市政道路排水工程污水管頂管施工探究

文/王勇 湖南順天建設(shè)集團(tuán)有限公司 湖南長沙 410000

污水管頂管施工技術(shù)作為一種較新型施工方法，在降低市政道路排水工程施工難度上可發(fā)揮有效功用，能夠減縮工程工期，保證安全和質(zhì)量。

1、市政排水工程污水管頂管施工技術(shù)概述

1.1 原理與方式

頂管施工技術(shù)是目前排水工程建設(shè)與改造中常用的一種非開挖施工技術(shù)。此技術(shù)最大的優(yōu)越性就是不需全管段開挖地面，只需在檢查井位置挖工作井和接收井，便可通過施工設(shè)備將管道按設(shè)計要求敷設(shè)到位。此技術(shù)中，把污水管道壓入地層的工作動力來源于千斤頂油缸，污水排水管在千斤頂作用下跟隨著頂管機(jī)頭壓入地質(zhì)層，完成管段的敷設(shè)。

1.2 施工工藝種類

在國內(nèi)，污水管頂管施工的兩種主要方式是手掘式與機(jī)械式兩種頂管施工方式。對于靠人在帶刃腳的機(jī)頭內(nèi)挖土的頂管方式稱為手掘式。在推進(jìn)管前的鋼制殼體內(nèi)安裝掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行挖土作業(yè)的方式稱為機(jī)械式。手掘式頂管適應(yīng)于管徑800～2400mm內(nèi)徑的管道，人工作業(yè)勞動強(qiáng)度大，安全風(fēng)險大，施工進(jìn)度慢。而機(jī)械式頂管機(jī)械化程度較高，可根據(jù)管道管徑選用不同機(jī)頭，使用范圍廣，頂進(jìn)速度快。以上兩種頂管施工方法以機(jī)械式頂管方式使用較多，而機(jī)械式頂管以泥水平衡頂管法運(yùn)用最為廣泛。。

2、市政道路排水工程污水管頂管施工中存在一些問題種類

2.1 施工方

施工方問題可從施工人員和施工企業(yè)來分析。由于頂管施工屬非開挖施工，地下情況復(fù)雜多變，不可預(yù)見因素多，需要及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，專業(yè)性較強(qiáng)。頂管施工要求施工技術(shù)人員和勞務(wù)作業(yè)人員有較豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，能及時處理常見性問題。而現(xiàn)階段國內(nèi)頂管施工中，一些施工人員專業(yè)技術(shù)水平有待提高，施工盲目性大，存在一定的安全和質(zhì)量隱患。而施工企業(yè)對施工一線管控不到位，技術(shù)培訓(xùn)和應(yīng)急管控措施基本沒有落實(shí)。

2.2 施工操作技術(shù)

污水管頂管施工兩個重要的工作過程分別是工作坑接收坑的開挖與建造、管道頂進(jìn)施工。由于全過程的地下施工，總會有一些自然地質(zhì)或人為原因?qū)е碌氖┕ぜ夹g(shù)難題出現(xiàn)，如地下水難以控制、孤石或地下管道障礙、流砂粉土地層等。如對這類問題處理不當(dāng)，將造成工程投資大幅增加、工期延誤等。

2.3 施工誤差

給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（GB50268-2008）對污水管管道施工質(zhì)量做出了明確要求。頂管頂進(jìn)過程中，受地質(zhì)不均等諸多因素影響，糾偏多且過程復(fù)雜、操控準(zhǔn)確性難以保證，施工貫通后管道水平軸線和內(nèi)底高程偏差滿足規(guī)范要求有難度。

3、污水管頂管施工技術(shù)的施工要點(diǎn)

3.1 市政道路排水工程污水管頂管施工前的兩個準(zhǔn)備工作

3.1.1 施工場地勘探與施工方案優(yōu)化

頂管施工開始前，工作人員除了熟悉設(shè)計文件和地勘資料外，必須實(shí)地勘探現(xiàn)場水文地質(zhì)情況，核對地勘資料的準(zhǔn)確性。同時根據(jù)建設(shè)單位提供的地下管線布置圖，逐一坑探落實(shí)，查明是否遺漏，必要時可求助城市規(guī)劃部門、城建檔案館和地下管線產(chǎn)權(quán)單位，向他們求取場地地下管網(wǎng)的相關(guān)資料。只有全面了解場地地下情況，才能保證污水管頂管施工工程方案的針對性，進(jìn)而保障工程項目的穩(wěn)定有序進(jìn)行。設(shè)計單位或技術(shù)管理部門編制工程圖紙時，應(yīng)對工程的全部情況進(jìn)行清楚標(biāo)注，如尺寸、埋設(shè)深度等，且這些內(nèi)容的制定應(yīng)在實(shí)地勘察結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行[1]。

3.1.2 安裝設(shè)備、設(shè)施

頂管施工中配備的起重設(shè)備主要有兩類：汽車吊和龍門吊。一般情況下，龍門吊安裝之前可臨時性利用汽車吊完成垂直運(yùn)輸任務(wù)。而在龍門吊的安裝完成之后，大部分工作便會由龍門吊接手，如設(shè)備裝卸、頂進(jìn)管頂鐵安裝、垂直運(yùn)輸物料等。龍門吊可提升設(shè)施安裝速率，加快物料的運(yùn)輸速度，是一種經(jīng)濟(jì)有效的垂直運(yùn)輸設(shè)備。導(dǎo)軌是污水管頂管工程安裝在工作坑內(nèi)為頂管管段出洞時提供導(dǎo)向基準(zhǔn)的設(shè)備，導(dǎo)軌本身需具備一定的剛度、耐磨等特性，能承受管道自重和摩擦力。導(dǎo)軌一般用鋼質(zhì)材料如角鋼、槽鋼制作，固定在鋼筋混凝土梁體基座上。

3.2 污水管頂管施工過程解析

3.2.1 井位確定與頂管線路設(shè)計

施工設(shè)備特點(diǎn)與施工環(huán)境會對頂進(jìn)距離產(chǎn)生一定影響。工作坑造價較高，基于節(jié)省施工成本的考慮，工作坑一般考慮雙向頂進(jìn)。在頂進(jìn)線路設(shè)計中，應(yīng)充分考慮頂管的施工環(huán)境，應(yīng)避開其中的障礙物，如環(huán)境周圍的樹木、建筑物、土地等，這樣做可為后續(xù)的對井作業(yè)檢查工作帶來極大便捷性[2]。

3.2.2 頂管出洞與位置糾正

頂管出洞是頂管施工的重要步驟之一。開始頂進(jìn)前必須確認(rèn)是否具備施工條件，首先應(yīng)對全部設(shè)備進(jìn)行檢查和試運(yùn)行，再則應(yīng)檢查頂管機(jī)頭在導(dǎo)軌上中心線、坡度和高程是否符合設(shè)計要求，最后應(yīng)檢查防止地下水由洞口進(jìn)入工作井的措施是否到位。為預(yù)防頂管出洞后，管道發(fā)生傾斜低頭現(xiàn)象，洞口拆除后立即將機(jī)頭頂入土層，并在調(diào)零后的機(jī)頭下方井壁上放置一定的支撐物，將機(jī)頭和前3～5節(jié)管連成一體。若在施工中出現(xiàn)下跌，則可利用主頂油缸實(shí)施糾正。管道出洞前的初始角設(shè)定也會對下跌現(xiàn)象產(chǎn)生積極的預(yù)防作用。

3.2.3 頂進(jìn)過程中的主要減阻措施

在管道頂進(jìn)過程中，摩擦阻力隨著頂進(jìn)長度的增大而增加。要降低摩阻力常采用管節(jié)外表面融蠟或觸變泥漿技術(shù)來降低摩擦系數(shù)的大小。頂管工程一般采用壓注膨潤土泥漿減阻的方式。頂管注漿的方法有：頂管機(jī)頭切削刀盤注漿、非進(jìn)人管道的注漿管注漿和進(jìn)人管道的人工注漿。在頂進(jìn)過程中，應(yīng)盡可能保證漿液均勻包裹管道形成泥漿潤滑套，同時通過試驗(yàn)結(jié)合經(jīng)驗(yàn)確定注漿壓力、漿液濃度和注漿，確保潤滑減阻效果。

3.2.4 測量與糾偏頂管

頂進(jìn)過程中由于土質(zhì)不均、設(shè)備和管道安裝偏差、操作技術(shù)等主客觀原因，頂進(jìn)管道管壁和機(jī)頭的受力狀態(tài)始終處于不平衡狀態(tài)，導(dǎo)致頂進(jìn)過程中管道出現(xiàn)上下左右擺動前進(jìn)狀態(tài)，偏離了設(shè)計位置。為保證管道頂進(jìn)安裝后達(dá)到設(shè)計和規(guī)范要求，在頂進(jìn)過程中應(yīng)采取“勤測量、勤糾偏、多微調(diào)”的操作方法。在頂管頂進(jìn)過程中，管道總是沿著最前端的機(jī)頭或管節(jié)所走的軌跡前進(jìn)。首節(jié)管起導(dǎo)向作用，首節(jié)管頂進(jìn)時出現(xiàn)偏差，應(yīng)立即進(jìn)行糾偏，這樣才能確保整個頂進(jìn)管道段不發(fā)生偏移。在利用激光導(dǎo)向定位系統(tǒng)測量頂管高程、位置或進(jìn)行偏差糾正時應(yīng)做好頂進(jìn)記錄，連續(xù)作業(yè)小組間保持良好的工作交接。在頂進(jìn)組工作時，可以千金頂組的方式來糾偏，糾偏數(shù)據(jù)應(yīng)為四組，若管道向左偏，則左方增加頂力，反之一樣，若兩邊都發(fā)生偏移，則對差距較大的一邊進(jìn)行修正。修正偏差工作應(yīng)以一個較小角度開始，在過程中逐步增加角度，慢慢調(diào)整糾正角度[3]。

3.2.5 處理施工障礙物

頂管施工前，施工技術(shù)人員需要準(zhǔn)確研讀地勘資料，掌握地下土層基本分布情況。但地質(zhì)勘探鉆探孔很小，且相鄰鉆孔會相隔一定距離，施工人員并不能通過地勘資料掌握地下全面真實(shí)情況，因此在頂進(jìn)施工中遇到地下障礙物要果斷處理。孤石是施工中可能會出現(xiàn)的一種障礙物，對其的處理可采取破巖法。破巖井的設(shè)定應(yīng)依照孤石大小來確定。若在施工中發(fā)現(xiàn)風(fēng)化地層，且其風(fēng)化程度較深、時間較長，便可使用大開挖法或支護(hù)開挖法。

結(jié)語：

我國污水管頂管施工技術(shù)隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展也在不斷被改進(jìn)，污水管頂管施工人員應(yīng)吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷引入先進(jìn)施工設(shè)備與施工方式，進(jìn)而提升自身與國家整體的市政道路排水工程建設(shè)水平。