市政給排水管道施工中頂管技術(shù)的應(yīng)用分析

劉彰銘

廣州市第三市政工程有限公司 廣東 廣州 510060

引言

在我國城市建設(shè)過程中，市政給排水管道工程的建設(shè)占據(jù)著顯著地位，頂管施工技術(shù)則是其中非常重要的一項技術(shù)。頂管施工法可以實現(xiàn)在地下“悄悄作業(yè)”，對路面破壞較小，也無須拆遷和管網(wǎng)遷改，因此其使用也得到了全面的推廣。下面我將以廣州市黃埔區(qū)新龍鎮(zhèn)排水主干管完善工程施工總承包（以下簡稱：新龍排水項目）施工中頂管技術(shù)的實際應(yīng)用為案例來進(jìn)行分析。

1 工程概況

新龍排水項目工程內(nèi)容：①新建金坑河段（永九快速至水質(zhì)凈化二廠）污水主管、永九快速路污水管、廣汕公路污水轉(zhuǎn)輸管、興龍大道污水轉(zhuǎn)輸管、九樓村污水接駁管、大坦村污水接駁管、麥村污水接駁管以及鎮(zhèn)龍村污水接駁管d300-d2200污水管道11684米。②新建創(chuàng)新大道轉(zhuǎn)輸金坑河704米d2000-d3000雨水主干管，872米5000×2500雨水渠箱，82米d800雨水支管。其中金坑河兩側(cè)污水管道和2個穿越金坑河的污水管道采用頂管施工，具體內(nèi)容以施工設(shè)計圖紙及投招標(biāo)工程量清單為準(zhǔn)。建設(shè)業(yè)主有權(quán)根據(jù)工程實施情況，對承包人的承包范圍和承包工程量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整[1]。

2 新龍排水項目施工中頂管技術(shù)的應(yīng)用特點分析

①地面影響小。頂管技術(shù)作用下市政給排水管道敷設(shè)，無須開挖溝槽，可從地下直接穿越完成敷設(shè)工作，減少了對市政給排水管道施工區(qū)域的地面影響，避免引發(fā)市政給排水管道應(yīng)用中的安全問題。頂管技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢的充分發(fā)揮，可將原來的對地面線狀破壞后方可施工轉(zhuǎn)變?yōu)閷Φ孛孢x擇性點狀破壞后即可施工，方便市政給排水管道處理，使市政給排水管道處于良好的施工及應(yīng)用狀態(tài)。②增加環(huán)保效益。頂管技術(shù)應(yīng)用中具有環(huán)保性強的特性，可減少對地面環(huán)境的破壞影響，逐漸增加市政給排水管道施工中的環(huán)保效益。由于頂管技術(shù)作用下的市政給排水管道施工中產(chǎn)生的噪聲小，減少了對周圍土地的擾動和附近居民生活的影響。在增強市政給排水環(huán)保施工效果的過程中，應(yīng)重視頂管技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，避免對市政給排水管道施工區(qū)域產(chǎn)生較大的振動。③適用范圍廣。相比傳統(tǒng)的溝槽開挖施工方式，頂管技術(shù)應(yīng)用中可適用于不同的環(huán)境條件，使市政給排水管道施工中可得到更多技術(shù)支持，確保其施工計劃制定與實施的有效性[2]。

3 新龍排水項目施工中頂管技術(shù)的應(yīng)用探討

3.1 施工準(zhǔn)備

新龍排水項目在進(jìn)行中長距離頂管施工前充分做好了施工準(zhǔn)備。開工前，對施工現(xiàn)場進(jìn)行全面勘察、復(fù)核，并借助航拍技術(shù)對現(xiàn)場總平面布置進(jìn)行反復(fù)的推演。為了有效提升施工效率，保證施工質(zhì)量，施工單位制定了頂管專項施工方案。頂管專項施工方案通過專家論證后，進(jìn)一步落實施工管理機制和措施，將頂管專項施工方案中的各項要求貫穿整個頂管施工過程中?？紤]到在新龍排水項目實際施工中，需采用各種復(fù)雜的施工機械設(shè)備，施工現(xiàn)場布置可能比較混亂，因此，新龍排水項目部配置了專業(yè)的施工機械設(shè)備，同時合理布置施工現(xiàn)場，收集完善的施工信息，合理安排施工材料進(jìn)場等。為實現(xiàn)科學(xué)合理的規(guī)劃，營造井然有序的現(xiàn)場施工環(huán)境，避免對周邊環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響提供了前提條件[3]。

3.2 新龍排水項目施工中測量技術(shù)的應(yīng)用

測量放線是頂管施工技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵，直接決定了頂進(jìn)路線是否正確，為此在施工前以及施工中要嚴(yán)格做好測量工作，密切關(guān)注頂進(jìn)的路線。新龍排水項目工程建設(shè)中，建設(shè)單位提供線路中心線和高層樁控制點，施工中采取措施，保證兩側(cè)設(shè)計中心樁符合管道線路。為了保證路線準(zhǔn)確，通常設(shè)置大約2～3個水準(zhǔn)點，工作人員嚴(yán)格檢查水準(zhǔn)點的位置，盡量降低誤差，加強比較可控誤差值，確保誤差處于規(guī)定范圍當(dāng)中。同時，通過一定的設(shè)備和方法全面測量，新龍排水項目中的排水管道頂管的施工管道位置，在第一節(jié)段管件頂進(jìn)過程中加強測量路線準(zhǔn)確性，通常按照30cm測定一次的頻率進(jìn)行測量，當(dāng)施工進(jìn)行到土層300cm后再次測量，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)偏差就采取糾偏等調(diào)整措施。

3.3 長距離頂管施工中的進(jìn)出洞技術(shù)

市政給排水管道頂管施工所采用的長距離施工技術(shù)中，進(jìn)出洞技術(shù)是最復(fù)雜，也是最需要高度重視的核心技術(shù)之一。新龍排水項目在施工的過程中，在預(yù)留洞口的支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)部預(yù)設(shè)一個鋼板環(huán)，再在預(yù)留洞上安裝雙道橡膠止水裝置，以獲得良好的止水效果。雙層橡膠止水裝置其主要作用是頂管機進(jìn)出洞時，防止地下水、泥沙從管節(jié)與止水環(huán)之間的間隙流到工作井，另一作用是防止頂進(jìn)施工時壓入的減阻觸變泥漿流失，保證能夠形成完整有效的泥漿套。同時為了確保進(jìn)、出洞的安全，工作井和接收井護壁外布置二排Φ650@450×450水泥攪拌樁止水帷幕，內(nèi)外排相互錯開，搭接200mm。長距離頂管施工進(jìn)入到頂管施工階段時，為了避免出現(xiàn)管道上方塌陷、泥漿突涌或大量流失、出洞的時候產(chǎn)生土層擾動等異常問題，在頂管施工的過程中，施工人員應(yīng)時刻關(guān)注頂管機操作臺的各項參數(shù)，實時調(diào)整。

3.4 管道糾偏

在砂層中頂進(jìn)時，泥水過度沖刷可能造成前進(jìn)管道中的頂管機機頭下沉，因此，實時監(jiān)測、及時對管道頂進(jìn)過程出現(xiàn)的偏差進(jìn)行糾偏顯得尤為重要。新龍排水項目的頂管作業(yè)位于金坑河兩岸或穿越金坑河，根據(jù)地質(zhì)勘察報告，頂管所處土層基本為砂層。基于此，新龍排水項目施工過程實時監(jiān)測管道各個部位的標(biāo)高情況，在整個頂進(jìn)施工中及時校正偏。糾偏過程遵循“先糾高程，后糾中線，小角度連續(xù)糾偏”的原則，確保管道平滑順直。糾偏方法：①發(fā)現(xiàn)偏差超過允許范圍、控制在10mm左右時，就馬上進(jìn)行緩慢校正，保證管道復(fù)位準(zhǔn)確，避免過多強硬糾偏。糾偏措施：留坎或者適當(dāng)超挖偏向反側(cè)的方向，讓管道在前進(jìn)過程中，偏入的方向產(chǎn)生轉(zhuǎn)大的阻力，通過頂力施加之后，形成轉(zhuǎn)向力，便可保證偏差復(fù)位。②當(dāng)前面的糾偏措施失效后，偏差在達(dá)到20mm或以上時，則可采取千斤頂糾偏法，即在管端內(nèi)管壁的偏向反側(cè)安裝一個小型千斤頂，千斤頂另一端則斜撐在墊板管前土壁上，待支頂穩(wěn)定之后，再進(jìn)行頂力施工。③特殊情況下，千斤頂糾偏法、超挖糾偏法相互交替或搭配使用，一邊頂，一邊支，直到糾偏工作完成、頂進(jìn)的管道回歸到設(shè)計線路上。

3.5 接口處理技術(shù)的應(yīng)用

市政給排水管道結(jié)構(gòu)的核心為頂管的接口處理，所以應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格管理好接口的各個部位和各個環(huán)節(jié)。新龍排水項目在頂進(jìn)之前，嚴(yán)格檢查各項施工作業(yè)，重點采取措施對材料質(zhì)量加強控制，加強檢查材料進(jìn)場前的質(zhì)量，避免不合格品投入使用。

4 新龍排水項目施工中頂管技術(shù)應(yīng)用水平的策略

4.1 加強科學(xué)應(yīng)用效果評估

在頂管技術(shù)應(yīng)用過程中，應(yīng)及時開展相關(guān)的評估工作，及時處理技術(shù)應(yīng)用效果方面的影響因素，在市政給排水管道施工中充分利用頂管技術(shù)，提升該技術(shù)的應(yīng)用水平。應(yīng)正確看待頂管技術(shù)在市政給排水管道鋪設(shè)中發(fā)揮的作用，重視科學(xué)應(yīng)用效果評估成果的轉(zhuǎn)化利用，以滿足市政給排水管道系統(tǒng)科學(xué)構(gòu)建及高效運行要求。

4.2 管道選擇質(zhì)量控制

市政給排水管道設(shè)施，最常應(yīng)用管道材質(zhì)為鋼管、復(fù)合管、鋼筋混凝土管。在設(shè)計施工期間，必須按照工程實際情況，合理選擇管道材質(zhì)、連接強度、接口類型。我國市政給排水管道大部分采用鋼筋混凝土管，主要由于管道施工采用頂進(jìn)施工，千斤頂會產(chǎn)生大于管道摩擦力的推力，所以要求管道材質(zhì)具備很大的承壓能力。市政排水管道內(nèi)多為廚房，衛(wèi)生間，清洗衣服等生活過程產(chǎn)生的廢水，一般為酸性液體，會腐蝕管道。鋼筋混凝土管片抗腐蝕性能強，長期運行也不會出現(xiàn)損壞，不會出現(xiàn)滲漏污水現(xiàn)象。在選擇管道時，需要關(guān)注頂管長度。不同地段的給排水管道，則管道設(shè)計長度也不同。管道線路彎曲弧度偏大、線路偏短的地段，必須控制頂管長度。管道線路彎曲弧度小、線路偏長的地段，為降低造價則適當(dāng)延長頂管長度。新龍排水項目按照環(huán)境、工程成本、土壤腐蝕性、覆土深度等要求和特點，采用鋼筋混凝土管。

4.3 做好地表隆起與沉降的監(jiān)測與防治

市政給排水管道軸線兩側(cè)在頂管施工環(huán)節(jié)當(dāng)中，會經(jīng)常性地發(fā)生地表隆起與沉降現(xiàn)象，這種現(xiàn)象會對周邊的管道、管廊、道路、河道、房屋等建筑物或構(gòu)筑物造成一定的負(fù)面影響，甚至破壞。經(jīng)分析，目前引起地表隆起與沉降的原因主要有三個方面：其一，在頂管施工過程中，軸線出現(xiàn)了偏差，而且沒有及時糾正。這時，管道工程對土層造成一定程度的撓動，誘發(fā)地表隆起與沉降等情況。其二，開挖前端出現(xiàn)取土不足或者過多的情況。這時，頂管推進(jìn)壓力與土方壓力之間出現(xiàn)不平衡，誘發(fā)地表隆起與沉降等情況。其三，頂進(jìn)管與工程管道的外徑存在差值。這時，管道外圍存在環(huán)形孔隙，不及時填充環(huán)形孔隙，誘發(fā)地表隆起與沉降等情況。針對這些情況，新龍排水項目的施工人員對周圍建筑物及構(gòu)筑物的實際沉降參數(shù)進(jìn)行密切跟蹤監(jiān)測。其中，地面的變形程度與構(gòu)筑物的沉降情況采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量。實際施工程中，具體的監(jiān)測頻率由監(jiān)測人員根據(jù)地面的沉降速率、施工進(jìn)度情況以及監(jiān)測對象相應(yīng)的保護等級來綜合確定。當(dāng)檢測對象為建筑物或構(gòu)筑物的基礎(chǔ)與墻體、墻柱時，還要保證監(jiān)測點處于良好的可視條件下。除此之外，為更加有效地防止地表發(fā)生隆起與沉降情況，要求施工人員及監(jiān)測人員提前做好各項施工準(zhǔn)備工作，同時要求施工人員及監(jiān)測人員要合法合規(guī)安裝壓力監(jiān)測裝置。在管道頂進(jìn)實施過程中，密切觀察管道頂進(jìn)的軸線是否存在偏差并及時糾偏。另外，選用符合設(shè)計圖紙要求的潤滑介質(zhì)，及時填充管道外圍的環(huán)形孔隙。

4.4 其他方面的策略

①加強施工人員的專業(yè)培訓(xùn)。在市政給排水管道施工中應(yīng)用頂管技術(shù)時，必須開展針對性及專業(yè)性強的全方位培訓(xùn)，制定和實施獎罰分明、數(shù)據(jù)化，可量化的獎懲機制，強化施工人員控制意識及責(zé)任意識，提高工作人員專業(yè)能力，使頂管技術(shù)應(yīng)用更具專業(yè)性，提升其應(yīng)用過程中的專業(yè)化水平。施工人員在實踐中應(yīng)從管徑、含砂量、管長、黏聚力、埋深、土壤對管道的作用力等方面入手進(jìn)行綜合分析，明確頂管技術(shù)，使其應(yīng)用水平保持在更高的層面上，為市政給排水管道施工方面提供需要的技術(shù)支持。②加大應(yīng)用方面的研究力度。根據(jù)市政給排水管道施工情況及頂管技術(shù)的應(yīng)用狀況等，為了達(dá)到其應(yīng)用水平不斷提升的目的，應(yīng)加大頂管技術(shù)應(yīng)用方面的研究力度。積極開展頂管技術(shù)應(yīng)用過程中的理論研究及實踐分析工作，不斷加大研究力度，使頂管技術(shù)應(yīng)用水平提升中能夠得到更多支持。應(yīng)重視市政給排水管道施工中頂管技術(shù)應(yīng)用方面的實踐經(jīng)驗積累及合理運用，提升其應(yīng)用水平。

5 結(jié)束語

綜上所述，市政工程建設(shè)中，市政給排水管道工程開始廣泛應(yīng)用頂管施工技術(shù)，并且推廣到河道、河道兩側(cè)、過街隧道、地下管道施工中，充分發(fā)揮出頂管施工技術(shù)的作用，同時也不會干擾周邊構(gòu)筑物和建筑物?；诮?jīng)濟性、社會效益角度分析，頂管施工技術(shù)優(yōu)勢顯著，因此非常值得推廣到市政給排水管道施工中。