大口徑頂管施工技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用

曹 愛 軍

(山西誠信市政建設(shè)有限公司，山西 太原 030024)

1 概述

近十幾年來，我國經(jīng)濟建設(shè)取得了十分顯著的成就。社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展推動了城鎮(zhèn)化的規(guī)模和速度不斷擴大和加快。在城鎮(zhèn)化進行中，市政道路建設(shè)是城市發(fā)展的基礎(chǔ)性工程，受到了全社會的廣泛關(guān)注?，F(xiàn)階段，隨著城市建設(shè)規(guī)模的不斷加大和城市人口數(shù)量的不斷增多，城市空間資源的使用受到越來越多的限制，很多城市都在大規(guī)模開發(fā)地下空間，以滿足日益增長的市政工程建設(shè)需求。

在已有的各種地下市政工程建設(shè)施工技術(shù)中，頂管施工的技術(shù)先進程度最高，應(yīng)用也最為廣泛，而且必將繼續(xù)應(yīng)用于各種大型地下市政工程建設(shè)中。這是因為，在各種地下施工技術(shù)中，頂管施工技術(shù)對地上設(shè)施的破壞程度最小、對周圍居住環(huán)境的影響最小。此外，頂管施工上技術(shù)還能夠適應(yīng)各種復(fù)雜特殊的施工環(huán)境，例如可以輕松穿過各種阻擋建筑，施工過程不影響地上交通的正常運行。因此，頂管施工技術(shù)在市政工程建設(shè)中發(fā)揮了越來越重要的作用。本文介紹了頂管施工的技術(shù)原理和典型特征，分析了市政工程建設(shè)中頂管施工技術(shù)存在的漏洞，并提出了有針對性的措施。

2 頂管施工技術(shù)原理與優(yōu)勢分析

2.1 技術(shù)原理

頂管施工技術(shù)廣泛應(yīng)用于各種地下工程項目的施工過程中，特別是在市政工程中的應(yīng)用十分廣泛，已經(jīng)成為市政工程地下項目中首要考慮的一種施工技術(shù)。頂管施工過程中，不需要進行開挖，或者僅需要進行十分少的開挖就能夠?qū)⒏鞣N管道邁入地下。整個施工過程不會對地面產(chǎn)生很大的影響。即使是路面有建筑物，采用頂管施工技術(shù)也可以在不影響地面建筑物的前提下，將管道埋入預(yù)設(shè)路線。并且，頂管施工技術(shù)不但對地面各種建筑的影響最小，對環(huán)境的破壞也是最小的。頂管施工過程中產(chǎn)生的各種有害粉塵最小，施工過程不會對周邊生活環(huán)境造成很大的污染。因此，自頂管施工技術(shù)誕生之日起，尤其是隨著頂管施工技術(shù)的成熟度越來越高，絕大多數(shù)市政地下工程項目中已經(jīng)擯棄了開槽埋管的施工技術(shù)，而青睞于優(yōu)勢明顯的頂管施工技術(shù)。

頂管施工技術(shù)的基本原理是采用推力巨大的機械設(shè)備，直接將管道植入土層之中，避免對傳統(tǒng)鋪設(shè)管道過程的開挖處理。頂管施工的基本施工過程為：首先，基于市政工程設(shè)計規(guī)劃的管道鋪設(shè)線路，在管道鋪設(shè)的開端與盡頭分別修建工作井和接收井。如果管道沿線的地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，或者是管道的距離過長超出了一次鋪設(shè)的范圍，需要在管道線路中間建設(shè)中間井；其次，利用工作井內(nèi)的大推力機械設(shè)備完成鋼制管道(工具管)的頂進作業(yè)。最后，正式的管道緊隨工具管的推進，不斷被推入工作井中，一直到管道成功鋪設(shè)至接收井。在市政工程的污水管道安裝項目中，施工過程相對復(fù)雜，但施工原理基本相同，區(qū)別僅在于需要更為先進的頂進設(shè)備和額外建設(shè)頂進中繼站。

2.2 技術(shù)優(yōu)勢

頂管施工技術(shù)又叫做非開挖管道施工技術(shù)。頂管施工的顯著優(yōu)勢就在于鋪設(shè)管道的過程中，不需要對土體進行開挖?；诖?，相比傳統(tǒng)基于開挖的管道鋪設(shè)技術(shù)，頂管施工技術(shù)所具有的獨特技術(shù)優(yōu)勢包括以下幾個方面：第一，頂管施工可以輕松地將管道鋪設(shè)進公路、鐵路等交通設(shè)施，以及商場、居民小區(qū)等地上建筑之下，不影響地上建筑的正常使用。第二，頂管施工技術(shù)的施工成本和施工時間均遠小于傳統(tǒng)的開挖施工技術(shù)，可以大量節(jié)省工程資金和縮短工期。第三，頂管施工技術(shù)對施工場地周圍的環(huán)境影響較小，采用頂管施工能夠大幅度降低施工場地的噪聲和粉塵擴散。第四，頂管施工技術(shù)需要的施工場地較小。相比傳統(tǒng)基于開挖的施工技術(shù)，頂管施工只需要幾個占地空間較小的作業(yè)點，對周圍正常生產(chǎn)生活的干擾較小。正是因為頂管施工技術(shù)所具有的這些技術(shù)優(yōu)勢，使得頂管施工技術(shù)在現(xiàn)代城市市政工程的各種管線工程項目中的應(yīng)用非常普遍。但是，相比傳統(tǒng)基于開挖的管道鋪設(shè)技術(shù)，頂管施工的技術(shù)相對復(fù)雜，對工程人員的專業(yè)知識要求較高，且需要非常精確的地質(zhì)與水文數(shù)據(jù)。在市政工程地下項目施工過程中，頂管頂進的路線有可能是直線，也有可能是曲線。但無論如何，頂進的管道必須要按照預(yù)先設(shè)置的路線前進，不能偏離過大。

3 市政工程中大口徑頂管施工容易出現(xiàn)的漏洞

3.1 頂力不足

在市政工程地下項目中，受到復(fù)雜地面建筑的影響，頂管的距離一般會較長，此時就很容易出現(xiàn)頂力不足的問題。在頂管施工過程中，所需頂力是隨著頂管的不斷頂進而逐漸加大的，因此對頂進設(shè)備的頂力要求較大。為了避免在施工過程中出現(xiàn)頂管頂力不足的問題，可以采用兩個方法降低對頂力的需求。首先，降低管道行進阻力。在管道頂進過程中，利用頂進管線與周圍土體的空隙，一般為3 cm左右，通過在管道外圍施加壓力的方法注入減阻泥漿，降低管道的行進阻力，間接地減小對頂力的需求。其次，對于大口徑長距離的頂管施工，可以通過在管線中間設(shè)置中繼站的方式降低對頂力的需求。

3.2 靠背強度不足

在頂管施工的過程中，頂進設(shè)備向外輸出巨大的頂力同時，大口徑長距離頂管工程的后座必須要同時承受巨大的反推力，即頂進力的反作用力。通常情況下，按照管道的口徑和頂管施工的距離，可以預(yù)測出后座承受的推力數(shù)值。但是，在施工過程中，頂進設(shè)備的頂力難以保證是十分平穩(wěn)地施加到管道中，此時后座就很可能要承受頂進設(shè)備突然產(chǎn)生的爆發(fā)力。這樣就很有可能造成頂進設(shè)備受損，給施工單位帶來經(jīng)濟損失的同時，影響工程質(zhì)量和工程進度。為此，必須要在頂進設(shè)備安裝的過程中，預(yù)估可能出現(xiàn)的極限推力，加頂管設(shè)備的靠背強度，避免出現(xiàn)推力不足的問題。

4 市政工程施工中大口徑頂管技術(shù)應(yīng)用要點

頂管施工技術(shù)使市政地下工程的應(yīng)用十分廣泛，但是其施工技術(shù)相對復(fù)雜，施工過程中一定要注意掌握施工要點，提高施工技術(shù)水平，確保施工質(zhì)量，提升市政工程的整體質(zhì)量水平。

4.1 掌握技術(shù)應(yīng)用要點

市政工程是一項十分復(fù)雜的工程，在市政工程中應(yīng)用頂管施工技術(shù)，首先要做的就是深入學(xué)習(xí)和分析有關(guān)于頂管施工的各項技術(shù)，充分掌握頂管施工的技術(shù)要領(lǐng)，按照預(yù)定的施工總體規(guī)劃，科學(xué)合理地制定頂管施工方案。目前，雖然頂管施工技術(shù)已經(jīng)較為成熟，但是仍然需要根據(jù)具體的施工環(huán)境，明確頂管施工過程中的各項具體操作，堅決杜絕不按照實際情況制定施工方案，而盲目依據(jù)經(jīng)驗施工的情況發(fā)生。

4.2 落實現(xiàn)場勘查工作

頂管施工的技術(shù)復(fù)雜程度高，施工過程中隨時可能出現(xiàn)各種突發(fā)情況。為此，施工單位必須嚴格落實施工現(xiàn)場勘查工作，這是保證工程質(zhì)量的基礎(chǔ)條件。特別是在大口徑長距離頂管施工的過程中，必須要隨時根據(jù)現(xiàn)場勘查情況調(diào)整施工方案。筆者結(jié)合自身工作實際，認為需要從以下幾個方面強化頂管施工的現(xiàn)象勘查工作。首先，要對施工現(xiàn)場進行精確測量，基于現(xiàn)場勘查結(jié)果，規(guī)劃頂管管道位置，而且施工之前要及時清理影響施工的雜物。其次，勘查頂管施工涉及的路面交通狀況，及時掌握施工沿線的交通情況，聯(lián)合相關(guān)部門在必要的時候減小地面交通壓力，為頂管施工創(chuàng)造良好的施工條件。最后，勘查施工沿線的地質(zhì)和水文條件，市政工程中尤其要注意對各種地下管線的勘查，例如地下電纜、給排水管道等。此外，還要對頂管施工現(xiàn)場的地上建筑物構(gòu)造進行勘查，確保施工期間的地上建筑物安全。

4.3 規(guī)范頂管技術(shù)運用

頂管施工技術(shù)的規(guī)范性對于提升市政工程質(zhì)量是至關(guān)重要的。只要按照操作規(guī)范嚴格落實施工技術(shù)要求，才能確保工程施工的規(guī)范性。在市政工程頂管施工，要落實的技術(shù)規(guī)范主要包括以下幾點。第一，科學(xué)合理地勘查施工現(xiàn)場的基礎(chǔ)上，確定施工技術(shù)，確保頂管施工技術(shù)與市政工程建設(shè)能夠嚴密配合；第二，施工過程中，密切監(jiān)測城市地下水位的變化情況，對突發(fā)情況要做好預(yù)案；第三，做好頂管施工的準備工作，對頂進設(shè)備的頂力和管材承受的推力要有充分的準備，避免在施工過程中出現(xiàn)頂力不足和推力不足的現(xiàn)象。

5 結(jié)語

頂管施工技術(shù)無需開挖即可實現(xiàn)管道的埋入，與傳統(tǒng)基于開挖的管道鋪設(shè)相比，具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢，在當前市政工程建設(shè)中有著十分廣泛的應(yīng)用。但是，在應(yīng)用大口徑長距離頂管施工技術(shù)的過程中，必須要充分掌握技術(shù)原理，落實相關(guān)技術(shù)要求，保證工程建設(shè)質(zhì)量。