市政道路排水工程污水管頂管施工技術(shù)研究

（上海千年城市規(guī)劃工程設(shè)計股份有限公司河南分公司，河南 鄭州 450000）

0 引言

隨著城市建設(shè)規(guī)模日益擴大，各類基礎(chǔ)設(shè)施逐步完善，城市不斷擴張，地下管網(wǎng)、管線系統(tǒng)也愈加復(fù)雜。污水管網(wǎng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，城市污水管網(wǎng)的發(fā)展規(guī)模是衡量城市基礎(chǔ)設(shè)施完善程度的重要標志之一。作為一種非開挖技術(shù)，頂管法在污水管網(wǎng)施工中的應(yīng)用，可充分展現(xiàn)其優(yōu)越性，無需開挖面層，就可以避免對城市建筑物、交通等造成不利影響[1]。

1 頂管法的基本原理

頂管施工技術(shù)是基于予力技術(shù)原理的基礎(chǔ)上發(fā)展而言，利用頂管機頭對頂進管材沿線巖石、土壤進行持續(xù)、不間斷地施加予力作用，以此切割、擾動土壤，促使土壤變形碎化并壓實土壤，從而形成土壓力，保證頂進管材的管外壁緊密結(jié)合周圍的土壤、巖石，且對已頂進管道持續(xù)擠壓，從而構(gòu)成管網(wǎng)。作為一種綜合性較強的機械化施工工藝，頂管施工適應(yīng)性顯著，可根據(jù)土層組成、土質(zhì)條件以及施工條件等具體情況，選擇與其相適應(yīng)的頂管設(shè)備及施工工藝。同時，根據(jù)不同材質(zhì)、管徑規(guī)格和頂進軌跡等將頂管施工技術(shù)分為不同類型[2]，見表1。

表1 頂管法的類型

此外，頂管施工還具有連續(xù)性、不可逆轉(zhuǎn)性等特點。當一項頂管工程開始施工后，便無法隨意暫停，若停工時間過長，將大幅增加頂進失敗的概率。因此，在進行頂進施工中，如果頂管機出現(xiàn)問題，須及時找出故障原因并處理。

2 工程概況

某市政道路排水工程污水管道為區(qū)域內(nèi)污水干管，采用頂管法進行施工。該路段處于3 條交通干道下方，車流量較大，在行車荷載的長期作用下，路基路面損壞問題較為嚴重。根據(jù)工程地質(zhì)勘查結(jié)果顯示：該路段主要由填土、黃土狀粉土、砂層組成，地下水位埋深較深，水位周圍處于密實狀態(tài)。因此，施工中無須考慮沙土液化情況。頂管段主要工程量，見表2。

表2 頂管段主要工程量

3 市政道路排水工程污水管頂管施工技術(shù)要點

3.1 施工準備

施工前，為施工安全，可將防護圍欄設(shè)于工作井、接收井周圍。相比地面高度，工作井、接收井的上邊緣須略高一些，用于防止井內(nèi)流入周圍泥水，或?qū)⑴潘疁?、集水坑。頂管進出洞口是整個頂管施工的關(guān)鍵，事關(guān)頂管施工成敗。為此，在進出洞口20 m 距離以內(nèi)，要做好預(yù)防措施，避免土體流失并保證進出洞口施工安全[3]。

3.2 頂管出洞

作為頂管施工的重要工序之一，頂管出洞是指頂管機和第一節(jié)管子由工作井中破出洞口封門向土內(nèi)進入的過程，屬于頂管施工初期階段，也是最易產(chǎn)生事故的環(huán)節(jié)。

井內(nèi)頂管機頭在管床就位，待調(diào)試正常后，須采用風(fēng)鎬等工具，將洞口的磚墻鑿除，機頭由橡膠密封圈穿過直至頂進土內(nèi)，此時將膨潤土泥漿注滿機頭和洞口的縫隙，保證管道潤滑，支護土體。一般情況下，為避免出洞口外土體產(chǎn)生坍塌事故，須加快出洞施工速度，保證施工質(zhì)量。

由于該路段車流量較大，為保證通行安全，嚴禁采用爆破法，擬采用水平鉆抽芯工藝且以風(fēng)鎬為輔破除巖石施工。在整個施工中，因支撐面不足，工具管出洞，極易造成工具管下跌情況，此時為避免管線偏斜，須將一道支撐設(shè)于工具管下面的井壁之上，以此來加大支撐力度[4]。

此外，該工程對施工操作人員的技術(shù)具有較高要求，出洞過程中，若土體未能全面包裹頂管機就會處于自由狀態(tài)，將大幅增加頂頭出洞主千斤頂?shù)捻斄?，加之操作控制不當，很可能使頂頭及第一節(jié)管子與設(shè)計軸線出現(xiàn)偏離情況。此時，機頭將產(chǎn)生巨大反力，且土體無法起到導(dǎo)向約束作用，將很難修正管線偏差。為此，一定要做好出洞頂進監(jiān)測工作，一般可采用激光經(jīng)緯儀進行測量，從而保證管線位置準確。

3.3 管道頂進

管節(jié)拼裝完成，可以按照設(shè)計要求正常頂進管道。開始頂進時，先將總電源開關(guān)及分系統(tǒng)電源開關(guān)開啟，然后打開主油泵，待主頂系統(tǒng)進入頂進狀態(tài)后，將渣漿泵開啟，在這個過程中需要對泥漿輸送機和主頂千斤頂?shù)乃俣冗M行適當調(diào)整，保證滿足頂進施工要求。待其進入平衡狀態(tài)后，就可以開啟壓漿系統(tǒng)，在整個頂進施工環(huán)節(jié)，要實時查看掘進機的狀態(tài)與施工情況，隨時微調(diào)千斤頂，避免偏差，做好機頭方向控制[5]。

3.4 注漿

機頭同步注漿和管道補漿是頂管注漿系統(tǒng)的2 種不同形式，根據(jù)施工設(shè)計要求，可以將4 只壓漿孔以環(huán)向均勻布設(shè)到頂管機尾部，用于隨時跟蹤觀察頂進注漿情況。并將3 只壓漿孔設(shè)于頂管機后面的3 根混凝土管節(jié)之上，其后每隔1 節(jié)管道設(shè)壓漿孔，根據(jù)施工具體情況確定壓實量和補壓漿次數(shù)。待完成頂管施工后，就可以通過水泥漿進行管外側(cè)觸變泥漿的置換，要求通過高速攪拌機均勻、連續(xù)注漿，可在0.05 MPa～0.1 MPa 控制注漿壓力。注漿結(jié)束后，要及時沖洗注漿管。

4 市政道路排水工程污水管頂管施工質(zhì)量控制措施

在進行頂管法施工時，地下管道鋪設(shè)是最常見的一種暗挖法施工形式，在市政道路排水工程污水管網(wǎng)建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。通過頂管施工法，無須開挖路面，可減小對周邊環(huán)境的干擾。

4.1 頂管測量控制

該工程頂管測量距離小于150 m，可采用激光經(jīng)緯儀控制頂管方向和高程。由于須在工作井內(nèi)完成部分操作，在頂管施工中，很可能出現(xiàn)起始點或后視點位移情況。因此，必須定期做好檢查校對工作，一般為1 周一檢查，若發(fā)現(xiàn)過大偏差，應(yīng)及時找出原因并采取措施修正。每完成一段頂管施工，需再次測量管道中心及高程，一般一個接口測量1 個點，錯口部位則須測量2 個點。頂管的允許偏差見表3[6]。

表3 頂管允許偏差

4.2 全過程沉降觀測

為了順利進行頂管施工，在進行工作井機接收井施工過程中，須隨時監(jiān)測井邊坡位移情況，這也是保證頂管施工安全的關(guān)鍵工序。根據(jù)工程的實際情況，決定設(shè)4 個基準點構(gòu)建完善的監(jiān)控網(wǎng)，在進行基準點設(shè)置時，要全面考慮底層沉降問題。施工階段，每天觀測不少于1 次，且做好詳細記錄。待完成施工后，經(jīng)觀測，20mm 為最大沉降變形限值，最大水平位移變形限值為工作井深度的4%。經(jīng)計算，工作井沉降和水平位移值均可滿足規(guī)范要求。

4.3 頂管施工管理措施

“百年大計，質(zhì)量第一”，頂管施工中質(zhì)量是工程建設(shè)的保障。在進洞施工前，必須做好洞口處理工作，完善工作井排水系統(tǒng)并及時引出工作井內(nèi)的水。同時，要嚴格按照圖紙要求，由相關(guān)施工人員負責(zé)調(diào)整施工技術(shù)參數(shù)，其他人員在未經(jīng)批準的情況下，嚴禁隨意操作，避免出現(xiàn)超挖、欠挖等情況。在進行頂進施工的過程中，須協(xié)調(diào)好出渣量和頂進速度的關(guān)系，最大可能實現(xiàn)頂頭推進壓力和開挖面壓力均衡。此外，要全面遵循“勤測量、勤糾偏、小量糾”的施工原則，嚴把頂管軸線偏差關(guān)。

在整個施工過程中，要高標準、嚴要求、高質(zhì)量、低成本地完成每一項工作，優(yōu)化員工崗位，明確每一個崗位的職責(zé)，做好員工管理工作，增強員工施工的質(zhì)量意識，進一步完善質(zhì)量保證體系，提高質(zhì)量管理水平。

要建立全面的質(zhì)量管理制度，做到“全員、全過程、全面化”的管理，進一步規(guī)范施工工序與操作流程，始終將質(zhì)量放在首位，避免出現(xiàn)質(zhì)量問題。此外，要制定精細化的具體實施措施，建立質(zhì)量管理的考核標準，在管理考核內(nèi)容中充分納入質(zhì)量管理，保證質(zhì)量責(zé)任制考核全面實施。

5 結(jié)語

綜上所述，改革開放40 年，隨著我國，城市化進程不斷加快，市政道路工程是城市建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施項目之一，在優(yōu)化城市交通等方面發(fā)揮了積極的作用。作為一種非開挖技術(shù)，頂管施工無須開挖就可以穿越地面建筑物、公路和各種地下管線。因此，在污水管網(wǎng)施工中，必須重視頂管施工技術(shù)的應(yīng)用，提高施工技術(shù)水平，規(guī)范施工工藝，全面提升工程建設(shè)質(zhì)量。