市政工程建設(shè)中頂管工程技術(shù)的應(yīng)用

摘要：在我國進(jìn)入21世紀(jì)快速發(fā)展的新時(shí)期，如今我國社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，市政工程的建設(shè)對城市公共服務(wù)功能的實(shí)施有重要意義。在市政工程的建設(shè)過程中，地下管網(wǎng)建設(shè)水平至關(guān)重要，需要在滿足市政工程功能需求的同時(shí)降低對其他城市系統(tǒng)的影響。頂管施工技術(shù)則是一種十分適合市政工程地下施工的技術(shù)，具有污染小、成本低等特點(diǎn)。為了進(jìn)一步提高當(dāng)代城市建設(shè)水平，需要對頂管施工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行深入研究。

關(guān)鍵詞：頂管施工;市政工程;頂進(jìn)施工

引言

隨著國家對城市化發(fā)展的重視，市政建設(shè)的質(zhì)量尤為受到關(guān)注。但經(jīng)常發(fā)現(xiàn)個(gè)別城市在陰雨天氣下，許多區(qū)域會受到水漫，雖然其中一部分的原因是因?yàn)檫@些區(qū)域所處地理位置的海拔較低易積水，但是也離不開給排水建設(shè)質(zhì)量的影響。在給排水工程施工過程中，需要進(jìn)行管道的建設(shè)，這就需要運(yùn)用到頂管施工技術(shù)，頂管施工技術(shù)運(yùn)用到給排水施工過程中，能減少施工過程中產(chǎn)生的噪聲，以減少產(chǎn)生的污染，這也符合“綠色建筑”的理念，而且能在一定的程度上，提升了工程建設(shè)的質(zhì)量及效率，為建筑行業(yè)的發(fā)展提供了技術(shù)支持。

一、頂管施工技術(shù)的發(fā)展

頂管法首先被研究應(yīng)用于實(shí)際工程中起源于美國，時(shí)間發(fā)生在1896年，美國鐵路鋪設(shè)過程中采用了該種施工方案，之后該施工方案受到了廣泛的關(guān)注。20世紀(jì)30年代，越來越多的國家開始研究頂管法施工，其中里程碑事件是1982年的英國，將直徑1524mm的混凝土管頂進(jìn)了49m，用了9.5h，該記錄打破了當(dāng)時(shí)的世界記錄。該工程的成功促使歐洲各國開始重視以及研究頂管技術(shù)。之后日本在二戰(zhàn)結(jié)束也開始使用頂管法施工。該技術(shù)工藝在被大量應(yīng)用后，很多國家開始著重進(jìn)行理論研究，其中日本主要針對小管徑技術(shù)進(jìn)行探究，取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展后，又開始研究長距離的頂管法施工。各國在基于自身市政建設(shè)過程中使用的材料進(jìn)行不斷優(yōu)化頂管法，例如一些發(fā)達(dá)國家使用帶橡膠密封環(huán)的混凝土管道，實(shí)現(xiàn)了頂管法施工的提升，同時(shí)促進(jìn)了城市的可持續(xù)發(fā)展。國內(nèi)關(guān)于頂管法技術(shù)研究滯后于國外，起初于1953年，在北京首先采用該技術(shù)，之后1956年，上海開始進(jìn)行試驗(yàn)研究，采用手掘式頂管機(jī)。之后先進(jìn)企業(yè)進(jìn)一步研究，將直徑為2m的鋼筋混凝土管道的頂進(jìn)距離達(dá)到120m，然后又對不同口徑、不同類型的頂管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，其中研究最多的當(dāng)屬土壓型，但是當(dāng)時(shí)的研究重于實(shí)踐使用，理論知識較少，因此在施工時(shí)，只能針對某些具體情況進(jìn)行施工，不能根據(jù)實(shí)地情況進(jìn)行設(shè)置施工條件。1967年的上海一家公司，開發(fā)了一種無須人進(jìn)入管道即可進(jìn)行施工的小直徑遙控土壓式機(jī)械頂管機(jī)，該機(jī)生產(chǎn)后被應(yīng)用于隧道、高速公路以及下穿鐵路當(dāng)中，其累計(jì)頂進(jìn)長度在1969年已經(jīng)超過400m。1978年，一種名叫擠壓型頂管被開發(fā)應(yīng)用于淤泥土等不良地質(zhì)條件，隨著頂管技術(shù)的不斷更新以及進(jìn)步，從最初的應(yīng)用于給排水工程到電力電纜的施工，該法的發(fā)展得到了大力的推廣使用。

二、頂管施工要點(diǎn)

（一）施工前期的準(zhǔn)備工作

任何建筑工程都需要前期的準(zhǔn)備工作，對于市政給排水工程也是一樣。“三通一平”是施工現(xiàn)場的地面準(zhǔn)備工作，在完成了該準(zhǔn)備后，就需要對施工現(xiàn)場進(jìn)行場地的布置，其中的內(nèi)容包括對建筑材料放置場地的選擇、建筑機(jī)械放置地點(diǎn)的布控、管道材料的購買及放置、膨潤土放置、攪拌系統(tǒng)、澆筑系統(tǒng)地、棄土場等，對工作井內(nèi)布置的設(shè)計(jì)（如對于后靠墻、導(dǎo)軌、主頂油缸、頂鐵等井內(nèi)設(shè)施的布置），以及對于爬梯位置的設(shè)計(jì)，確保施工人員順利進(jìn)出，確保施工安全。為進(jìn)一步確保施工的安全，還需對工作井的后靠土體及井的出口處進(jìn)行加固，如使用高壓旋噴樁進(jìn)行對工作井周圍進(jìn)行加固，用具有壓實(shí)的機(jī)械對工作井洞口周圍進(jìn)行加固，同時(shí)還需在洞口建設(shè)止水裝置。對施工人員進(jìn)行安全技能知識的培訓(xùn)，增強(qiáng)施工人員的安全意識，對使用的機(jī)械進(jìn)行全面的性能檢查，在工作井底部建立安全防護(hù)措施。

（二）頂管出洞

準(zhǔn)備工作完成、設(shè)備到位之后，頂進(jìn)施工正式開始。施工過程中，需要考慮對積水流入工作井的情況進(jìn)行避免，比較合適的方法是在工作井內(nèi)部預(yù)留洞口，而整個(gè)內(nèi)部空間要做好密封，以此形成可靠的內(nèi)套環(huán)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中還需要針對性進(jìn)行防水處理。然后將內(nèi)套環(huán)結(jié)構(gòu)固定于預(yù)埋鋼管上，確保兩者緊密貼合。

（三）安裝作業(yè)

首先安裝頂進(jìn)裝置。在一定程度上，頂進(jìn)裝置以液壓、傳力這兩部分裝置為主。設(shè)備布設(shè)合理與否對頂進(jìn)作業(yè)效果影響較大。故安裝作業(yè)前期，需開展液壓裝置單體實(shí)驗(yàn)操作，細(xì)致檢查該液壓裝置內(nèi)所有零件是否處于正常工作狀態(tài)。待液壓裝置完成安裝后，及時(shí)實(shí)施檢查調(diào)試工作，以保證其維持正常穩(wěn)定的工作狀態(tài);其次安裝壓漿裝置。壓漿裝置需特別注意到工作井周邊實(shí)施組織安裝作業(yè)，為后續(xù)施工作業(yè)提供便利。壓漿裝置其內(nèi)部有螺桿泵1臺、泥漿泵2臺、沉淀池和過濾池各1臺，一般配有2寸的白鐵管連接沉淀池內(nèi)螺桿泵和頂進(jìn)中的管節(jié)壓漿管;最后安裝基坑導(dǎo)軌。該工程項(xiàng)目頂管的頂進(jìn)導(dǎo)軌，選用25B型號雙拼槽鋼經(jīng)焊接加工而成，在焊接坑處斷開導(dǎo)軌，在內(nèi)襯墻位置將延伸導(dǎo)軌安置好。

（四）頂進(jìn)方法

頂進(jìn)方法直接影響施工的成敗，在進(jìn)行頂進(jìn)方法選擇的時(shí)候，要先了解項(xiàng)目的情況，項(xiàng)目所處地質(zhì)條件，以及周邊的環(huán)境，其次根據(jù)技術(shù)的角度，泥水式頂管機(jī)施工的時(shí)候選用直徑較小的管道;如果地下水位低且土壤層相對穩(wěn)定，則可采用手工掘進(jìn)的頂管，地下水位較大且土壤層強(qiáng)度較低，宜采用掘進(jìn)法施工;對于地質(zhì)存在碎片的情況，則適用于手動(dòng)式上管。當(dāng)在粘性土層控制地面沉降時(shí)，采用土壓平衡頂管法;爍石土壤層要采用帶有支撐功能的工具管;在淤泥層中需要提升地面的情況，采用的是泥水平衡式頂管或者是泥土式土壓平衡;當(dāng)頂管所處位置的正上方具有較厚的土壤層時(shí)，則采用擠壓或者網(wǎng)狀頂管。根據(jù)確定的技術(shù)方案，綜合考慮管材以及人工費(fèi)用確定最經(jīng)濟(jì)的方案。最后一定要考慮安全因素，切不可因進(jìn)度或者是趕工程進(jìn)度而發(fā)生傷亡事件。

（五）管線頂進(jìn)與地面形變控制

因?yàn)轫敼芏祟^位置地層損失極易致使周邊土體發(fā)生變形或沉陷，并且在頂進(jìn)管道過程中，和土體間形成的摩擦亦會引發(fā)地層擾動(dòng)情況，所以在進(jìn)行頂管作業(yè)前，工作人員需按照地質(zhì)勘測報(bào)告來強(qiáng)化控制覆土深度，同時(shí)要開展土樣試驗(yàn)，確保土壓平衡。不僅如此，還需要嚴(yán)格控制頂管速度，保證地層形變及排泥量在可控制范圍中。此外，工作人員還要控制注漿數(shù)量與壓力，確保能有效控制地層變形。

結(jié)語

綜合來講，隨著如今各個(gè)城市建設(shè)工作不斷開展，大量地下管道工程的建設(shè)需要采用更為先進(jìn)的施工技術(shù)。而頂管施工技術(shù)作為一種可以避免大量開挖土方、影響城市環(huán)境的技術(shù)，在市政工程的建設(shè)中有很高的應(yīng)用價(jià)值。施工單位需要深入研究頂管施工技術(shù)的相關(guān)原理和要點(diǎn)，在做好施工現(xiàn)場地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地下設(shè)施勘察的基礎(chǔ)上，做好頂管施工方案的設(shè)計(jì)，選用技術(shù)先進(jìn)、安全可靠的設(shè)備。施工中做好施工質(zhì)量檢查和現(xiàn)場通風(fēng)，確保頂管施工達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

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作者簡介：

史臣娟，青海建豐建設(shè)工程有限公司。