢測，合格后方可實(shí)施頂進(jìn)。在頂進(jìn)過程中，頂進(jìn)設(shè)備需要和前節(jié)通過拉桿管牢固相連，避免出現(xiàn)頂進(jìn)阻力過大造成的滑移和下沉問題。該過程主要是對頂進(jìn)的方向、位置和偏差等因素進(jìn)行控制。

3 頂管施工遇到的問題

3.1 土體變形與破壞問題

該項(xiàng)目頂管法施工過程中，造成了大量的土體的隆起和破壞問題，其主要原因在于頂進(jìn)過程中土體的擠壓，造成了原來處于平衡態(tài)的土體在受到剪切、扭曲等作用，出現(xiàn)了應(yīng)力不平衡狀態(tài)，當(dāng)應(yīng)力超出土體承載力極限時就會出現(xiàn)土體的破壞問題。

3.2 周圍土體環(huán)境破壞

因?yàn)檎麄€施工過程中很容易出現(xiàn)超挖、方位糾編等問題，同時在頂進(jìn)過程中頂管對周邊土體的作用力較大，這些原因都會對周圍土體的受力環(huán)境發(fā)生改變，并造成土體的移動、變形等問題該項(xiàng)目施工過程作業(yè)端部基坑的開挖、降水作業(yè)的實(shí)施、中間調(diào)整方位等，均一定程度造成了周圍土體環(huán)境的破壞。

4 控制措施

為減少該項(xiàng)目施工過程中出現(xiàn)的路面坍塌、建筑地基開裂、地下既有管線破壞等問題的出現(xiàn)，本節(jié)重點(diǎn)對控制措施進(jìn)行探討。

4.1 管線頂進(jìn)與地面形變控制

通過頂管過程中造成地層變形的主要原因分析可知，頂管端頭部分的地層損失很容易造成周圍土體的變形和沉陷問題，同時，管道在頂進(jìn)過程中跟土體的摩擦作用也會造成地層的擾動。所以在進(jìn)行頂管施工作業(yè)前，要參考地址勘察報(bào)告對不同土質(zhì)和覆土深度的土層進(jìn)行控制，同時通過實(shí)體土樣試驗(yàn)，保證所使用的泥水能夠土壓形成平衡。對于坡度的平穩(wěn)要求，可以通過偏差控制來減輕對土體的擾動作用。此外，還應(yīng)該科學(xué)地控制頂管的速度，來保證排泥量與地層變形在可控范圍內(nèi)。此外，通過科學(xué)地控制注漿壓力和注漿量，來保證地層變形的可控性。

4.2 頂管進(jìn)接收

4.2.1 頂管機(jī)進(jìn)洞前洞口土體加固

根據(jù)實(shí)際頂管施工的推進(jìn)狀況，對進(jìn)洞前的洞口部分土體進(jìn)行加固處理，避免出現(xiàn)水泥進(jìn)入接收井部分。項(xiàng)目施工過程中，要及時對進(jìn)洞前部分的土體進(jìn)行灌漿加固，防止土體質(zhì)量差造成泥土涌入井洞問題的出現(xiàn)，保證施工的順利實(shí)施。

4.2.2 頂管過程中設(shè)備狀態(tài)復(fù)核測量

對于設(shè)備頂進(jìn)作業(yè)過程中管線的方位和進(jìn)程進(jìn)行測量是保證頂管施工能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求的重要步驟。特別是對初始頂進(jìn)樁頭的檢測、出洞和進(jìn)洞的過程檢測，均需要按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，同時通過過程中和接收進(jìn)洞的前的測量，均為保證整個項(xiàng)目施工精度的重要措施。

4.2.3 沉井護(hù)壁的砌筑

為保證頂管施工的井洞的周邊土體環(huán)境的穩(wěn)定，在開鑿沉井之前，可以采取護(hù)壁的方式，保證穩(wěn)定性。對于存在沙涌等不良地質(zhì)的土體，需要通過邊鑿邊砌筑磚墻對井洞進(jìn)行支擋。

4.2.4 頂管機(jī)進(jìn)的接收

對于接收井洞門的破壞后掘進(jìn)施工過程，要注意速度控制，保證頂管的連續(xù)進(jìn)行，盡量減少出洞時間差，進(jìn)而減少水土通過縫隙流失。當(dāng)整體進(jìn)洞之后，要及時地處理好分離和接頭處理作業(yè)，保證施工符合要求。

4.3 復(fù)雜地質(zhì)條件下頂管噴漿處理

對于地質(zhì)條件較差的項(xiàng)目比如中粉質(zhì)液化土等摩阻力較大的土體，在頂進(jìn)施工中會出現(xiàn)阻力較大問題，對于此類問題可以通過配置大回轉(zhuǎn)半徑的機(jī)頭刀盤，減小施工過程的摩阻力，進(jìn)而降低對周圍土體的擾動作用[3]。

5 結(jié)論

頂管施工時現(xiàn)代給排水工程暗挖施工的先進(jìn)技術(shù)措施，本文通過實(shí)體工程項(xiàng)目在進(jìn)行頂管施工中遇到的土體擾動、周圍土體環(huán)境影響等問題進(jìn)行了探討，并指出了具體問題的應(yīng)對措施。希望本文對給排水施工中長距離頂管施工技術(shù)的探討能夠?yàn)閷?shí)際項(xiàng)目中問題的處理提供指導(dǎo)。

[1]馬保松.非開挖工程學(xué)[M].北京：人民交通出版社，2012.

[2]鐘俊彬，王作民，曹玉萍.汕頭第二過海水管工程頂管穿越障礙物技術(shù)[J].巖土工程技術(shù)，2016，23（6）：321～323.

[3]孫博.復(fù)雜地質(zhì)條件下大管徑長距離頂管工程綜合研究[D].西安建筑科技大學(xué)，2016.