市政給排水長距離頂管施工技術(shù)研究

趙晨 趙文艷

摘 要：伴隨城市的不斷擴張，地下管網(wǎng)、管線系統(tǒng)也愈加復雜。市政給排水工程是一項與居民生活息息相關的基礎設施，如何提高工程質(zhì)量成為關鍵。長距離頂管施工作為一種非開挖技術(shù)，無需開挖便可穿越地面建筑物、公路、各種地下管線。為此，在市政給排水工程施工中，必須重視長距離頂管施工技術(shù)的應用，提高施工技術(shù)水平，規(guī)范施工工藝，全面提升工程建設質(zhì)量。

關鍵詞：市政工程;長距離頂管;影響因素;工程概況

1 長距離頂管工作原理

在長距離頂管施工過程中，通常將土壓平衡頂管機作為頂進機械，但在實際操作時，推動頂管機的動力大部分是通過工作井中設置的油缸產(chǎn)生的，該作用力不斷向前頂進進行施工。另外，通過旋轉(zhuǎn)大刀盤切割土體，土體在被切割以后，會被送入密封的土倉和螺旋輸送機中，土體在經(jīng)過一定的擠壓后，會形成壓縮土體，再通過螺旋輸送機，旋轉(zhuǎn)送出被切削的土體，這個時候基本上就完成了管道的基層施工。因為不同的地層特性存在于頂管機開挖面，所以需要依據(jù)這些特性將清水、黏土漿或發(fā)飽劑等材料加入刀盤的正面和土倉的內(nèi)部，這樣就能夠?qū)⒂绊懻Ｊ┕さ耐临|(zhì)變?yōu)槟酄钔?。泥狀土的特點眾多，其中包括有可塑性、流動性和止水性等，所以螺旋輸送機能夠順利將其排出，同時還能夠承受住土和地下水的壓力，從而使刀盤前面土體的穩(wěn)定性得到保障，并且可以在不同的土層中很好的適應。

2 影響長距離頂管施工技術(shù)的因素

1）管體的材質(zhì)與選型。通常來說，給排水管道是埋設在地下的，使用周期較長，因此，給排水系統(tǒng)的工作人員要高度重視并盡可能地延長給排水管道的使用壽命，謹慎選擇適宜的管道材料，確保管道材料具有安全穩(wěn)定、耐腐性能好等優(yōu)點。而在實際的管材市場中，適用于長距離頂管施工的管材種類較多，但其生產(chǎn)加工質(zhì)量往往難以管控，容易存在瑕疵品，需要采購人員對管材質(zhì)量的選型和材質(zhì)加以管控，目前最常用的是鋼制管材。

2）管道的壓力與推力。長距離頂管設計施工前，相關設計人員需要結(jié)合實際埋設管道的長度和管徑，對管道的壓力和推力標準進行試驗和計算，并根據(jù)實際的城市規(guī)劃施工方案對頂管作業(yè)的劃分區(qū)域要求，選擇出材料、型號和種類均適宜的管道，盡量避免在工程竣工后，由于管網(wǎng)日常供水壓力過大而導致出現(xiàn)管道與壓力值不匹配產(chǎn)生管道跑漏等問題。

3）管道的位移。實際長距離頂管施工作業(yè)過程中，通常使用的管材較長，再加上人為操作的失誤，例如，推力忽大忽小，或者頂管作業(yè)的機械設備例如頂部油缸的推力不夠穩(wěn)定導致出現(xiàn)振動等原因，導致管道發(fā)生位移和安裝位置出現(xiàn)偏差等問題。這就要求相關施工人員要謹慎進行施工操作，控制好管道內(nèi)的壓力，并穩(wěn)定好頂部油缸的推力，確保它們均在合理范圍內(nèi)，并符合施工標準和要求，為給排水系統(tǒng)的安裝規(guī)范化和運行穩(wěn)定性提供質(zhì)量保障，同時也能有效地提升管道施工和系統(tǒng)運行的安全性。

3 工程概況

某頂管段總長度為3200m，分2段施工。其中E至F工作井中心里程為K0+747～K2+927，總長度為2180m，屬于直線頂管，選取頂管機（1臺）從E頂進F工作井，并在F工作井吊出，2164.3m為一次頂進距離，屬于超長距離直線頂管。F至擴散器段的里程為K2+927～K3+947，總長度為1020m，屬于直線頂管，選取頂管機（1臺）從F頂進擴散器段。

選取DN2000鋼管作為頂管管材，20mm為其壁厚，-21.5m為管道底部標高，頂管全縣縱向都屬于平坡，頂管需從中砂、粉質(zhì)黏土層穿越，12到19m為管道覆蓋土層厚度。

4 市政給排水長距離頂管施工技術(shù)要點

1）頂管出洞。由工作井內(nèi)導軌上將頂管機頭向工作井前壁預留洞內(nèi)推進，且由前墻穿過向井外土層內(nèi)進入，該過程即被稱為頂管出洞。作為整個頂管施工的重要內(nèi)容，頂管出洞的合理控制，才保證頂管施工質(zhì)量。根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況，預留進出洞口選取地下連續(xù)墻預埋鋼盒，且在洞口前與頂進方向相鄰的連續(xù)墻外邊線進行止水幕墻設置，其尺寸為2000（厚）mm、8000（寬）mm。

出洞前期，相比頂管附近摩擦力+導軌間摩擦力，頂管機正面主動土壓力較大，這種情況下將有頂管機反彈現(xiàn)象產(chǎn)生，導致頂管前方土體產(chǎn)生坍塌質(zhì)量問題，進而影響頂管機再次推進施工?；诖耍鑼⒁粭l工字鋼分別設置到洞口兩側(cè)與地面平行位置，如主頂千斤頂即將回縮加頂鐵時，需保證兩條工字鋼都能焊牢于第一個頂鐵，隨后進行千斤頂回收，避免出現(xiàn)反彈現(xiàn)象。

2）正常頂進。完成管道出洞后，即可進行頂進施工。管道向前頂進的推力主要利用后座主頂油泵、主頂千斤頂產(chǎn)生，在推進管節(jié)過程中，經(jīng)高壓水槍沖洗落下的土體可向工具管泥水倉內(nèi)流入，隨后利用排泥管道向機頭外排除，并抽到地面位置。緊隨機頭分節(jié)向前推進管節(jié)，最終滿足設計要求。通常在每分鐘20～50mm之間合理控制頂進前期速度，隨后按照每分鐘50～150mm控制正常頂進速度。

3）注漿。壓觸變泥漿是頂進施工的主要工作內(nèi)容，以此降低頂進阻力。一道觸變泥漿注漿孔可間隔10m進行鋼管布設，共8個，孔直徑為25mm，設置角度為45°。按照注漿孔所在位置，構(gòu)成螺絲孔，且將一塊鋼板（3mm）加設到孔外側(cè)，以此實現(xiàn)泥漿有效擴散至管壁，避免堵塞注漿口，隨后進行注漿管安裝。注漿施工應先進行造漿靜置一段時間，隨后進行注漿，注漿時需逐步進行頂管推進，頂管停頂后，即可停止注漿。相比管道外圍環(huán)形空隙，壓漿量為其1.5到2倍左右，按照管頂水壓力合理確定壓注壓力。

4）鋼管施工。嚴格按照國家標準規(guī)定合理確定焊條質(zhì)量，要求焊條干燥。選取交流電焊機作為焊接的設備，11.3mm為環(huán)縫長度，選取2臺焊機用于內(nèi)環(huán)縫，3臺焊機用于外環(huán)縫，所需焊接施工共6h。完成接頭焊接后，可根據(jù)設計需求進行檢測，直到質(zhì)量合格，隨后進行干型防腐涂料涂抹。6m為各節(jié)鋼管長度，17t為其重量，吊放選取的吊車重量為50t。鋼管應對齊其連接的鋼管，確保兩管軸線在同一直線上。

5）頂管進洞處理。由于該工程無接收井，相比設計位置，頂進相距1000～5000mm時，即可將水沖吸泥系統(tǒng)暫停，提高工具機頭前的土壓力，保證工具管腹腔內(nèi)充分擠入土層，待引水鋼管向設計位置頂進后，需將工具機頭全部設備去除，并將泥漿管封閉好，隨后將工具機頭和第一節(jié)鋼管剛性聯(lián)結(jié)去除，即可進行下階段施工。

6）觀測沉降。將沉降觀測點布置在管道上方的路面頂部，在頂管機頭穿越路面過程中，需要每天進行定期觀測，觀測需要在每頂進一節(jié)的頂前頂后進行一次，從而對土體沉降、隆起曲線和最大沉降、隆起量進行詳細記錄。對每個沉降點的原始資料進行測量，編制成冊上報指揮中心，同時依據(jù)沉降量對頂管施工進行及時調(diào)整，確保管道最小程度的影響到路面。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著科學技術(shù)水平的不斷提升，大量新技術(shù)、新工藝、新設備廣泛用于市政給排水工程施工，很大程度上提高了市政給排水工程的質(zhì)量，從而推動了城市化的進程。其中應用最為廣泛的就是長距離頂管施工，但是這種技術(shù)對工作人員要求較高，需要充分掌握理論知識，實地考察建筑周圍的環(huán)境，做出合理的安排，才能保證在建設完工后，滿足人民的供水需求，提高城市化水平。

參考文獻

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