給排水長距離管道的頂管施工技術分析

麥永湛

（上海建工一建集團有限公司，上海 200437）

頂管施工技術是指非開挖露面情況下以地下管道頂進的方法完成鋪設作業(yè)，長距離頂管施工多用于城市市政給排水管道工程，是當前市政基礎設施建設中的常用施工手段。當前，我國城市建設中開發(fā)地下空間的進程日漸完善，施工過程中對城市的宜居指數(shù)、文化文脈、環(huán)境保護等公共利益更加重視，因此進行給排水長距離管道地下工程大量運用頂管施工技術，要求也越來越高。

1 給排水長距離管道頂管施工技術的概述

1.1 綜述

頂管技術并非真正意義的不開挖，在其施工過程中仍需要對工作井與接收井位置進行開挖處理，使用土壓平衡頂管機為主要設備，在工作井中通過油缸加壓推進頂管機前進，推進施工管道的開挖作業(yè)。頂管技術與傳統(tǒng)的管線鋪設工程相比有著巨大的革新性，無須挖開路面施工，減少對環(huán)境的污染和道路的堵塞，其主要應用于市政給排水管道工程建設，具備一系列積極的經濟效益和社會效益。

1.2 給排水長距離管道頂管施工技術基本特點

在城市基礎建設工程中，最常見的就是給排水長距離管道工程，頂管技術常常應用于其中，有如下技術特點：（1）路面的非開挖，使用頂管技術減少了開挖城市路面的施工工序，在地下空間進行施工、維護作業(yè)，不影響城市道路的正常交通，避免擠占城市交通空間；（2）穿越地形的特殊性，例如，市政給排水管線工程中遇到需穿越河流、鐵路、大型建筑物等自然障礙等，無法從表面上開挖，應用頂管技術能夠解決此類問題；（3）節(jié)約成本，頂管施工技術為施工單位節(jié)約了征地費、拆遷費、土石方工程費用等大量資金，與傳統(tǒng)施工技術相比，經濟性更為優(yōu)越；（4）工期較短，給排水長距離管道通常工程規(guī)模較大，采用傳統(tǒng)工藝土石方量較大，施工周期較長，而采用頂管施工能夠大大縮短工期；（5）技術專業(yè)性高，城市不同路況、環(huán)境下的具體施工要求不同，因此，對勘察人員、設計人員、技術人員、施工人員、監(jiān)理人員的綜合素質要求要較高，根據(jù)具體施工現(xiàn)場要求選擇合適的施工技術也很重要，要對多種技術的應用及利弊端都有專業(yè)性的了解。除此之外，給排水長距離管道頂管施工技術還具有降低城市噪音、減少粉塵排放、降低環(huán)境破壞、保護地質土層等一系列社會效益。

1.3 給排水長距離管道頂管施工技術應用范圍

給排水長距離管道頂管施工技術應用范圍主要是根據(jù)穿越地形分類，主要有：（1）成熟的城市空間，例如，核心商業(yè)區(qū)、大型在建工程等，這些城市空間交通組織復雜，不利于挖溝開槽進行埋管施工；（2）城市文脈遺址，例如，故宮、頤和園這樣的大型文脈古跡遺址，有給排水的現(xiàn)代化需求，但面臨著大型開挖破壞建筑結構的風險；（3）交通樞紐及干線，例如，重要的城市交通干道、鐵路及立交橋梁、河流等，這些地段不具備挖溝開槽的條件；（4）老城區(qū)改造工程，老城區(qū)人口密集，交通需求量大，而且對管線改造需求更大于新設，因此，長距離頂管技術不僅應用于施工工程，進行維修替換時也要使用。

2 給排水長距離管道頂管施工技術的影響因素

2.1 管體材料

給排水管道長距離頂管施工技術質量，與管體材料選擇有很大關系。最理想的管體材料是鋼制管體，也有一些其他材料管體。當前，我國對頂管管體材料的相關規(guī)范中缺乏明確標準，材料選擇也能為頂管距離、壓力技術、施工方法等方面造成一定的不確定性。

2.2 內推力

長距離給排水管網的內推力是一項復雜的計算工作，除了計算地下原有管道的干擾因素以外，也要考慮管道內部水壓問題。長距離管道內部的水壓通常較大，會給管道的穩(wěn)定性、位移情況等帶來較強的施工干擾因素。

2.3 管道位移情況

頂管施工的過程中，需要確保動力的持續(xù)性及穩(wěn)定性，避免發(fā)生管道位移，以降低施工質量和效率。如果管道受到動壓較大，容易出現(xiàn)管體破裂，如果管道受到動壓過小，間隙較大又會導致密封不嚴，降低排水效果。

3 給排水長距離管道頂管設計措施

3.1 設計鋼筒

給排水長距離管道頂管首先應當明確管體結構設計，頂管通常采用鋼筋砼管或鋼筒結構，一般為1.4mm厚冷軋鋼板，兩端設置鋼制插口環(huán)，起到結構支撐作用，管道接駁處設置雙膠圈墊層保障密封性。

3.2 設計鋼筋骨架網

鋼筒內側、外側應合理焊接鋼筋骨架網，保證地下整體鋼筒接駁的穩(wěn)定性和牢固性。在鋼筒內部焊接既可單層鋼筋骨架網焊，主要目的是提升承插固結能力，從而保證管道的承壓能力，又可降低外界應力對管道產生的破壞，降低或防止混凝土掉落現(xiàn)象。

3.3 設計管體結構

管體混凝土澆筑時，應將混凝土材料密實地澆筑在鋼筒結構的內外部，必要時可設計電化學陰極防腐蝕保護體系，從而降低混凝土對金屬結構的影響，預防鋼筒、鋼筋發(fā)生銹蝕，延長管體使用壽命。

4 給排水長距離管道頂管施工技術分析

4.1 前期施工準備

給排水長距離管道頂管施工前準備工作主要有：（1）選擇施工設備，最主要的就是頂管設備，要根據(jù)設計要求與具體的施工現(xiàn)場土質選擇合適的機械設備，如千斤頂、起重機、電焊機、水泵、頂管機等。（2）布置施工現(xiàn)場，具體包括機械設備進場、施工材料進場、管道堆放與維護等。（3）安排機械設備，針對施工現(xiàn)場環(huán)境，將機械設備提前安排在各個工作區(qū)域內。

4.2 選擇頂進管

頂進管一般選擇鋼筋砼管或鋼管，使用鋼管需要考慮降低地質環(huán)境的腐蝕作用，使用鋼筋砼管各項設計參數(shù)、施工技術指標要滿足相關規(guī)范，鋼筋配比要滿足應力的要求，管壁厚度與鋼筋配比要符合頂進管的實際荷載能力。

4.3 施工技術

確保在工作井與接收井構筑過程中使用鋼筋混凝土結構，以滿足千斤頂作業(yè)的承壓要求，避免造成設備向千斤頂發(fā)生位移，保證基坑井質量。目前工作井設置常常選擇矩形的單孔井技術，屬于便利頂管開工的內部設置。首先，將頂管沉入基坑井，再進行頂管作業(yè)的工程施工，施工過程中，技術人員要堅守基坑井旁的留置工位，不能放松施工現(xiàn)場技術管理。要確保排水基地中有充足的地表水，基坑井要通過預留出口與排水基地保持聯(lián)系，保證基坑井獲得相對全面的排水條件。

4.4 穿墻頂進

市政工程的給排水施工中，要確保頂進的質量就需要對以下的工作進行多加注意：（1）加強穿墻頂進準備工作，穿墻作業(yè)前需要對周圍土壤注漿加固，目的在于防止穿墻作業(yè)疏松土質導致坍塌，快速將工具管推出井外；（2）防水工作，在穿墻管道內加入黏土水泥漿，可進一步減少未合攏間隙的滲漏；（3）重新評估施工技術，遇到復雜地質結構或突發(fā)地質情況，導致施工不能正常進行的，要重新分析鉆探數(shù)據(jù)、地質采樣信息，重新選擇合理的施工技術、正確的施工方法。

4.5 頂管出洞

頂管出洞是施工后期部分，容易受到多種因素的影響形成質量問題，相關技術人員保證工具管出洞質量是關鍵，首先需要做好工具管的調零處理和井壁支撐，然后在出洞作業(yè)時要提前設置好初始角，避免頂管出洞過程時碰撞產生跌落。排水施工要距離接收井15.0m以上，避免影響頂管的出洞效果。

4.6 校正偏差值

在頂進過程中，材料、人員、施工技術都能夠導致頂管斜偏或管位偏差的情況，應對其超出規(guī)范標準值±10.0cm的部分進行調整。一般頂管糾偏方法是利用千斤頂進行處理，左側存在偏差利用千斤頂對其左伸右縮，當右側偏差同理。如在施工中及時發(fā)現(xiàn)偏差，則可利用旋轉中間站的方法處理，處理過程中應結合當前施工現(xiàn)場情況，制定可行的調整需求，不能盲目追求一步到位，保障整體工程運行的安全性。

4.7 注漿減阻

注漿減阻是在管道周圍縫隙中填充泥漿保護頂管的技術，具體方法是在頂管機的頭尾進行注漿，從混凝土管道部位進行補漿，為整體的頂管體系起到支撐作用，目前注漿減阻方法在給排水長距離管道頂管施工技術中的應用技術已經比較成熟，保障效果比較良好。

5 結語

隨著我國給排水長距離管道頂管施工技術水平的提高，不但有利于新增給排水管道的鋪設，而且可以加快老舊城區(qū)給排水管道的改善工程，減少開挖露面造成的市容市貌破壞，進一步提高城市的宜居性。希望該施工技術在城市基礎建設工程中廣泛應用，有效推進我國城市化建設進程，為我國工程技術現(xiàn)代化事業(yè)做出貢獻。