市政給排水施工中的頂管施工技術(shù)

林巧英

（廈門市翔安市政集團(tuán)有限公司，福建 廈門 361100）

0 引言

由于我國(guó)城市化建設(shè)步伐不斷加快，需在成熟或半成熟的城市中逐步完善市政配套設(shè)施，因此減少交通阻斷和道路、植被破壞成為市政項(xiàng)目施工工藝選型的先決條件之一，而頂管施工作為一種不開挖或少開挖的管道埋設(shè)施工工藝，在當(dāng)前市政工程施工中凸顯優(yōu)勢(shì)，日趨重要。該技術(shù)可大幅降低因施工對(duì)城市正常運(yùn)作及既有建（構(gòu)）筑物的影響，作業(yè)面小，綜合施工成本低，保證經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，最大限度降低對(duì)周邊環(huán)境的影響。因此，在市政工程建設(shè)中，頂管施工技術(shù)被廣泛采納。

1 工程特點(diǎn)和頂進(jìn)方法的選擇

1.1 工程特點(diǎn)

東溪尾水利用工程主要解決尾水壓力管道接入現(xiàn)狀泵站問題：管道路勁為污水廠巴式流量槽附近的水泵站（流量為4000m3/d）至東溪流域，路經(jīng)橫一路、馬塘路、同新路、后田洋路以及后田洋橋，處在車流量較大的交通干線上級(jí)橫穿支線，管線施工時(shí)對(duì)該路段人車同行帶來極大不便。為使項(xiàng)目實(shí)施與交通之間的相互影響降至最低，經(jīng)過實(shí)地考察探勘后，根據(jù)該工程特點(diǎn)及地址條件和環(huán)境條件，采取了頂管施工和開槽埋管相結(jié)合的施工模式。從巴式流量槽至后田洋路實(shí)施頂管施工，后田洋路至東溪流域受地形影響實(shí)施管道開挖敷設(shè)施工。

1.2 頂進(jìn)方法選擇

頂進(jìn)方案的合理性對(duì)頂管施工的成敗及效益起決定性的作用，因此方案需綜合考慮管道埋設(shè)位置的土質(zhì)、水文地質(zhì)、管徑、周邊既有建、構(gòu)筑物及各種設(shè)施等影響因素，同時(shí)納入經(jīng)濟(jì)技術(shù)綜合考量，進(jìn)而確定頂進(jìn)施工方案。依據(jù)前期地質(zhì)勘探，本項(xiàng)目所處位置的地層以雜填土為主，且可能遇到拋石、木樁等障礙物，地下水水位較低，影響小，因而采用人工頂管進(jìn)行施工。

2 頂管施工技術(shù)在市政給排水中的應(yīng)用及效益

在當(dāng)前的城市建設(shè)中，因前期城市規(guī)劃時(shí)未充分考慮城市發(fā)展后期的管網(wǎng)建設(shè)，存在大量管網(wǎng)工程在部分路段重復(fù)開挖，給城市日常運(yùn)作造成了不便，同時(shí)，路面重復(fù)開挖勢(shì)必對(duì)既有構(gòu)筑物及道路結(jié)構(gòu)造成影響，使用周期也同比縮短；舊城區(qū)因人口增長(zhǎng)，為確保管網(wǎng)的效用，有必要進(jìn)行重新建設(shè)。東溪尾水利用工程項(xiàng)目所在地施工現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜、作業(yè)面小，明挖施工受限，因此采用頂管施工技術(shù)，大幅避免了對(duì)既有構(gòu)筑物及地表植被的影響。

此外，頂管施工時(shí)因其工作面大部分處于地表下部區(qū)域，受環(huán)境及雨期影響較小，并且環(huán)境或天氣對(duì)施工工期的影響有限，因此該方案在保證工程進(jìn)度的同時(shí)，能為施工企業(yè)實(shí)現(xiàn)更高的經(jīng)濟(jì)效益。

3 頂管施工技術(shù)在排水施工中的注意要素

3.1 管道的材質(zhì)

應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況選取合適的管道材質(zhì)、強(qiáng)度以及接口，鋼管需具有較強(qiáng)的承受壓力，也應(yīng)具備較強(qiáng)的硬度[1]；鋼筋混凝土管其外觀質(zhì)量和強(qiáng)度等級(jí)必須符合設(shè)計(jì)要求。在實(shí)際頂管施工技術(shù)應(yīng)用中，管徑應(yīng)不小于 800mm，便于施工人員進(jìn)入管內(nèi)進(jìn)行施工作業(yè)。管道的材料強(qiáng)度和壁厚，需根據(jù)設(shè)計(jì)要求、現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)情況以管道埋入深度確定。

3.2 工作坑

工作坑是指工作井和接收井，如圖1所示，均屬于頂管井，其形狀各異，材質(zhì)主要是混凝土，頂管井施工工藝以錨噴護(hù)壁最為常見。在頂管井施工時(shí)，采用分層開挖方式，進(jìn)而有效提升施工進(jìn)度，每節(jié)開挖護(hù)壁的高度通常為 100cm，但不得超過150cm。此外，每層挖掘深度不得超過1.5m，否則將不利于井內(nèi)積水的排出。此外，為有效提高后背墻的穩(wěn)定性及工作坑的強(qiáng)度，需在工作坑周邊施打水泥或放置支撐物，并在內(nèi)部設(shè)立鋼制的圍墻，同時(shí)需確保對(duì)洞口墻的水平度和垂直度符合要求。

因工作坑的施工質(zhì)量是確保頂管施工進(jìn)度及質(zhì)量的先決條件，因此，在工作坑施工過程中，需充分考慮各類因素對(duì)其的影響，同時(shí)需避免工作坑施工對(duì)既有構(gòu)筑物基礎(chǔ)產(chǎn)生破壞及影響。工作井施工必須依據(jù)其強(qiáng)度和相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行。

3.3 設(shè)備安裝

設(shè)備安裝主要分為如下兩點(diǎn)，其一是導(dǎo)軌安裝，進(jìn)行導(dǎo)軌安裝時(shí)，施工人員應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)導(dǎo)軌中心位置和高度，進(jìn)而有效保證頂入管節(jié)中心和高度滿足設(shè)計(jì)需求。本項(xiàng)目工作井的地基較為穩(wěn)定，可將導(dǎo)軌安裝于枕木上，同時(shí)將枕木放置于工作井的底板上，而后將枕木埋設(shè)并使用澆筑栓加以固定，通常選用長(zhǎng)度為2～5m，間距為60cm的枕木，安裝過程中嚴(yán)格把控導(dǎo)軌的蓋高度中心位置；其二是其它設(shè)備的安裝，主要是安裝千斤頂和高壓泵為主的頂進(jìn)設(shè)備，運(yùn)土車和卷?yè)P(yáng)機(jī)為主的出土設(shè)備及空氣壓縮機(jī)帶風(fēng)鎬機(jī)為主的挖土設(shè)備。此外，井內(nèi)安裝設(shè)備所應(yīng)用的電壓原則上不超過36v，并將工作棚作為重要的防雨設(shè)備。工作坑上的活動(dòng)式工作平臺(tái)，應(yīng)采用20#工字鋼梁，并輔以架設(shè)重架及在坑邊安裝電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)。

3.4 頂進(jìn)施工

將頂進(jìn)設(shè)備安裝完成后，應(yīng)對(duì)設(shè)備各組成部分進(jìn)行細(xì)致檢查，確保其處于正常作業(yè)狀態(tài)后，方可進(jìn)行試頂作業(yè)。首先，將工具頭放置在導(dǎo)軌上，而后安裝頂鐵并連接好各個(gè)系統(tǒng)，檢查校準(zhǔn)工具水平和垂直標(biāo)高是否符合實(shí)際施工要求，檢查合格可頂進(jìn)工具頭，隨后安放混凝土管節(jié)并核準(zhǔn)標(biāo)高，合格后進(jìn)行試頂作業(yè)。調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)至允許值，便可開始正式頂進(jìn)作業(yè)。本工程頂進(jìn)施工時(shí)，主要采用風(fēng)鎬進(jìn)行取土作業(yè)，在風(fēng)鎬后背不動(dòng)的情況下將千斤頂出鎬，同時(shí)將污水管向前挺進(jìn)；待頂鐵安裝完畢，工具管的前端破取合適的距離后，啟動(dòng)油泵千斤頂進(jìn)油，當(dāng)千斤頂?shù)幕钊斐鲆粋€(gè)工作行程時(shí)，管道向前推進(jìn)；停止油泵作業(yè)并打開控制閥，千斤頂回油后活塞返回，安放新的頂鐵，再次進(jìn)行頂進(jìn)作業(yè)，直至可安裝下一節(jié)混凝土管節(jié)；拆除各節(jié)頂鐵，下放管節(jié)，再次頂進(jìn)；為確保管道接口縫隙密實(shí)、各節(jié)管道受力平衡及管節(jié)之間的連接效果，采用環(huán)形橡膠環(huán)連接混凝土管，重復(fù)上述過程，直至完成頂管作業(yè)。

3.5 測(cè)量與糾偏

在頂管頂進(jìn)過程中，頂力會(huì)受多種因素的影響，如管材和管徑、現(xiàn)場(chǎng)土地狀況、施工所用設(shè)備及工作坑等，若無(wú)法有效管控好以上因素，會(huì)導(dǎo)致頂管的頂力受到嚴(yán)重制約。在實(shí)際的頂力規(guī)劃與設(shè)計(jì)中，應(yīng)留有一定的空間，因頂進(jìn)過程中，需不斷調(diào)整頂力方向。此外還需注意局部受力集中和偏心受壓狀況等，因此在頂進(jìn)過程中應(yīng)嚴(yán)格遵循頂進(jìn)作業(yè)規(guī)范要求的測(cè)量次數(shù)進(jìn)行中心、高程測(cè)量，在一個(gè)完整管段頂進(jìn)完成后，應(yīng)對(duì)中心和高程再次進(jìn)行復(fù)核，每個(gè)管節(jié)接口選取一個(gè)測(cè)量點(diǎn)，有錯(cuò)口的管節(jié)接口應(yīng)選取兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)，當(dāng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)偏差時(shí)，應(yīng)及時(shí)糾偏。偏差范圍在10至20mm時(shí)，采用超挖糾偏法糾偏即可；當(dāng)偏差范圍在20mm以上時(shí)，應(yīng)采用千斤頂糾偏法進(jìn)行糾偏，直到使管道中心及高程回到設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于我國(guó)改革開放的不斷深入，城市化發(fā)展越來越迅速，城市規(guī)劃要求越來越規(guī)范和嚴(yán)格，日趨成熟的頂管施工技術(shù)在城市建設(shè)進(jìn)程中扮演著愈加重要的角色。以東溪尾水利用工程為例的市政給排水施工，應(yīng)用了頂管施工技術(shù)，不僅減少了對(duì)環(huán)境的污染，使企業(yè)獲得經(jīng)濟(jì)效益同時(shí)也保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。