頂管施工技術(shù)在城市給水管道施工中應(yīng)用

張培珠

（太原市市政公共設(shè)施管理處，山西太原 030002）

在現(xiàn)代化城市建設(shè)進(jìn)程中，給水管道的建設(shè)范圍及規(guī)模不斷擴(kuò)張，對(duì)頂管施工技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)要求也隨之提高。對(duì)此，本文論述了頂管施工的基本概念，介紹了頂管施工技術(shù)在城市給水管道施工中的應(yīng)用要點(diǎn)，最后提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

1 頂管施工的基本概念

頂管法即非開(kāi)挖管道敷設(shè)技術(shù)。在實(shí)際施工過(guò)程中，要嚴(yán)格參照設(shè)計(jì)方案，在管道沿線恰當(dāng)位置設(shè)置工作井和接收井，并在工作井內(nèi)配置強(qiáng)穩(wěn)固性的后座。使用起吊運(yùn)輸設(shè)備，將油壓千斤頂、預(yù)頂進(jìn)鋼管或混凝土管等送至指定地點(diǎn)。按照操作規(guī)程連接照明線路、泥漿管與輸油管，緩慢推進(jìn)油壓千斤頂，且依靠壓漿系統(tǒng)的助推力，確保泥漿管在管套中的順暢滑行。使用激光經(jīng)緯儀精確測(cè)量頂管方位，結(jié)合施工需求，調(diào)整頂管位置，確保鋼管和混凝土管頂進(jìn)接收井內(nèi)。

頂管施工的特點(diǎn)集中體現(xiàn)在如下幾方面：①施工作業(yè)集中于地下環(huán)境，且施工范圍有限，不會(huì)對(duì)地面交通造成干擾。②施工作業(yè)的振動(dòng)效應(yīng)較小，噪音分貝較低，不會(huì)對(duì)周圍居民的生產(chǎn)生活造成過(guò)大的影響。③施工作業(yè)以點(diǎn)為主，空間占用率較低；④即便管道敷設(shè)深度在地下水位線以下，也可以正常施工。而且管道能夠穿越公路地基、建筑地基、河流湖泊以及綜合管線網(wǎng)絡(luò)，不涉及占地搬遷問(wèn)題，這可以在很大程度上節(jié)約投資成本。

2 頂管施工技術(shù)在城市給水管道施工中的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 積極落實(shí)施工前期準(zhǔn)備工作，選擇適宜的施工方法

在正式施工前，深入場(chǎng)區(qū)進(jìn)行環(huán)境勘察，全面了解場(chǎng)區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件、地下水溫環(huán)境條件與自然環(huán)境條件等。根據(jù)環(huán)境勘察結(jié)果，編制完整性、合理性、可執(zhí)行性的頂管施工方案。

通常來(lái)說(shuō)，頂進(jìn)作業(yè)多在工作坑水位降至基底下0.5~1.0m時(shí)進(jìn)行。在開(kāi)挖工作坑時(shí)，結(jié)合場(chǎng)區(qū)概況，配置完善的降水系統(tǒng)與排水系統(tǒng)。根據(jù)環(huán)境勘察結(jié)果，預(yù)先確定可能出現(xiàn)開(kāi)挖面失穩(wěn)、管道頂進(jìn)方向偏差、頂進(jìn)管道高程偏差等問(wèn)題的點(diǎn)位。針對(duì)環(huán)境勘察中發(fā)現(xiàn)的大體積孤石、頂進(jìn)路線中的斜巖面，要做好防護(hù)處理措施，避免頂進(jìn)施工過(guò)程中出現(xiàn)作業(yè)面塌陷、空鼓及開(kāi)裂等問(wèn)題。

2.2 選擇適宜的頂進(jìn)設(shè)備，開(kāi)展設(shè)備安裝調(diào)試工作

頂進(jìn)設(shè)備配置、安裝與調(diào)試也是至關(guān)重要的內(nèi)容。相關(guān)人員要根據(jù)最大頂力要求，控制千斤頂?shù)呐渲脭?shù)量。在設(shè)備配置安裝完畢后進(jìn)行調(diào)試。設(shè)備調(diào)試的重點(diǎn)內(nèi)容如下所述：緩慢加大油缸壓力，檢查千斤頂是否存在功能異?，F(xiàn)象；檢查輸油管路是否存在泄漏問(wèn)題；推動(dòng)管身，精確測(cè)量起推力。一般情況下，試頂以頂動(dòng)管身為止。在試頂過(guò)程中，指定專人負(fù)責(zé)如實(shí)記錄各觀測(cè)點(diǎn)的變化情況。油泵開(kāi)啟后，每當(dāng)油壓升至5-10MPa/h，暫停機(jī)泵運(yùn)作，靜置觀察，判斷其是否存在異?，F(xiàn)象。若油泵存在異?，F(xiàn)象，第一時(shí)間展開(kāi)處理，優(yōu)化機(jī)泵性能，提升整體施工效率。

2.3 頂管出洞

頂管出洞是頂管施工中極其重要的環(huán)節(jié)。頂管出洞時(shí)，要密切關(guān)注洞口土體與開(kāi)挖面穩(wěn)固性。在必要的情況下，采用注漿法對(duì)洞口土體實(shí)施加固處理，維護(hù)施工現(xiàn)場(chǎng)安全。頂管出洞頂進(jìn)時(shí)，需嚴(yán)格控制油缸加壓頻率，如實(shí)記錄頂管的壓力參數(shù)值。若頂管壓力過(guò)大，使用工具管代替常規(guī)管節(jié)。如果采用機(jī)械開(kāi)挖作業(yè)，盡量避免掘進(jìn)機(jī)因自體重量過(guò)大出現(xiàn)穿墻下跌問(wèn)題。在必要的情況下，鋪設(shè)延伸軌道，保證后續(xù)穿墻作業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.4 配置中繼間

中繼間是長(zhǎng)距離和超長(zhǎng)距離頂管施工的關(guān)鍵裝置。中繼間的核心原理如下所述：將整體頂進(jìn)管道均勻分劃成不同節(jié)段，在各節(jié)段之間增設(shè)油缸，分段推進(jìn)。由此削弱主千斤頂?shù)膲毫ω?fù)荷，確保頂進(jìn)深度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

結(jié)合施工需求與施工場(chǎng)區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，精確計(jì)算頂進(jìn)推力。采用適宜的焊接方式，對(duì)中繼間的外殼與頂進(jìn)管道予以連接。從某種角度來(lái)說(shuō)，焊接質(zhì)量直接決定了整體頂管施工質(zhì)量。為此，相關(guān)人員務(wù)必嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量，避免焊接點(diǎn)出現(xiàn)滲漏。

2.5 注漿作業(yè)

在頂管施工過(guò)程中，應(yīng)用頻率較高的注漿材料主要包括膨潤(rùn)土泥漿、有機(jī)高分子聚合物等。注漿的作用主要體現(xiàn)在如下兩方面：①潤(rùn)滑作用。注漿后，漿液會(huì)在頂管與周圍土體間形成一層保護(hù)液膜，以減小摩擦力，減輕管道損耗；②填充作用。注漿漿液可以填充頂管與周圍土體的縫隙，改進(jìn)穿管部位密實(shí)度；③固土作用。注漿漿液滲入周圍土體，可以起到加固土體，增強(qiáng)土體抗形變能力的作用。

3 頂管施工技術(shù)在城市給水管道施工中應(yīng)用的注意事項(xiàng)

3.1 嚴(yán)格控制頂管內(nèi)部環(huán)境

在頂管施工過(guò)程中，極易遇到淤泥質(zhì)土層、垃場(chǎng)填土等有機(jī)物含量較高的土體。這些土體經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的厭氧發(fā)酵會(huì)釋放大量的有毒氣體，再加上施工空間密封性較強(qiáng)，能夠?qū)κ┕と藛T的人身安全構(gòu)成威脅。為此，在頂管施工中，應(yīng)優(yōu)選人工掘進(jìn)除土方式，并積極做好有毒氣體檢測(cè)工作，維護(hù)施工現(xiàn)場(chǎng)安全。最后，嚴(yán)格督促施工人員佩戴防毒面罩，避免出現(xiàn)不必要的人身傷害。

3.2 加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)已有管線的保護(hù)

在頂管施工前，應(yīng)做好施工場(chǎng)區(qū)已有管線的勘查工作，進(jìn)一步明確工作井與接收井影響范圍，避免施工作業(yè)對(duì)原有管線造成損壞。在管線勘測(cè)過(guò)程中，相關(guān)人員可以到所屬地區(qū)城建檔案館調(diào)取管線資料，且與相關(guān)市政部門保持良好的溝通，避免頂管施工對(duì)電力管線、給排水管線、通信線纜以及供熱管線等造成損害。

在頂進(jìn)前，精確計(jì)算各類管線的間隔距離，采取切實(shí)可行的管線保護(hù)措施，如加固穿越部位土體，增強(qiáng)土體結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性；控制管線形變量；縮小頂管開(kāi)挖面等。若現(xiàn)有條件不足以滿足管線保護(hù)需求，應(yīng)及時(shí)向權(quán)屬部位申請(qǐng)協(xié)助，以防施工作業(yè)對(duì)周圍居民的生產(chǎn)生活造成不利影響。

3.3 頂進(jìn)糾偏處理

在頂管頂進(jìn)過(guò)程中，要深度考慮地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件、土體穩(wěn)固性與大體積孤石等主客觀影響的因素，盡可能的避免管道頂進(jìn)方向偏差與頂管高程偏差等問(wèn)題。相關(guān)人員要對(duì)各種已發(fā)生的偏差問(wèn)題予以糾正和調(diào)整。通常來(lái)說(shuō)，頂管施工中較為常見(jiàn)的糾偏方法主要包括超挖法、木杠支撐法、千斤頂支撐法等。

超挖法的核心原理如下所述：在偏離軸線的反方向超挖土方，依靠千斤頂?shù)膭?dòng)力干預(yù)，促使管道朝相反方向偏移，以達(dá)到糾偏的目的。超挖法具有操作流程簡(jiǎn)便化、適用性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)特征，但糾偏量相對(duì)較小。

木杠支撐法適用于頂管軸線偏差超過(guò)2cm的工程。木杠支撐法的核心原理如下所述：將方木或圓木頂在管道偏移的相反方向的端位，而另一端頂在墊有鋼板或木板的開(kāi)挖面土體上，使用千斤頂強(qiáng)制推擠木杠，在木杠可承載抗壓范圍內(nèi)，增強(qiáng)支撐穩(wěn)固性，達(dá)到糾偏的目的。

千斤頂支撐法與木杠支撐法的核心原理相似，但二者的主要差異在于千斤頂支撐法完全替換了木杠。此外，由于頂進(jìn)作業(yè)會(huì)增加管道與土體的摩擦力，加大了工作井后背部位的壓力負(fù)荷。為此，相關(guān)人員需預(yù)先對(duì)后背部位土體進(jìn)行加固處理，以免后背部位土體結(jié)構(gòu)垮塌阻礙后續(xù)施工作業(yè)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，頂管施工具有影響范圍小，干擾程度輕，投資成本低等優(yōu)勢(shì)特征，被廣泛應(yīng)用于城市給水管道施工中。由于給水管道施工是一項(xiàng)綜合性、專業(yè)性與復(fù)雜性較強(qiáng)的工作，對(duì)頂管施工技術(shù)也提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)要求。只有結(jié)合施工場(chǎng)區(qū)概況與現(xiàn)有條件，嚴(yán)格遵照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行操作，才能有效改進(jìn)整體施工質(zhì)量。