市政給排水工程中的頂管施工技術(shù)概述

宮鶴群

摘 要：頂管施工技術(shù)近年來在我國發(fā)展迅猛，市政工程中采用頂管施工可以將作業(yè)面移入地下，從而避免了對(duì)地面交通的影響。只要施工前選線合理，施工方法恰當(dāng)，構(gòu)筑物并不妨礙施工的正常進(jìn)行。本文就頂管施工工藝以及在市政給排水管道工程的應(yīng)用作了簡要闡述，并展望以后頂管方法日漸成熟，可成為市政建設(shè)中的一種常用技術(shù)。

關(guān)鍵詞：市政給排水；頂管施工

頂管施工技術(shù)具備不開挖路面、交通不斷行、管道埋深范圍大、對(duì)周邊環(huán)境影響小等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在一定程度上解決了管道埋設(shè)施工中對(duì)道路交通的堵塞和城市建筑物的破壞等難題，在穩(wěn)定土層和環(huán)境保護(hù)方面凸顯優(yōu)勢(shì)。對(duì)交通繁忙、人口密集、地面建筑物眾多、地下管線復(fù)雜的城市創(chuàng)造一個(gè)潔凈、舒適的環(huán)境是非常重要的，市政工程建設(shè)中有著非常廣泛的應(yīng)用前景。

一、市政給排水管線工程施工要點(diǎn)

施工方案對(duì)不同的管線、管質(zhì)、管型和不同的路段其側(cè)重點(diǎn)有所不同。針對(duì)不同路段，不同的地質(zhì)和環(huán)境情況，應(yīng)該制訂不同的施工方案。市政給排水管線施工存在以下幾種情形：

1.開挖施工。市政管道穿越市政各種建筑物，為避免不必要的麻煩，大多沿路鋪設(shè)。在非主干道或路邊不大影響交通的情況下可采用明挖施工。

2.頂管施工。市政管道在跨路施工開挖存在影響交通等各方面困難時(shí)，頂管施工是一種可行的方案選擇。頂管施工從考慮人員在管道內(nèi)施工作業(yè)考慮，管徑一般在0.8m以上，有鋼管和水泥管兩種管型，市政排污管多用水泥管，自來水和煤氣管道多用鋼管。

二、頂管施工的優(yōu)點(diǎn)及其基本施工原理

1.項(xiàng)管施工的優(yōu)點(diǎn)。眾所周知：頂管施工廣泛的應(yīng)用于應(yīng)用于雨水和污水管道的非開挖敷設(shè)，頂管法是使用得最早的一種非開挖施工方法.它起源于美國。頂管施工方法在市政管道中的應(yīng)用最為廣泛。頂管法施工的優(yōu)點(diǎn)，除了控制精度高之外，采用頂管法施工還具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

（1）可以在很深的地下鋪設(shè)管道。（2）對(duì)交通的干擾小，無需隔斷交通。（3）可以穿越障礙物。（4）施工噪音和振動(dòng)都很小。（5）對(duì)施工區(qū)域周圍的影響很小。（6）能夠安全地穿越公路、鐵路。（7）在城區(qū)內(nèi)施工如果地下水不十分豐富，以及管道埋深較淺的情況下經(jīng)濟(jì)性更好。

2.頂管施工的基本原理

頂管施工就是借助于主頂油缸以及中繼間的頂進(jìn)力，把工具管或頂管掘進(jìn)機(jī)從工作坑內(nèi)穿過土層一直頂進(jìn)到接收坑內(nèi)吊起。與此同時(shí)，把緊隨在工具管或掘進(jìn)機(jī)后的管道埋設(shè)在兩個(gè)工作坑之間。在頂管施工中主要有三種工作面平衡理論：氣壓、土壓和泥水平衡理論。本文主要介紹泥水平衡頂管工法。泥水平衡頂管的工作原理：通常把用水力切削泥土，采用機(jī)械切削泥土而采用水力輸送棄土，同時(shí)有的利用泥水壓力來平衡地下水壓力和土壓力的這一類頂管形式都稱為泥水平衡頂管施工。在泥水平衡頂管施工中，要使挖掘面上保持穩(wěn)定，就必須在泥水倉中充滿一定壓力的泥水，泥水在挖掘面上可以形成一層不透水的泥膜，以阻止泥水向挖掘面里滲透。同時(shí)，該泥水本身又有一定的壓力，因此它就可以用來平衡地下水壓力和土壓力，這就是泥水平衡頂管最基本的原理。

3.頂管技術(shù)的施工工藝

（1）頂管施工順序?yàn)椋汗ぷ骶┕ぜ绊殴軠?zhǔn)備→頂進(jìn)設(shè)備安裝→吊裝砼管到軌道上→安裝接口、管線→安放頂鐵→注漿→開啟油泵頂進(jìn)→處泥→管道貫通→砌檢查井→回填密實(shí)→閉水試驗(yàn)。

（2）頂管施工工藝流程圖：工作井設(shè)備安裝包括：導(dǎo)軌的安裝、后座墊鐵的安裝、油缸支架及油缸的安裝、穿墻止水設(shè)備的安裝、激光導(dǎo)航系統(tǒng)安裝和泥漿循環(huán)系統(tǒng)安裝。地面設(shè)備安裝工作井地面設(shè)備安裝包括：監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝、主控制室及主頂裝置安裝、泥漿棚搭設(shè)及泥漿系統(tǒng)設(shè)備安裝。安裝千斤頂時(shí)，應(yīng)保證千斤頂?shù)捻斄ξ恢煤晚斶M(jìn)抗力位置在同一軸線上，并確保四個(gè)千斤頂用力均衡，避免產(chǎn)生頂進(jìn)力偶。同時(shí)工作井的起重采用龍門吊。頂力是頂管工作中的重要因素，在實(shí)施頂管作業(yè)之前，必須要對(duì)選擇的頂管頂力做一個(gè)預(yù)算。后背主頂千斤的頂力要克服各種阻力方能前進(jìn)，預(yù)先需要計(jì)算的頂力主要包括工具管迎面阻力和管道摩阻力兩部分組成。頂進(jìn)管一般選用鋼筋砼管，如沒有腐蝕要求可選用鋼管。頂進(jìn)管的直徑選擇是首先根據(jù)工程需要、工程性質(zhì)確定內(nèi)徑，根據(jù)頂進(jìn)管所受荷載確定砼管的壁厚及配筋，進(jìn)而確定外徑。頂進(jìn)管的長度對(duì)頂管過程的經(jīng)濟(jì)性和可控性有很大的影響。在直線推頂?shù)那闆r下使用長管可以減少裝管的次數(shù)，達(dá)到良好的效果，但隨著管長度的增長，容易偏離原定頂進(jìn)的路線，比使用短管恢復(fù)正確路線更加困難。同時(shí)建造頂壓坑時(shí)頂壓坑的長度也要增大，挖坑、支護(hù)、回填、修復(fù)的費(fèi)用將相應(yīng)地增加。反之，短管比較容易向周圍土層中擠入，致使整個(gè)管列呈蛇形彎曲，這便降低了管路頂進(jìn)的可控性，因此很短的管利用直線上推頂也較困難。一般情況下，管長度須相對(duì)于管徑來衡量，當(dāng)L/D外≤1.10時(shí)，為短管；當(dāng)L/D外=1.15時(shí)，為標(biāo)準(zhǔn)管；當(dāng)L/D外≥2.10時(shí)為長管。

（3）頂管施工技術(shù)

①穿墻前注漿止水處理。頂管工作井穿墻洞口前方應(yīng)采用壓漿止水處理，注漿材料用水泥、石灰、粘土攪拌成漿液，并與自然土混合。為保證工具頭順利成功出洞，洞口攪拌范圍應(yīng)保證在4×4m處。漿液配合比為石灰：水泥：粘土=2∶1∶3，使注入的漿液與自然土固結(jié)后能讓工具頭順利穿墻同時(shí)能起擋土和止水的作用（注入漿液量不得超過自然土的17%）。

②頂管頂進(jìn)。完成灌漿并達(dá)到止水強(qiáng)度后，可進(jìn)行人工鑿除穿墻位置的混凝土，并將工具管吊下工作坑，然后安裝好工具管。準(zhǔn)備工作就緒后，吹除最前端的擋土鋼板，清除硬塊，頂進(jìn)工具頭到穿墻管內(nèi)，使工具頭與第一節(jié)鋼管采用剛性聯(lián)結(jié)。在此過程中，應(yīng)在工具頭最前端壓滿泥漿，避免工具頭的“磕頭”現(xiàn)象。特別要注意防止路面塌方，因此應(yīng)根據(jù)出土情況確定頂進(jìn)速度。頂進(jìn)中要求邊壓觸變泥漿邊頂進(jìn)，要堅(jiān)持不壓漿不頂進(jìn)的原則頂進(jìn)。同時(shí)須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)線路頂進(jìn)，可利用削土刀盤上可伸縮的超提刀，結(jié)合千斤頂編組進(jìn)行糾偏。經(jīng)常對(duì)頂進(jìn)軸線進(jìn)行測(cè)量，檢查頂進(jìn)軸線是否和設(shè)計(jì)軸線相吻合。在頂進(jìn)一節(jié)砼管后，應(yīng)回縮千斤頂，并拆開水、電、氣、泥漿管路，再吊入下一節(jié)管段。調(diào)直對(duì)中，安裝好管材的接頭止水材料，然后依次進(jìn)行接通各管線，開動(dòng)油泵頂進(jìn)管節(jié)行程，回縮千斤頂，測(cè)量、加頂鐵等操作。最后重復(fù)頂進(jìn)至一節(jié)砼管后，再重復(fù)上述流程。

③頂管出洞。頂管出洞即頂管機(jī)和第一節(jié)管子從工作井中破出洞口封門進(jìn)入土中。頂管機(jī)進(jìn)、出洞處以及后靠土體加固，需對(duì)后靠土體及進(jìn)、出洞區(qū)域土體進(jìn)行高壓旋噴樁加固，從而確保頂管機(jī)出洞的絕對(duì)安全。同時(shí)須在工作井安裝洞口止水裝置，防止頂管機(jī)進(jìn)、出預(yù)留洞導(dǎo)致泥水流失，并保證在頂進(jìn)過程中壓注的觸變泥漿不流失。

④頂管糾偏。糾偏是指機(jī)頭偏離設(shè)計(jì)軸線后，利用設(shè)置在后部的糾偏千斤頂組，改變機(jī)頭端面的方向，使管道沿設(shè)計(jì)軸線頂進(jìn)，減少偏差。頂進(jìn)糾偏是采用調(diào)整4臺(tái)糾偏千斤頂組的方法，進(jìn)行糾偏操作，若管道偏左則千斤頂采用左伸右縮，反之亦然。如果同時(shí)有高程和方向偏差，則應(yīng)先糾正偏差大的一邊。糾偏應(yīng)做到在頂進(jìn)中采用小角度分級(jí)逐步進(jìn)行，勤調(diào)微糾。當(dāng)頂管機(jī)頭發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)，可采取在管內(nèi)的相反方向增加壓重塊或在中間站提供旋轉(zhuǎn)糾正力矩等方法糾正。

三、結(jié)語

頂管施工在市政工程中， 特別是深覆土大管徑的管道工程和交通繁忙的城市主干道改造工程中尤顯重要。頂管工藝的施工從技術(shù)上講是完全可行的，相對(duì)于開槽埋管從社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益上來講更具有優(yōu)越性。從根本上改變了城市管網(wǎng)亂挖現(xiàn)象；另外一方面從切實(shí)做到保護(hù)環(huán)境入手，加大推廣頂管施工技術(shù)力度勢(shì)在必行?？梢灶A(yù)見未來的管線鋪設(shè)技術(shù)將以頂管工藝為支撐。