給排水施工長距離頂管施工技術研究

李 東

武漢市武昌市政工程總公司一工程處 湖北 武漢 430000

正文：

一、長距離頂管施工技術基本概念

應用于給排水施工當中的頂管技術可以在保證原有路面不被破壞的情況下進行管道的通設，這項技術又被稱為非開挖頂管技術，在我國道路眾多、人均用水量和排水量較高的情況下，給排水頂管技術的出現(xiàn)大大促進了我國現(xiàn)代化城市建設的步伐，真正地實現(xiàn)了在長距離情況下的管道通設，因此該項技術在我國現(xiàn)代化城市建設過程中得到了廣泛的應用。給排水頂管施工技術對城市道路的破壞較小，減少了對施工周邊環(huán)境的影響，大大緩解了以往因開挖地面造成的交通擁堵，保護了需鋪設管道路段的路基穩(wěn)固除此之外該項技術還能夠在對管道的維修和維護上進行應用。

盡管長距離頂管施工技術的出現(xiàn)給市政工程建設帶來了更加便利的技術，但是在實際的應用當中仍舊面領著許多的問題，根據(jù)頂管技術的施工特點，首先面臨的就是施工資金巨大的弊端，由于在期施工前期需要對施工路段做較為細致的規(guī)劃，對施工設備要求較多，加以頂管施工技術的專業(yè)水平較高，因此還需要有專業(yè)的技術人員在現(xiàn)場指揮調(diào)度，最主要的是頂管技術施工所需工人數(shù)也是一般施工人數(shù)的一倍之多，造成了項目工程的預算費用巨大。因此長距離頂管施工技術只有在城市市政工程或者大型的施工項目當中使用較多，對于一些小范圍、短距離的施工項目不適用，光就高額的施工費用來說就不是一般的企業(yè)內(nèi)部資金可以承受得起的，這也是阻礙長距離頂管施工技術在我國發(fā)展推廣的因素之一。

二、長距離頂管施工技術基本原理

1.原理

長距離頂管施工技術在施工過程中需要借助許多的施工輔助頂進設備，如通過安裝在工作井當中的油缸提供巨大動力的土壓平衡頂管機，將管道從工作井送入，經(jīng)過管道間、中繼間等提供頂進動力的設備，最終接通接收井。在具體的實施工作中，管道會從工作井進入，其前端的挖掘設備會隨著管道的挺進將前進路線上的土石切割粉碎下來，并通過安裝在挖掘設備后方的徒倉和螺旋輸送機送回地面，這樣按照規(guī)劃的鋪設路線不斷地挖掘土體，就完成了長距離頂管施工技術的基礎部分。

長距離頂管施工技術的施工離不開前期對所要開挖土體的土質(zhì)分析、土層結(jié)構(gòu)等與開挖施工相關的信息的采集和分析，如果遇到不利于開挖設備施工的土層土質(zhì)，可以利用灌水軟化或者黏土漿等材料輔助開挖，通過人為手段改善開挖土壤的土質(zhì)條件。例如：在遇到土質(zhì)環(huán)境較為不穩(wěn)定的土層時，可以通過增加土壤濕度的方式將開挖土層變成泥狀土，眾所周知在建筑施工當中泥狀土的承壓性質(zhì)和對形變受力有著很強的適應性，因此可以減少來自地下水以及施工接觸面的壓力，既避免了土壤因結(jié)構(gòu)問題造成的坍塌，又確保了在施工過程中挖掘設備的順利前進。

2.長距離頂管施工技術的應用優(yōu)勢

在城市給排水系統(tǒng)規(guī)劃施工時，將長距離頂管施工技術作為施工的主要技術，可以有效地減少以往開挖施工所造成的影響和破壞，有效地提升了施工效率，由于該項技術可以做到不開挖路面就能夠完成給排水管道的通設，因此直接避免了減少了道路開挖再回填造成的資金浪費和對道路的破壞，單就這一方面來看就降低了市政工程的施工工作量和鋪設成本，又因其能夠長距離地下施工的優(yōu)勢，有效地解決了以往需要開挖路面造成的地面交通擁堵的麻煩，其先進的管道挺進技術也不會對原有的地下設施造成破壞，因此本文從以下幾個方面來對長距離頂管施工技術的優(yōu)勢進行分析：

（1）降低對城市道路的破壞

長距離頂管施工技術在對城市道路的破壞與傳統(tǒng)的全面開挖鋪設相比，已經(jīng)大大降低了對城市路面造成的破壞，該項技術只需要在工作井和接收井兩端進行面積較小的開挖以外，剩余的工作部分都在地下完成。并且該項技術的作業(yè)設備多數(shù)在地面以下，在施工過程中也不會造成太大的噪音和地面振動，對周邊居民的工作和生活不會造成十分惡劣的影響。

（2）降低施工成本

首先從工作井和接收井施工的開挖計算，通過對開挖土壤土質(zhì)的分析和人為改善，大大降低了對城市道路的開挖面積，而以往的管道鋪設工作只能將所要鋪設管道的線路全面開挖，鋪設完管道之后還需要運送土方將開挖的路面重新回填，并且由于城市化的道路路面都需要硬化，所以還需要在路面鋪設柏油進行硬化處理，這一系列施工過程下來不僅施工周期長、而且耗費的人力物力較大，因此只開挖所需鋪設管道的兩端道路就大大降低了施工所需的人力物力。其次由于長距離頂管施工技術的工作重點全在地下進行，因此對地面的建筑、交通設施以及車輛通行壓力沒有太大的影響，減少了以往施工中需要協(xié)調(diào)交通、破壞建筑的弊端和市政施工投入的成本。最后該項技術的非開挖性質(zhì)，既保護了施工路段的路基，又減少了工程規(guī)劃的環(huán)節(jié)，對路面的使用壽命和后期維護起到了保護作用，從這方面來講也變相地降低了施工作業(yè)成本。

（3）可長距離施工

長距離頂管施工技術的另一大特點是能夠進行長距離的地下施工作業(yè)，這依賴于管道中繼間的設置，由于在長距離的管道頂進過程中，土層的阻力有時會大于容許總頂力，就會造成主頂力不足而無法一次達到需要頂進的距離，這時就需要設置在管道前端中繼間當中的10個頂力為30噸的千斤頂作為輔助頂力補充，一般設置中繼間的前提是管道的頂進距離超過100米。除此之外在管道挺進距離超過100米時，輔助中繼間的另一項觸變泥漿灌注工藝也是重要的保證長距離管道鋪設因素，此工藝在長距離的頂管施工當中有著十分重要的作用，其不僅可以利用觸變泥漿套減少管道在頂進過程中與土層之間的摩擦力，而且還能夠減少最前端挖掘設備的挖掘難度，將一些較難開挖的土層轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追鬯榍邢鞯哪酄钔粒龠M了管道挺進的速度。

（4）可穿過建筑物

市政工程的給排水工程項目一般管道鋪設長度較長，涉及鋪設面積較大較廣，因此對管道的頂進質(zhì)量就有著較高的要求，所以要在以下幾個方面做好相關的準備工作：首先應該考慮到頂進穿墻工作中因挖掘過后的土質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定造成的間接性坍塌，對此就需要在挖掘前對需要施工的土層進行灌漿加固的處理，在挖掘設備頂進過后應盡快的實現(xiàn)后方工具管的通設，起到對周圍土層的填充作用；其次要注意在管道頂進的過程中地下水的滲透，對此在管道的接口處有外套環(huán)（鋼套環(huán)）橡膠止水帶和軟土襯墊兩部分進行防水，并且在工具管接口以外的位置需要利用注漿工藝對管道外部進行保護，形成一層用來填充流失的土體和防水的泥漿套；最后由于頂管技術的地下施工距離較長，因此在面對地下復雜的施工環(huán)境時，施工技術人員應該對管道最前端的傳輸設備采集到的信息和數(shù)據(jù)第一時間進行分析，針對不同的施工狀況及時地調(diào)整施工方案，確保長距離頂管施工的順利完成。

三、長距離頂管施工技術的具體運用

1.長距離頂管施工技術在給排水工程中的運用設計

目前我國多數(shù)長距離頂管施工當中都會將含有鋼筋結(jié)構(gòu)的砼管或者硬度較強的鋼管作為承載挖掘設備頂進管，放在實際的施工環(huán)境當中，鋼管的使用就有了一定的局限性，必須在沒有腐蝕性的地下環(huán)境當中才能夠使用，而具備鋼結(jié)構(gòu)的混凝土管道雖然對地下的施工環(huán)境沒有太多的要求，但是考慮到在規(guī)劃時的相關標準，以及在施工當中的對頂進管的技術要求，還是要在選擇上嚴加把控，如混凝土管道當中鋼筋的成分配比必須能夠承受頂進應力，在實際使用當中還需要考慮管道的直徑，這就需要結(jié)合管道管壁的厚度和混凝土管道鋼筋配比進行計算，以此來選擇最佳外徑的管道大小。

2. 長距離頂管施工技術在給排水工程中的應用要求

（1）施工要求

長距離頂管技術的施工能否順利進行取決于施工技術和頂進管的材質(zhì)，由于在地下埋設的給排水管道需要經(jīng)歷較長的使用時間，因此在施工前應該選取合適耐用的給排水管道，這樣才能夠保證后期施工的質(zhì)量，但目前在我國的管道市場有著種類繁多的管材，一些無良商家在制作時甚至只考慮管道的形狀相似，并沒有對其使用價值有所重視，偷工減料制作而成，因此需要施工管理者在選材時認真挑選，避免劣質(zhì)管材拖慢施工的進度和質(zhì)量。同時長距離頂管施工技術的專業(yè)性較強，對相關的施工人員專業(yè)技術要求較高，由于該技術的特殊性，一般只有在大型市政工程或者較大的施工項目當中才會使用，因此長距離頂管施工技術所需要投入的資金較大。

（2）頂管施工

頂管施工技術作為長距離頂管施工技術的核心和尖端部分，是對技術要求較高的部分，一般頂進管的選材都會選用無鋼套或者頂進鋼套管，其管材對施工環(huán)境有著較強的適應力，并且能夠承受頂管的應力。為了保證頂進管在地下能夠順利的進行工作，避免其在頂進的過程中受到破壞，需要將工作井和接收井設置到地表，將鋼管由上至下的放置在工作井中，同時工作井當中應預留下出口，在機械頂進設備的幫助下，頂進至接收井，保證了接收井和土層之間的緊密對接，這樣的設計方式還能還能夠保證接收井的預留口提前留出穿出位置。這就是前期頂管施工的全部工作，將地下和地表的基礎設施準備完畢，為后期的管道鋪設做了完善的準備。

（3）其他施工要求

由于長距離頂管施工所使用的鋪設管材一般長度較長，在實際的施工當中，由于人工操作失誤或者設備自身的抖動，會造成管道的位移，因此為了確保給排水管道鋪設的穩(wěn)定，除了要求施工人員謹慎的操作之外，還要確保主頂推力的穩(wěn)定，保證管道內(nèi)部壓力的穩(wěn)定，只有平衡各方面的施工因素，才能夠確保長距離頂管施工的順利進行。

四、長距離頂管施工技術在給排水工程中的注意事項

1.減少環(huán)境污染

在施工過程中要注意規(guī)劃鋪設路線上的一些垃圾填埋場，在規(guī)劃的線路當中應盡量繞開對垃圾填埋場的挖掘。同時在地下頂進管的頂進過程中要盡量降低施工強度，避免因施工強度較大造成的地面變形。城市體系當中，許許多多管道線路都會埋設在地下，因此在進行施工前應該充分地調(diào)查了解相關的資料和路線的可取性，避免與其他城市地下設施“相撞”，造成不必要的財產(chǎn)損失。

2.避免破壞周邊建筑物

除去工作井和接收井兩端的道路和建筑破壞以外，還應該注意在長距離頂管施工過程中對地面建筑的保護，充分利用注漿工藝形成的泥漿套進行開挖土層的填充和支撐，避免因土層塌陷造成的地面建筑的變形，同時要對前端的挖掘設備做好壓力平衡的設計，保證觸變泥漿灌注技術的正常使用，通過將所要挖掘的土體泥漿化來降低挖掘難度，平衡土層因輕度不足造成的塌陷壓力。

3.其他

施工環(huán)境中的通風系統(tǒng)是十分重要的一個環(huán)節(jié)，其作用主要是保護施工人員的人身安全，由于長距離頂管施工是在較為密閉的環(huán)境當中進行的，因此氧氣流通不暢，需要及時的進行氣體流通。因此可以采用間歇式更換作業(yè)人員的方式或者固定時間的通風等方式進行施工。

五、結(jié)論

綜上所述，在現(xiàn)代化城市的建設發(fā)展過程中，給排水系統(tǒng)的起著重要的基礎作用，可以說一座沒有給排水系統(tǒng)的城市與農(nóng)村的生活方式無異，而傳統(tǒng)的給排水管道鋪設往往耗時耗力，因此長距離頂管施工技術應運而生，并且在現(xiàn)代化城市建設當中取得了較好的成績。長距離頂管施工在市政給排水建設工作當中起著重要的推動作用，并且隨著施工技術水平的不斷提高，整體的工程周期也在加快，工程質(zhì)量也得到了極大地提高，在現(xiàn)代化城市的建設當中被廣泛應用。但是由于我國長距離頂管施工技術的發(fā)展才剛剛起步，仍舊存在這許多方面的問題，如對施工人員的專業(yè)技術要求較高，該項技術本身涉及到很多建筑知識領域，施工過程較為復雜等等，因此需要我們進一步的加強對該項技術的研究，促進我國城市化進程的建設。