頂管施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施分析

陳凱強(qiáng)

（天津市靜海城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資集團(tuán)有限公司，天津 301600）

引言

市政管道的應(yīng)用涉及給水、雨水、污水等領(lǐng)域，其中市政排水管道的應(yīng)用為城市解決了排污、排雨的基礎(chǔ)難題。我國現(xiàn)在的城市排水系統(tǒng)建設(shè)與傳統(tǒng)的存在很大的差異，現(xiàn)在的排水系統(tǒng)建設(shè)更多的顯現(xiàn)出規(guī)模大、建設(shè)環(huán)境復(fù)雜、施工時間緊張等特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，大開挖施工技術(shù)會對生產(chǎn)生活、公共交通和工程造價產(chǎn)生重大的影響。因此，將頂管施工技術(shù)廣發(fā)應(yīng)用于市政建設(shè)中，能最大限度的解決這些難題。

一、頂管技術(shù)在市政排水管道施工中的重要性

頂管技術(shù)的施工對環(huán)境影響比較小，在市政排水管道施工中具有環(huán)境保護(hù)效益。市政工程施工中經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的施工技術(shù)能帶來成本上的降低，而環(huán)境保護(hù)對于市政工程建設(shè)而言同樣重要，傳統(tǒng)工程施工中對于環(huán)境保護(hù)問題的重視程度比較低，經(jīng)常容易造成環(huán)境破壞和污染，在市政排水工程施工時管道的挖掘工作也會對周邊環(huán)境特別是水土環(huán)境造成影響，若施工過程中不注重分析除了會影響環(huán)境外還可能造成地下水污染或者水土流失等問題。而頂管技術(shù)在環(huán)境方面具有較小的影響，頂管技術(shù)總體來說是一種高效節(jié)能的管道施工技術(shù)，可以消耗較少的資源和能源的條件下，完成管道施工，頂管技術(shù)通過作業(yè)坑的挖掘以及地下頂管施工，相比于傳統(tǒng)開外對周圍環(huán)境破壞比較小，不容易影響地上的植物或者建筑物，很少造成生態(tài)破壞問題。頂管技術(shù)應(yīng)用中有可能產(chǎn)生水土流失等不良問題，但其技術(shù)控制的穩(wěn)定性相對較好，對各種類型的施工問題和難題有比較有效的結(jié)局方法，根據(jù)相關(guān)調(diào)研結(jié)果顯示，頂管技術(shù)施工時造成的施工污染更小，施工過程中產(chǎn)生的廢物和施工垃圾也比較少，施工的安全環(huán)保質(zhì)量有所保障，是一種相對安全高效的施工技術(shù)。

二、市政工程頂管施工技術(shù)操作規(guī)程

（一）頂進(jìn)前準(zhǔn)備工作

頂管頂進(jìn)前，操作工人應(yīng)辦理交接班手續(xù)，召開交班會，介紹設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，移交《設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)記錄表》并辦理交接班手續(xù)，接班的作業(yè)人見應(yīng)對控制臺、泥漿粟、管道、測量系統(tǒng)、工具頭等頂管全套機(jī)械設(shè)備進(jìn)行例行檢查t確保頂管全套機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（二）機(jī)械設(shè)備安裝及控制標(biāo)準(zhǔn)

工作井施工完成后，頂管施工的機(jī)械安裝必須根據(jù)操作規(guī)程操作。

一是根據(jù)巖土地層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、管道口徑大小以及地面附著物的種類、抗震條件等選用型號較為合適的盾構(gòu)機(jī)械設(shè)備；

二是選用鋼質(zhì)材料制作導(dǎo)軌，鋪設(shè)平直，固定措施到位，確保頂進(jìn)管道運(yùn)行過程，不走樣；

三是千斤頂與管道中心的垂線對稱并在支架上固定好，需要一臺以上的千斤頂合力作業(yè)，一般要求配對安裝，型號相同，以滿足同步作業(yè)的要求；頂鐵軸線與管道軸線保持平行并對稱，頂鐵與導(dǎo)軌的接觸面要確保干凈，不許有油污、泥土等；

四是千斤頂?shù)挠蛪嚎刂葡到y(tǒng)分臺設(shè)置，并聯(lián)安裝，保持油泵與千斤頂型號相符，選擇最佳匹配。

五是整套頂推設(shè)備試運(yùn)行合格后才允許組織施工。

（三）頂管的選擇與頂推設(shè)備安裝

頂管的選擇與頂推設(shè)備安裝是頂管施工中極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，頂管選擇和頂推設(shè)備安裝的可靠性和穩(wěn)妥性往往直接關(guān)系著工程的最終質(zhì)量。完成工作坑施工后，在工作坑中安裝頂推設(shè)備，而后需要選擇對應(yīng)型號的頂管并且應(yīng)用頂管設(shè)備進(jìn)行施工。在這一過程中頂管的選擇至關(guān)重要，頂管的選擇通常是需要根據(jù)工程需求進(jìn)行選擇的，工程管道對于頂管的管徑、長度等進(jìn)行要求，施工單位根據(jù)相關(guān)要求為了滿足排水的需求選擇對應(yīng)型號的頂管。而在頂管施工中還需要注意頂管長度對于施工作業(yè)的影響，一般來說頂管長度過長或過短都會對施工成本造成影響，越長的頂管可以減少頂管的次數(shù)，但是頂管的難度相對較大，而較短的頂管會增加頂管次數(shù)，但施工難度相對較小，為了保證頂管施工的效率和成本控制，施工單位需要根據(jù)實(shí)際情況對頂管的具體規(guī)格進(jìn)行選擇。頂管選擇完成后，需要根據(jù)相應(yīng)流程準(zhǔn)備頂管設(shè)備，做好鑿除洞門、注漿準(zhǔn)備、初始頂進(jìn)以及偏差測量等工作，最后進(jìn)行下管頂進(jìn)施工，通過頂管推進(jìn)施工最終完成市政排水管道施工。

（四）頂管管節(jié)接頭焊接

頂管管節(jié)接頭焊接是頂管施工中較為重要的環(huán)節(jié)，其焊接的質(zhì)量影響著整體頂管施工的質(zhì)量與安全。因此，做好頂管管節(jié)接頭焊接控制工作至關(guān)重要。首先，在進(jìn)行管道焊接之前，做好對管口處油污、毛刺等的清理工作，確保管口端面的光滑度與平整度。同時，要在安裝管段接口處，采用焊絲進(jìn)行焊接固定。下管操作則應(yīng)要緊扣管口，同時做好管節(jié)高程與中心的有效調(diào)整。最后，在完成點(diǎn)焊操作之后，再進(jìn)行全方位的焊接施工。需要注意的是，對于對口處的焊接，必須確保其內(nèi)外部較好的平整與完整性，在接口的內(nèi)部周邊按照一定的順序貼靠長度為300mm 的直尺，將錯口的偏差控制在壁厚的0.2 倍以內(nèi)，且不能大于2mm。點(diǎn)焊需對稱固定，且點(diǎn)焊和焊接都必須使用相同的焊絲。焊接過程中，需要及時清理焊渣、藥皮等，以免影響焊接質(zhì)量。除此之外，在每完成一節(jié)管段的安裝之后，都要對焊縫質(zhì)量、管節(jié)、防腐層等施工質(zhì)量進(jìn)行檢查、檢測，若是焊接施工不達(dá)標(biāo)，則必須進(jìn)行重焊，直至質(zhì)量達(dá)標(biāo)為止。

（五）工作坑

市政工程中應(yīng)用頂管施工技術(shù)，需要施工工作井和接收井，這兩種不同功能的井即我們常說的工作坑。在工作坑施工過程中，通常SMW 工法樁配合混凝土冠梁及水平橫撐作為工作坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，開挖至設(shè)計標(biāo)高后施作底板。其中工作井需要施作后背墻，后背墻以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主，一般是采用預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)或現(xiàn)場澆筑混凝土的方式。以現(xiàn)澆混凝土施工為例，在天津市靜海區(qū)北海片區(qū)瑞和道雨水管施工中，施工單位按照設(shè)計圖安裝后背墻的鋼筋及模板，經(jīng)驗(yàn)收合格后澆筑后背墻混凝土，經(jīng)養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后即可開始頂推施工。在修建工作坑的過程中，施工方需要嚴(yán)格把控工作坑的質(zhì)量，保證工作坑質(zhì)量牢固，防止工作坑坍塌及滲水。

（六）施工過程中管道減阻技術(shù)

隨著頂進(jìn)長度增加，管道側(cè)面摩阻力越來越大，阻力增加會造成千斤頂液壓油泵壓力加大、投入千斤頂設(shè)備噸位加大；由于管道在頂進(jìn)過程中受力不均，管道質(zhì)量自身存在差異，容易造成管道破裂，影響后續(xù)頂進(jìn)，所以在施工前要對頂力進(jìn)行計算，確保施加在管道上的壓力小于管道混凝土抗壓強(qiáng)度。為確保順利頂進(jìn)，在施工過程要針對不同的地層配備不同配比的觸變泥漿以減小摩檫阻力。

三、市政工程頂管施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施

（一）管道選擇質(zhì)量控制

市政給排水設(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(shí)際情況，合理選擇管道材質(zhì)、連接強(qiáng)度、接口類型。我國給排水管道類型多為鋼筋混凝土管，多是由于管道頂進(jìn)施工，千斤頂會產(chǎn)生較大推力，要求管道材質(zhì)的承壓能力較強(qiáng)。管道內(nèi)多為生活廢水、生活用水，可能會腐蝕管道。鋼筋混凝土管片具備良好的抗腐蝕性能，即使長期運(yùn)行，也不會出現(xiàn)水滲漏。在選擇管道時，需要關(guān)注頂管長度。給排水管線路不同，則地段管道長度也不同。針對線路彎曲弧度大，線路較短地段，必須控制頂管長度。線路彎曲弧度小，線路長度長，地段緩和時，則適當(dāng)延長頂管長度。按照環(huán)境要求、工程成本、土壤腐蝕性、覆土深度，合理選擇管道。

（二）降排水工程施工方法與質(zhì)量控制措施。

根據(jù)地層結(jié)構(gòu)和地下水埋深特點(diǎn)，相應(yīng)采取集水明排，或者井點(diǎn)降水的方式，確保工作井施工和頂管施工處于無水環(huán)境。技術(shù)質(zhì)量控制措施一是在施工區(qū)域設(shè)置積水坑，再利用抽水設(shè)備或者泥漿泵將水或泥漿全部抽出；而是在工作坑周邊設(shè)置降水井將地下水位降至底板以下50cm；考慮到頂管過程巖土地層的滲水外溢，降水、排水必須無間斷進(jìn)行，確保施工區(qū)域不存積水。

（三）監(jiān)測技術(shù)優(yōu)化

監(jiān)測技術(shù)優(yōu)化是頂管技術(shù)質(zhì)量控制中比較關(guān)鍵的內(nèi)容。頂管技術(shù)作為市政排水管道施工的重要技術(shù)，在施工過程中需要應(yīng)用監(jiān)測系統(tǒng)對施工的過程以及施工情況進(jìn)行監(jiān)測，確保施工不會對周圍的建筑、環(huán)境等產(chǎn)生負(fù)面影響。通過監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用同樣也可以對施工過程中可能出現(xiàn)的管道滲漏，管道沉降等問題進(jìn)行預(yù)防，及時將風(fēng)險扼殺在搖籃里。施工過程中嚴(yán)格按照已經(jīng)批準(zhǔn)的監(jiān)測方案進(jìn)行監(jiān)測，將監(jiān)測數(shù)據(jù)與建設(shè)單位委托的第三方監(jiān)測機(jī)構(gòu)的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，若有出入尋找其中原因，針對存在問題采取有效措施；若無問題，保存監(jiān)測資料。優(yōu)化監(jiān)測技術(shù)方案是重中之重，在編制監(jiān)測方案時要全面、細(xì)致，編制依據(jù)合理規(guī)范，計算準(zhǔn)確。針對危險性較大的工程，要加大監(jiān)測范圍，增加監(jiān)測點(diǎn)位及監(jiān)測頻率，監(jiān)測人員要持證上崗，經(jīng)驗(yàn)豐富。

（四）科學(xué)選擇頂管設(shè)備

地下水位以上和以下通常會選擇不同的頂管機(jī)，地下水位以上會選擇敞開類頂管機(jī)，比如機(jī)械式頂管機(jī)、擠壓式頂管機(jī)、人工挖掘頂管機(jī)等，而地下水位以下則選擇平衡類頂管機(jī)，比如土壓平衡式頂管機(jī)、泥水平衡式頂管機(jī)、氣壓平衡式頂管機(jī)等。根據(jù)勘察報告，充分考慮土層的特點(diǎn)，在選擇頂管設(shè)備時，充分考慮其的安全性和效率性。在選擇主頂油缸時，要考慮頂進(jìn)管的承受能力，精準(zhǔn)計算其機(jī)頭迎面阻力、管道表面摩擦阻力、頂進(jìn)貫入阻力、管材自重、管道上垂直水平側(cè)壓力等，最終得到頂進(jìn)的總阻力，并將其與頂管允許頂力進(jìn)行對比。

（五）優(yōu)化頂管施工技術(shù)

與其他管道施工技術(shù)相比，頂管施工技術(shù)的應(yīng)用難度較小，但不能否認(rèn)頂管施工技術(shù)的復(fù)雜性，所以在具體施工過程中要加強(qiáng)對頂管施工技術(shù)的管控力度。施工之前施工單位應(yīng)做好圖紙會審，認(rèn)真研究設(shè)計圖紙，編制專項(xiàng)施工方案，如有必要進(jìn)行專家論證，為后期頂管施工技術(shù)的應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)。在頂管施工過程中積累總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，針對每次出現(xiàn)的狀況采取有效精準(zhǔn)的處理方案，關(guān)注任何一個細(xì)節(jié)。當(dāng)然，這些都建立的施工人員的基礎(chǔ)上，首先施工單位應(yīng)學(xué)習(xí)更先進(jìn)的技術(shù)，其次施工單位應(yīng)加強(qiáng)對施工人員的技術(shù)培訓(xùn)，包括施工管理人員及實(shí)際操作人員，提高施工人員的管理能力和應(yīng)用能力，確保施工人員在具體施工過程中有能力將頂管施工技術(shù)的優(yōu)勢發(fā)揮出來。

結(jié)束語

綜上可知，頂管施工技術(shù)的應(yīng)用使得施工工程避免了大量的土方開挖工作，施工效率與施工安全性都得到較大程度的提高,降低對環(huán)境和交通方面的影響等方面，能發(fā)揮積極的作用。為了能使該技術(shù)的優(yōu)勢持續(xù)有效的發(fā)揮，應(yīng)當(dāng)有目的、有節(jié)奏的對其優(yōu)勢進(jìn)行挖掘，同時要加大對其應(yīng)用和熟悉程度，這樣才能避免各類問題的出現(xiàn)，同時保證市政排水工程建設(shè)能按照計劃順利完成。由此可見，加強(qiáng)對頂管技術(shù)應(yīng)用的分析研究，有著較為重要的現(xiàn)實(shí)意義。對此施工單位必須在全面了解掌握頂管施工流程的基礎(chǔ)上，做好施工要點(diǎn)與施工注意事項(xiàng)的控制，進(jìn)而為實(shí)現(xiàn)較好的施工質(zhì)量提供更有效保障。