頂管技術(shù)在城市給排水管道建設(shè)中的應(yīng)用研究

于 雷

(吉林市市政設(shè)施管理處，吉林 吉林132000)

給排水管網(wǎng)作為城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施，為城市的生產(chǎn)和生活提供重要的保障。但在傳統(tǒng)的給排水管網(wǎng)工程建設(shè)中，施工期內(nèi)由于要對(duì)管網(wǎng)所對(duì)應(yīng)的地面進(jìn)行挖掘，使本來(lái)就緊張的交通環(huán)境又雪上加霜，造成人們出行的不便，也給城市的整體環(huán)境造成相當(dāng)大的影響。同時(shí)在給排水管網(wǎng)的改擴(kuò)建中由于部分城市特別繁忙的路段是禁止開(kāi)挖的，所以如果再采用傳統(tǒng)的施工方法進(jìn)行施工就不太可能，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，非開(kāi)挖技術(shù)已為我們解決了這一難題，頂管技術(shù)就是作為非開(kāi)挖技術(shù)的一種已逐漸在城市給排水管道工程中進(jìn)行普及，此技術(shù)是對(duì)施工地段進(jìn)行少開(kāi)挖或不開(kāi)挖技術(shù)來(lái)進(jìn)行管道的鋪設(shè)及更換，是一種非常經(jīng)濟(jì)安全的施工方法。

1 頂管施工的特點(diǎn)

作為非開(kāi)挖技術(shù)的一種，頂管施工在城市給排水施工中得以廣泛應(yīng)用，由于其不需要進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè)，所以在成本和工期上都會(huì)有很大程度的節(jié)省。同時(shí)由于不需要大面積的開(kāi)挖地面，所以對(duì)地面的交通不會(huì)產(chǎn)生影響，同時(shí)周圍的居民不會(huì)受施工中的灰塵及噪音的影響，能正常的生活，城市的環(huán)境也不會(huì)受到破壞，此技術(shù)不受地面建筑等的影響，施工范圍大，施工成本低。此技術(shù)在國(guó)外早已開(kāi)始廣泛應(yīng)用，由于其具有較高的技術(shù)難度，所以在我國(guó)還沒(méi)有廣泛的應(yīng)用到工程當(dāng)中，在進(jìn)行頂管技術(shù)施工前需要對(duì)施工過(guò)程中的地質(zhì)條件及水文環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的了解，以便于根據(jù)不同的地質(zhì)條件制訂不同的施工方案。

2 頂管技術(shù)施工應(yīng)用分析

2.1 頂進(jìn)管的選擇

在進(jìn)行城市給排水管道施工過(guò)程中，對(duì)頂進(jìn)管有一定的要求，正常情況是選用鋼筋砼管，但對(duì)腐蝕性沒(méi)有要求的條件下，也可用鋼管。同時(shí)對(duì)頂進(jìn)管的各項(xiàng)指標(biāo)的要求較為嚴(yán)格，需要符合相關(guān)的鋼筋砼管的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程。

2.1.1 頂進(jìn)管直徑的選擇

在進(jìn)行給排水管道的施工過(guò)程中，可根據(jù)該項(xiàng)工程的性質(zhì)來(lái)對(duì)頂進(jìn)管的內(nèi)徑進(jìn)行選擇，正常情況下內(nèi)徑內(nèi)需要配備作業(yè)人員，所以內(nèi)徑一般都不會(huì)小于500mm，對(duì)于外徑的選擇則會(huì)根據(jù)頂進(jìn)管所需要承受的荷載力來(lái)確定配筋及管壁的厚度。

2.1.2 頂進(jìn)管長(zhǎng)度的選擇

在施工過(guò)程中會(huì)根據(jù)不同的要求及情況進(jìn)行頂進(jìn)管的選擇。在施工過(guò)程中由于頂進(jìn)管的使用，經(jīng)濟(jì)上有很大的節(jié)省，但在施工過(guò)程中對(duì)施工的可控性和經(jīng)濟(jì)性的控制則多數(shù)與頂管的長(zhǎng)度有很大關(guān)系。如果在直線推進(jìn)的情況下，頂進(jìn)管長(zhǎng)的則會(huì)節(jié)省工作時(shí)間，加快工作效率，但是隨著施工的進(jìn)行，如果頂管鋪設(shè)過(guò)程中偏離了原來(lái)的路線，因頂管較長(zhǎng)，則恢復(fù)起來(lái)會(huì)很困難，難度加大的同時(shí)，費(fèi)用也會(huì)加大。但在直線上推頂時(shí)短管也不利于推進(jìn)行速度，因?yàn)楣芏?，所以容易向土層中擠入，這在推進(jìn)過(guò)程中管與管之間就很難保證直線性，會(huì)呈彎曲型排列，這在施工中就對(duì)管頂進(jìn)過(guò)程中的可控性就會(huì)減弱。所以頂進(jìn)管的長(zhǎng)度選擇要科學(xué)合理。

一般情況下，管長(zhǎng)度須相對(duì)于管徑來(lái)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(zhǎng)管。

2.2 頂管施工的前期準(zhǔn)備

2.2.1 現(xiàn)場(chǎng)平面布置

平面總體布置包括起重設(shè)備、自動(dòng)控制室、料具間、管片堆場(chǎng)、拌漿棚及拌漿材料堆場(chǎng)、注水系統(tǒng)、棄土坑的布置等。始發(fā)工作井內(nèi)安裝發(fā)射架、頂管機(jī)、前頂鐵、主推千斤頂、反力架等頂進(jìn)設(shè)備，工作井邊側(cè)設(shè)置下井扶梯供施工人員上下。

2.2.2 頂管機(jī)進(jìn)、出洞處以及后靠土體加固

為確保頂管機(jī)出洞的絕對(duì)安全，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。為防止頂管機(jī)進(jìn)、出預(yù)留洞導(dǎo)致泥水流失，并確保在頂進(jìn)過(guò)程中壓注的觸變泥漿不流失，必須在工作井安裝洞口止水裝置。

2.3 頂管施工的工藝

頂管施工工藝在市政管道建設(shè)中是比較常見(jiàn)的一種做法，又將這種做法稱之為頂進(jìn)法的施工工藝，這種施工方法是利用一定的施工設(shè)備將事先定制好的構(gòu)造物慢慢的頂進(jìn)到路基當(dāng)中去，這種做法可以構(gòu)成立體式的交叉通道或者是涵洞。這種施工工藝需要首先確定施工的管道位置，然后在這個(gè)位置上設(shè)置工作井和接收井，在工作井當(dāng)中要安裝推力設(shè)備對(duì)頂管機(jī)頭進(jìn)行施力，將其推入到土體當(dāng)中去，在機(jī)頭的導(dǎo)向作用下，將事先定制好的鋼筋混凝土的土管按照土管方向頂進(jìn)，在前端的土體可以通過(guò)工作井排出井外，通過(guò)這一系列的施工過(guò)程，完成管道的鋪設(shè)工作。

2.3.1 頂管井的設(shè)計(jì)

頂管井分工作井與接收井兩種，頂管井的建造結(jié)構(gòu)有很多種類，一般使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。工作井的結(jié)構(gòu)形式通常有單孔井和單排孔井。前者形狀有圓形、正方形、矩形等，后者則大多為矩形，它們的結(jié)構(gòu)受力性能由高至低依次為圓形——正方形——矩形。結(jié)構(gòu)布置時(shí)，可在井內(nèi)設(shè)置內(nèi)支撐，改善結(jié)構(gòu)受力。在建造過(guò)程中，工作井按雙向頂進(jìn)設(shè)計(jì)，與接收井間隔布置，間距與設(shè)計(jì)檢查井間距一致，施工完畢，在工作井和接收井的位置上按設(shè)計(jì)要求做檢查井。

2.3.2 頂管施工工序

①穿墻：打開(kāi)穿墻悶板將工具管頂出井外，并安裝穿墻止水裝置，主要技術(shù)施工措施如下：

a穿墻管內(nèi)填夯壓密實(shí)的紙筋粘土或低強(qiáng)度水泥粘土拌和土，以起到臨時(shí)性阻水擋土作用；

b為確保穿墻孔外側(cè)一定范圍內(nèi)土體基本穩(wěn)定并有足夠強(qiáng)度，工作井工具管穿墻前，對(duì)穿墻管外側(cè)采取注漿固結(jié)措施；

c穿墻前對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析并制定相應(yīng)處理措施；

d悶板開(kāi)啟后迅速推進(jìn)工具管，同時(shí)做好穿墻止水，采用止水法蘭加壓板，中間安入20mm厚的天然優(yōu)質(zhì)橡膠止水板環(huán)，要求具有較高的拉伸率和耐磨性，借助管道頂進(jìn)帶動(dòng)安裝好的橡膠板形成逆向止水裝置，應(yīng)防止因穿墻管外側(cè)的土體暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而產(chǎn)生擾動(dòng)流變。

②頂管出洞：頂管出洞是頂管作業(yè)中一個(gè)很值得注意的問(wèn)題，為防止管線出現(xiàn)偏斜，應(yīng)采取工具管調(diào)零，在工具管下的井壁上加設(shè)支撐，若發(fā)現(xiàn)下跌立即用主頂油缸進(jìn)行糾偏，工具管出洞前預(yù)先設(shè)定一個(gè)初始角彌補(bǔ)下跌等措施。

③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，減少偏差，使管道沿設(shè)計(jì)軸線頂進(jìn)。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。

結(jié)語(yǔ)

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，頂管技術(shù)無(wú)論從社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益都是具有可行性的一項(xiàng)給排水管道施工技術(shù)，同時(shí)頂管技術(shù)涉及多門學(xué)科的復(fù)雜應(yīng)用，所以在頂管技術(shù)中的關(guān)于頂管推力的計(jì)算要準(zhǔn)確，這樣才能正確的估計(jì)泥水平衡壓力，高效的完成管道的施工。

[1]王峰.頂管技術(shù)在泵站出水管道施工中的應(yīng)用[J].城市道橋與防洪.2006.(2):22-23.

[2]給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)程[S].中華人民共和國(guó)建設(shè)部發(fā)布.1997.