市政給排水工程長距離頂管施工技術(shù)的應(yīng)用

范 俊

武漢武鋼綠色城市技術(shù)發(fā)展有限公司

1 前言

市政給排水施工中，為了滿足城市交通流量需求和減小對地面建筑物及周邊環(huán)境的影響，需要使用長距離頂管施工技術(shù)，采用非開挖的方式進(jìn)行頂進(jìn)施工，以提高施工效率和質(zhì)量。由于整個(gè)施工過程均在地下區(qū)域進(jìn)行，施工技術(shù)要求較高、難度較大，施工作業(yè)環(huán)境較惡劣，需要合理運(yùn)用具體的施工技術(shù)，確保市政給排水工程頂管施工的順利進(jìn)行。

2 長距離頂管施工技術(shù)簡介

長距離頂管施工技術(shù)可以在不開挖施工的情況下穿越鐵路、道路、建筑物等各種障礙物，利用液壓頂進(jìn)工作站從頂進(jìn)工作坑將待鋪設(shè)的管道頂入，從而在頂管機(jī)之后直接鋪設(shè)管道的非開挖地下管道施工技術(shù)。長距離頂管施工適用于各種土層，施工精度較高，一般小于±50mm，施工距離為1000m以上，適用的管道直徑為300mm~4000mm。

3 長距離頂管施工工藝流程及優(yōu)點(diǎn)

3.1 長距離頂管施工工藝流程

開工前的各項(xiàng)施工技術(shù)準(zhǔn)備→地下管線的測量定位、放線→工作井、接收井的施工→頂管機(jī)、液壓千斤頂、照明通風(fēng)系統(tǒng)等設(shè)備安裝→全套設(shè)備的調(diào)試→頂管始發(fā)→下放管節(jié)、接管→正常頂進(jìn)、測量→管道排泥及廢泥漿外運(yùn)→頂管接收→下一段頂管施工→管道貫通→閉水試驗(yàn)→竣工驗(yàn)收、清場。

3.2 長距離頂管施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

3.2.1 工程影響方面

由于給排水工程頂管施工一般在地下區(qū)域進(jìn)行，對城市路面交通及地表影響較小，且整個(gè)施工過程中產(chǎn)生的噪聲也比較小，不會對周邊建筑物及環(huán)境帶來不利影響，有利于現(xiàn)場的安全文明施工及環(huán)境保護(hù)。

3.2.2 施工進(jìn)度方面

相較于其他施工技術(shù)，長距離頂管施工技術(shù)在開工前不需要提前開挖地面，且施工過程中風(fēng)雨雪雹等惡劣天氣對施工進(jìn)度影響較小，由于施工過程主要在地下所建的工作井中，不會因惡劣的天氣因素而被迫停工，有利于縮短工期，降低工程造價(jià)，確保施工單位的施工進(jìn)度。

3.2.3 管線設(shè)施方面

隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，導(dǎo)致城市地下管線規(guī)格及數(shù)量較多、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。利用頂管施工技術(shù)，不需要開挖地面，在頂管施工過程中，管道在地下可以曲線的方式穿行，便于繞開地下已存在的管線或障礙物，在整個(gè)頂管施工過程中對地下管線設(shè)施影響較小。

3.2.4 周邊環(huán)境方面

由于頂管施工對地表的開挖面積較小，可以對管道的走向進(jìn)行靈活控制，對工程周圍環(huán)境影響也比較小，且工程竣工驗(yàn)收后周邊環(huán)境恢復(fù)快，不需要重新進(jìn)行綠化，對地面植被以及綠地設(shè)施的影響基本可以忽略不計(jì)，有效地節(jié)約了資金成本，提升了環(huán)境質(zhì)量。

4 長距離頂管技術(shù)施工難點(diǎn)分析

4.1 管道材質(zhì)及長度的選擇

頂管的材質(zhì)應(yīng)根據(jù)管道用途、管材特性及現(xiàn)場的具體情況確定，一般使用的管材類型有鋼管、鋼筋混凝土管、球墨鑄鐵管等。市政給排水工程頂管施工中，由于千斤頂提供的推力較大，且管道內(nèi)流淌的多是生活用水或生活廢水，對管片腐蝕性較大，因此選用強(qiáng)度高且抗腐蝕性較好的鋼筋混凝土管可以長期使用而不漏水，有利于保證工程進(jìn)度和質(zhì)量。另外，管道長度要根據(jù)管線彎曲弧度進(jìn)行選擇，若管線彎曲弧度小且較長、較緩和的地段，頂管長度不宜過短；若管線彎曲弧度大且較短的地段，頂管長度不宜過長。

4.2 頂管機(jī)的選型

市政給排水工程頂管施工應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)及水文情況、地下水位、施工技術(shù)要求等，在保證施工質(zhì)量及安全的前提下，合理選用頂管機(jī)型。地下水位以上的穩(wěn)定地層頂管可采用敞開式頂管機(jī)或土壓平衡式頂管機(jī)；在不穩(wěn)定地層和地下水位以下的頂管可根據(jù)地層條件采用土壓平衡式頂管機(jī)或泥水平衡式頂管機(jī)；在卵礫石及地下水發(fā)育的破碎巖石中頂進(jìn)施工員時(shí)，宜采用泥水平衡式頂管機(jī)。

4.3 工作坑的施工

市政給排水工程頂管施工時(shí)，工作坑主要采用現(xiàn)場澆筑的方式，其形狀一般有矩形、圓形、多邊形等，其中最常見的為矩形工作坑。矩形工作坑的長邊與短邊之比一般為3:2，一般用于直線頂管或兩段交角接近1800的折線頂管的施工。

若兩段交角較小或在一個(gè)工作坑中需要向幾個(gè)不同方向頂進(jìn)時(shí)，且工作坑深度較大時(shí)，一般采用圓形工作坑，并采用沉井法施工。施工過程中為了加強(qiáng)工作坑的剛性與穩(wěn)定性，一般在工作坑周圍設(shè)置支撐物對其進(jìn)行支撐；也可采用水泥攪拌樁或在坑內(nèi)打入鋼板制成圍墻。

4.4 管道偏移的控制

頂管施工過程中，管道偏移會對整個(gè)頂推控制系統(tǒng)帶來不利影響。頂管在推進(jìn)過程中需要對頂進(jìn)的軸線進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，每頂進(jìn)一節(jié)管就應(yīng)當(dāng)測量一次軸線，確保頂進(jìn)軸線和設(shè)計(jì)軸線的一致性，必要時(shí)可復(fù)測或增加監(jiān)測的頻率，避免管線偏移現(xiàn)象的出現(xiàn)。在管道偏移發(fā)生時(shí)，施工操作人員應(yīng)嚴(yán)格控制壓力，確保頂推系統(tǒng)的持續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)和安全順行。

5 長距離頂管技術(shù)在給排水施工中的應(yīng)用

5.1 頂進(jìn)施工中測量與糾偏技術(shù)

頂進(jìn)施工過程中，首先需要對給排水管道的中心線及高程控制點(diǎn)進(jìn)行測量，一般在頂管工作坑的兩側(cè)設(shè)置中心線，其高度與管件線路應(yīng)保持一致。為了使頂進(jìn)軸線和設(shè)計(jì)軸線保持一致，在頂進(jìn)過程中，通常每頂進(jìn)一節(jié)管節(jié)測量一次，在進(jìn)出洞及糾偏時(shí)，測量次數(shù)需適量增加。為了保證測量的精度，還應(yīng)經(jīng)常對測量控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測。在施工過程中，施工操作人員應(yīng)及時(shí)了解糾偏的方向，并根據(jù)測量報(bào)表繪制出管道頂進(jìn)軸線控制圖，便于跟蹤掌握頂進(jìn)軸線的偏差狀況并進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。頂進(jìn)軸線和設(shè)計(jì)軸線經(jīng)常容易發(fā)生偏差，糾偏的方法可以采取調(diào)節(jié)糾偏千斤頂?shù)纳炜s量，逐漸較小偏差值，最終使頂進(jìn)軸線與設(shè)計(jì)軸線調(diào)整到一致的位置。糾偏時(shí)應(yīng)當(dāng)按照“勤測、勤糾、緩糾”的原則，嚴(yán)禁劇烈糾偏，否則會對管節(jié)和頂進(jìn)施工造成不利影響。若實(shí)際偏差值為10mm~20mm，可采用挖土校正法。若實(shí)際偏差值大于20mm,則采用頂木或千斤頂校正。

5.2 洞口土體加固技術(shù)

洞口土體加固技術(shù)一般有注漿技術(shù)、深層攪拌樁技術(shù)、高壓旋噴技術(shù)和凍結(jié)技術(shù)等，加固時(shí)須考慮土的摩擦角、滲透系數(shù)、滲水量和標(biāo)準(zhǔn)貫入度等參數(shù)。若土質(zhì)較軟，在頂進(jìn)施工中須對整個(gè)斷面進(jìn)行加固；若土質(zhì)不是很軟，可在管道兩側(cè)和頂部一定長度及寬度范圍內(nèi)進(jìn)行土體加固，避免頂管在進(jìn)出洞過程中發(fā)生坍土現(xiàn)象；若土質(zhì)較硬、較好，且開挖面上的土體有自立性和溫度性，也可以不對土體進(jìn)行加固。

5.3 注漿減阻技術(shù)

注漿減阻技術(shù)就是在頂管施工過程中，通過在管道和地層之間的環(huán)狀間隙中注入潤滑減阻漿液，形成泥漿保護(hù)套，以達(dá)到濕潤管壁、減小管道頂進(jìn)施工中的摩擦阻力的效果。

長距離頂管施工線路長，為了保持全程注漿壓力的穩(wěn)定性，一般每間隔400m須增設(shè)壓漿泵以增大注漿壓力。長距離頂管的布漿與補(bǔ)漿應(yīng)分別設(shè)獨(dú)立的注漿系統(tǒng)，布漿宜使用低壓力、大流量的注漿泵；補(bǔ)漿可使用高壓力、小流量的注漿泵。在注漿過程中，應(yīng)經(jīng)常檢測注漿壓力、漿液的黏度和用量，并盡可能使?jié){液在管道外壁分布均勻。管道頂進(jìn)過程中，注漿應(yīng)和頂進(jìn)同步進(jìn)行，遵循同步注漿與補(bǔ)漿相結(jié)合，先注后頂、隨頂隨注、及時(shí)補(bǔ)漿的原則，使管壁外圍形成泥漿潤滑套，充分發(fā)揮減阻和支撐作用，并且頂進(jìn)中不允許中斷注漿，若因故中斷注漿，須先停止頂管再停止注漿。

5.4 管節(jié)止轉(zhuǎn)技術(shù)

頂管施工過程中，機(jī)頭在刀盤及出土機(jī)的作用下可能會發(fā)生旋轉(zhuǎn)，對機(jī)頭的旋轉(zhuǎn)主要采用加壓重塊的方法，即先在機(jī)頭兩側(cè)做好放壓重塊的架子，并均衡放置重塊，當(dāng)機(jī)頭右轉(zhuǎn)時(shí)，將右側(cè)壓重塊搬向左邊，反之將左側(cè)壓重塊搬向右邊。

5.5 水平螺旋鉆進(jìn)技術(shù)

水平螺旋鉆進(jìn)技術(shù)是沿管道中軸線將螺旋鉆桿鉆入土中，以確定管道導(dǎo)向，并按設(shè)計(jì)管徑用螺旋擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔，再用螺旋鉆桿把管子拖入孔洞中。因螺旋鉆桿直徑較小且裝有導(dǎo)向儀，可以精確定位并控制管道軸線質(zhì)量。由于水平螺旋鉆進(jìn)技術(shù)在頂管施工中對地表的影響較小，一般適用于小口徑給排水管道施工，可降低管道頂進(jìn)的偏差，保證管道安裝位置準(zhǔn)確無誤。

5.6 通風(fēng)技術(shù)

給排水頂管施工一般在地下區(qū)域進(jìn)行，由于施工作業(yè)場所比較封閉，空氣流通不好，一些施工人員經(jīng)常會出現(xiàn)缺氧、呼吸不暢等問題，且施工環(huán)境也比較惡劣，所以，為了確保施工人員的安全，施工單位需要在施工現(xiàn)場構(gòu)建良好的通風(fēng)系統(tǒng)。通常是在長距離管道施工區(qū)域安裝常規(guī)通風(fēng)設(shè)備抽風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行抽風(fēng)、供氧，加快施工區(qū)域的空氣流通。一般情況下，施工人員下井前應(yīng)先通風(fēng)10min，并利用儀器對施工區(qū)域的有毒有害氣體進(jìn)行檢測。該方法通風(fēng)效果較好，但由于通風(fēng)設(shè)備的長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)使施工單位的成本增加較大。

6 結(jié)束語

總而言之，在市政給排水工程施工中，長距離頂管施工技術(shù)具有施工過程中對地表干擾小、對城市交通及周邊環(huán)境影響小、施工精度高、速度快且施工成本較低等顯著優(yōu)勢，是市政給排水工程施工的常用施工方法。市政給排水工程施工中應(yīng)用長距離頂管施工技術(shù)，不但可以提高施工效率和質(zhì)量，而且還可以降低施工過程中對交通和環(huán)境的影響，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益。