市政工程頂管施工技術(shù)探討

湯達(dá)威

（江門市新會(huì)區(qū)岡州工程建設(shè)監(jiān)理有限公司 廣東江門 529100）

頂管施工是一種地下式暗挖施工方法，它開挖的范圍較少，能夠穿越交通線下、湖泊、地下構(gòu)筑物、地面建筑物以及各種地下管線等。它的原理是利用管道間中繼間主頂油缸或液壓千斤頂?shù)鹊耐屏?，把工具管從工作井?nèi)推進(jìn)土層一直推到接收井內(nèi)，一節(jié)接一節(jié)地壓入土內(nèi)，接駁好接口，直到到達(dá)施工要求，從而實(shí)現(xiàn)不開挖敷設(shè)地下管道的施工方法。

1 市政工程頂管施工適用范圍與優(yōu)劣性

（1）施工區(qū)域內(nèi)存在建筑物群而無(wú)法利用開挖進(jìn)行地下管線施工或者采用溝槽開挖施工的工程和會(huì)對(duì)周圍建筑物的穩(wěn)定性帶來(lái)不利影響的管道工程等，這時(shí)就需要運(yùn)用頂管施工技術(shù)。對(duì)黏性土、粉性土和砂土特別適合使用頂管施工技術(shù)，其次為碎石、卵石、風(fēng)化殘積土等非黏性土。但對(duì)于淤泥、沼澤地及巖石不適用。

（2）頂管施工工藝主要具備以下優(yōu)越性

①可以穿越公路、鐵路、河流等障礙物；

②降低人工成本，提高了施工效率；

③對(duì)交通的影響少，無(wú)需隔斷交通，也減少了交通擁堵；

④施工過(guò)程中地面的沉降量低，噪音與粉塵等建設(shè)公害產(chǎn)生量較少，文明施工程度高。

（3）頂管施工存在以下不足

①當(dāng)頂進(jìn)管道的多種曲線組合一起時(shí)，施工會(huì)困難較大；

②土層土質(zhì)較軟則容易發(fā)生偏差，容易產(chǎn)生不均勻下沉。

2 頂管施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 施工前技術(shù)準(zhǔn)備

施工單位勘查人員到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)人流車流和交通狀況進(jìn)行觀察，分析得出最佳交通疏導(dǎo)方案。根據(jù)地下管線分布圖，定位該地排水管、污水管、電力、燃?xì)?、通訊、給水等管道，綜合考慮其與施工管道的位置關(guān)系，與相關(guān)部門協(xié)商遷移或者臨時(shí)關(guān)停部分重位管線，若解決不了再考慮是否進(jìn)行設(shè)計(jì)變更。了解清楚當(dāng)?shù)赝翆游锢硇再|(zhì)，根據(jù)情況，作出不同的處理。其中砂層、巖層有不同的處理方法，砂層要搞清含砂量、及級(jí)配關(guān)系、細(xì)度情況等。巖層則要搞清楚是否風(fēng)化巖，若是風(fēng)化巖就要檢測(cè)其屬性，看起強(qiáng)弱情況，其抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度，是粉沙質(zhì)還是砂質(zhì)，是整體結(jié)構(gòu)還是條片狀結(jié)構(gòu)等等。還需了解地下水的狀況及變化規(guī)律如地下水來(lái)源、水面標(biāo)高及是否受到潮汐影響而變化等。施工單位必須根據(jù)實(shí)際情況選擇最優(yōu)的施工方案，掌握各種頂管施工技術(shù)工法，結(jié)合難度、風(fēng)險(xiǎn)、成本等因素綜合考慮是否運(yùn)用微型螺旋鉆頂管法、水平定向鉆進(jìn)施工法、先導(dǎo)桿螺旋鉆施工法、泥水平衡頂管法等施工方式進(jìn)行施工。

2.2 施工優(yōu)化

施工單位需按照設(shè)計(jì)圖紙上管線的平面圖，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放線，并且定位工作井和接收井，確定每段頂管的長(zhǎng)度。由于工作井造價(jià)比較高，需嚴(yán)謹(jǐn)確定工作井和接收井的位置和數(shù)量，能少則少。在確定頂進(jìn)線路過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要嚴(yán)格設(shè)計(jì)頂進(jìn)線路，應(yīng)充分考慮樹木、建筑基礎(chǔ)、橋臺(tái)樁基的位置關(guān)系，避開即將相交叉的障礙物或者其他構(gòu)筑物。另外，如頂進(jìn)深度范圍內(nèi)土層或者地下管網(wǎng)較為復(fù)雜無(wú)法避開時(shí)，施工單位要與設(shè)計(jì)單位進(jìn)行商議，降低或抬高頂管高程，以避免破壞其他原有管線與降低施工難度等。

2.3 頂管設(shè)計(jì)與頂力

頂管設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)和周邊環(huán)境條件，通過(guò)計(jì)算合理選擇管材、管道埋深、井間距、頂管井結(jié)構(gòu)形式等，擬頂管道與既有管道凈間距應(yīng)根據(jù)土層特性、管道覆土厚度、管道直徑及管道走向等多種因素確定。管頂標(biāo)高低于建筑（構(gòu)）物基礎(chǔ)底時(shí)，管底標(biāo)高數(shù)值上要大于兩倍的管直徑，并且不能從建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)的影響范圍下穿過(guò)，若頂管對(duì)建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)有不利的影響，應(yīng)采取保護(hù)措施對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。相對(duì)的，管底標(biāo)高高于或持平建筑（構(gòu)）物基礎(chǔ)底時(shí)，管底標(biāo)高不能小于一倍的管直徑。

頂力設(shè)計(jì)上，荷載結(jié)構(gòu)法是現(xiàn)今對(duì)頂管受力狀態(tài)研究的主要手段，認(rèn)為地層對(duì)頂管管節(jié)的作用只產(chǎn)生作用在管節(jié)上的荷載。在頂進(jìn)過(guò)程中管道會(huì)受到幾種不同的荷載的作用，包括徑向和軸向的荷載，其中在頂管徑方向上受荷載分別有自重、上部荷載和土體荷載，在軸方向上會(huì)受到貫入阻力、管與土體的主頂推力、糾偏千斤頂?shù)耐屏湍Σ磷枇Φ鹊暮奢d。頂管承受的摩擦阻力成為了頂力的重要組成部分。摩阻力受土層參數(shù)、管道埋深、管徑以及管與土之間的接觸應(yīng)力等因素直接或間接的影響，頂力的大小也因此受到影響。頂管在頂進(jìn)過(guò)程中，普遍使用觸邊泥漿減阻的方法來(lái)減少摩阻力，不僅會(huì)對(duì)管道起到支撐作用，也會(huì)起到潤(rùn)滑作用。加入觸變泥漿后，膨潤(rùn)土懸浮液會(huì)包裹著頂進(jìn)管節(jié)，管道底部的法向力會(huì)因浮力的作用而減少，摩阻力也從而得到減少。

3 頂管施工質(zhì)量控制措施

（1）在進(jìn)行頂管施工時(shí)，根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，開挖的工作井的深度都超5m，且工作井施工的工作時(shí)間大約需要連續(xù)進(jìn)行一個(gè)月。工作井是整個(gè)頂管施工的核心環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量直接影響到施工各方面的狀況，所以工作井的質(zhì)量尤其重要。在進(jìn)行工作井的砌體施工時(shí)，為最大程度的發(fā)揮砌體材料的抗壓作用，應(yīng)當(dāng)使砌體可以始終保持受到來(lái)自徑向方向的壓力。

（2）對(duì)于后背墻的質(zhì)量控制。在進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)確保后背墻的枕木完全接觸在土壁在上。因此，應(yīng)當(dāng)確定兩者之間的接觸面是否具有較好的密閉性以及平整性。這兩項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)，才能夠有效地保證后背墻周邊土體承受均勻的壓力。如果在頂管施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)后背墻外側(cè)土體有較多含水量，在撤掉受力時(shí)將會(huì)對(duì)土體造成土體液化，使得頂管頂進(jìn)無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行。施工人員應(yīng)控制好土體含水量或采用相關(guān)的手段降低土體的含水量，使頂管順利進(jìn)行，從而提高工程進(jìn)度與質(zhì)量。

（3）嚴(yán)格控制標(biāo)高、軸線。整個(gè)頂管施工最重要最直接影響頂管的施工質(zhì)量的兩個(gè)重要因素是施工管線的標(biāo)高和軸線的走向。在進(jìn)行頂管施工時(shí)，施工人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)工作坑內(nèi)管線的標(biāo)高和走向及相關(guān)位置進(jìn)行測(cè)量，尤其是管道的軸線方向以及水準(zhǔn)點(diǎn)的位置，并標(biāo)識(shí)。在進(jìn)行導(dǎo)軌設(shè)施的安裝時(shí)，施工人員應(yīng)當(dāng)再三復(fù)核，確保相關(guān)的數(shù)據(jù)符合設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)格控制管道的高度以及方向，將誤差縮小到允許范圍。

4 頂管施工注意的問(wèn)題

頂管前要先制定出安全合理可行的施工技術(shù)方案，要根據(jù)實(shí)際情況，按地下頂管法施工技術(shù)要求，而且要符合規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)。工作井內(nèi)應(yīng)有防毒、防暴、防燃、防水淹、防缺氧、窒息的安全措施。施工供電應(yīng)設(shè)置能自動(dòng)切換的雙路電源，區(qū)分動(dòng)力供電和照明供電，不應(yīng)兩種組動(dòng)能一路供電，其中作業(yè)面移動(dòng)照明供電電壓不應(yīng)過(guò)大，宜采用低壓電源供電。頂管后座安裝時(shí)，如發(fā)現(xiàn)頂進(jìn)時(shí)枕木壓縮不均勻或后背墻面不平，必須調(diào)整使枕木受壓均勻或平整后背面后并加固方可頂進(jìn)。油泵操作工在頂管頂進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)時(shí)刻注意觀察油泵車壓力表，觀察其數(shù)值是否均勻漸增，當(dāng)發(fā)現(xiàn)壓力數(shù)值突然然上升，應(yīng)該立即停止管道的頂進(jìn)，等待專人查明原因并調(diào)整好問(wèn)題后才能繼續(xù)施工，管道的頂進(jìn)或停止不能隨便進(jìn)行，應(yīng)以準(zhǔn)確信號(hào)為準(zhǔn)。所以操作人員不得在頂鐵兩側(cè)作業(yè)，以防發(fā)生崩鐵傷人事故。遇到頂進(jìn)系統(tǒng)發(fā)生故障或在拼管前20min，應(yīng)即發(fā)出信號(hào)給頂進(jìn)管道頭部的操作人員，引起其注意。在土質(zhì)較差的情況下，地下水會(huì)滲流進(jìn)土體內(nèi)易造成塌方，為增大水壓，應(yīng)將頂進(jìn)管道頭部灌滿。

5 結(jié)語(yǔ)

在市政工程的管道施工中，頂管技術(shù)已是不可或缺的重要技術(shù)支撐，其突出的優(yōu)越性更勝傳統(tǒng)的開槽開挖施工工藝，但相對(duì)的難度也有所增加。充分學(xué)習(xí)并掌握好頂管技術(shù)會(huì)為城市建設(shè)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)收益和環(huán)保效益。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭偉.市政工程中的頂管施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施[J].山西建筑，2014（12）：120～121.

[2]李森林.市政工程中頂管施工技術(shù)要點(diǎn)[J].建筑與發(fā)展，2012（6）：48～49.