淺析市政深埋排水管道施工工藝的選擇

杜梅珍 華藍(lán)設(shè)計（集團）有限公司

1 前言

管道施工工藝是市政排水工程中的重要組成部分，尤其是埋深較大的大管徑管道工程以及城市擁擠施工面狹窄的管道改造工程，施工工藝可直接影響到工程投資、管材選擇、施工安全等。因此，在實際工程設(shè)計中，施工工藝的科學(xué)選擇成為較為重要的一環(huán)。而管道的施工工藝主要有開槽施工法和頂管施工法，本文將對深埋排水管道開槽施工法和頂管施工法進行對比分析，為合理選擇施工工藝提供參考。

2 施工方法對比分析

市政深埋排水管道在施工過程中會遇到較多復(fù)雜情況，且因為地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地下水的變化，不同地段的施工環(huán)境各不相同，這就需要采用針對性的施工方法，保障施工質(zhì)量。本文結(jié)合筆者自身經(jīng)驗及現(xiàn)有案例，將市政深埋排水管道施工中常見的技術(shù)方法列舉如下，通過對不同方法的對比分析，找出合適方式，提高施工質(zhì)量，確保排水系統(tǒng)的正常運行。以下主要對開槽施工和頂管施工這兩種方法展開對比分析。

2.1 開槽施工法

開槽施工法是常用的排水管道施工方法，其涵蓋的施工內(nèi)容有：測量放線、管溝開挖、地基處理、下管、穩(wěn)管、接口處理、質(zhì)量檢查與驗收、回填等，適用于地質(zhì)條件較好、深度較淺的管道。

2.2 頂管施工法

頂管施工屬于一種不開挖或少開挖的施工技術(shù)，其利用頂進設(shè)備將預(yù)埋管道放置到指定位置，實現(xiàn)土方的有效運輸。該技術(shù)能夠有效控制管道與土壤間的摩擦力，防止出現(xiàn)意外事故。且頂管施工技術(shù)在落實中，能夠有效保證每節(jié)管道的施工質(zhì)量，并按照順序流程完成所有管道施工，提高現(xiàn)場作業(yè)的安全系數(shù)。

頂管施工技術(shù)的具體操作流程為：前期準(zhǔn)備-測量放線-場地整平-施工標(biāo)志與隔離帶設(shè)置-頂進井及開挖設(shè)備設(shè)置-安裝-管道頂進-測量糾正-壓漿-閉水試驗。目前該技術(shù)被廣泛應(yīng)用在城市繁華地段或埋設(shè)較深的區(qū)域施工中。

3 施工技術(shù)要點對比分析

經(jīng)過上文介紹，施工方法種類較多，且不同方法具備的特征各不相同，在實際應(yīng)用中需要做到合理設(shè)計，以確保技術(shù)方法的有效落實。同時，在不同施工技術(shù)的應(yīng)用中，還要對其要點和重點內(nèi)容加以掌握和了解，并將其直觀地體現(xiàn)在施工方案中，便于工作人員了解和學(xué)習(xí)，提高操作水平，保證施工技術(shù)作用與優(yōu)勢的發(fā)揮。下面對開槽施工和頂管施工的技術(shù)要點加以詳細(xì)說明。

3.1 開槽施工法

開槽施工法，施工方法簡單，施工技術(shù)相對易于掌握，開挖施工速度較快，其施工技術(shù)要點匯總?cè)缦隆?/p>

①施工前做好現(xiàn)場勘察工作，包括地質(zhì)條件、現(xiàn)狀管線及沿線周邊情況。

②根據(jù)土質(zhì)條件、開挖深度等合理選擇土方開挖邊坡。

③挖至溝槽底部，若遇不良地質(zhì)，需超挖處理。④埋深較大時要做好溝槽支撐。

⑤溝槽邊堆土應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)要求執(zhí)行，否則影響施工安全。

⑥雨季施工時應(yīng)做好相關(guān)排水及保護措施。

⑦溝槽回填，應(yīng)按有關(guān)規(guī)范要求回填。

3.2 頂管施工法

頂管施工法屬于地下作業(yè)的一種，具有節(jié)約時間、增強施工便利性、保證交通通行質(zhì)量、降低人力消耗、縮減工序流程、有效控制施工進度等特征，有助于提高整體施工質(zhì)量。其施工技術(shù)要點匯總?cè)缦隆?/p>

①施工作業(yè)開展前進行現(xiàn)場實地勘察，準(zhǔn)確把控地質(zhì)和周邊幻境，了解地下管分布情況。

②科學(xué)選擇頂管機械設(shè)備。

③頂管工作井、接收井采用逆作法支護開挖，同時要確保工作、接收井的位置便于排水、出土和外運，并對地下建筑加以科學(xué)保護。

④嚴(yán)格按照規(guī)范要求安裝工作井內(nèi)設(shè)備設(shè)施。

⑤靈活調(diào)整機頭位置，注重工作規(guī)范性。

4 經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)對比分析

施工方法的選擇除要從特征、要點方面展開分析探討外，經(jīng)濟技術(shù)性指標(biāo)也是需要考量的重點內(nèi)容。有關(guān)開槽施工和頂管施工的經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)包括以下兩點。

4.1 開槽施工法經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)

對于埋深較大的排水管道的開槽施工，由于開挖深度較深，屬于深基坑開挖，需分級放坡開挖，邊坡系數(shù)需根據(jù)具體土質(zhì)情況計算確定，科學(xué)設(shè)置工作平臺，確保施工有效落實。

開槽施工法具有工作面積大、所需設(shè)備機械種類繁多、占地面積廣、回填量大、對交通局產(chǎn)生影響、消耗資金成本高等特征。

4.2 頂管施工法經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)

在埋深較大的排水管道頂管施工法中，其頂進作業(yè)分管內(nèi)挖土和頂進兩道工序，通過循環(huán)操作來改進施工質(zhì)量。優(yōu)勢在于，機械設(shè)備單一、占地面積和回填量相對較少，施工中不會產(chǎn)生較大的噪聲污染，成本消耗低。

5 適用范圍及特點

在了解不同工藝技術(shù)的特征、要點及經(jīng)濟性外，應(yīng)該對其適用范圍加以分析和探討，以便于作業(yè)人員明確技術(shù)的具體應(yīng)用范圍，并給出有效的方案措施，進而更大程度的凸顯技術(shù)優(yōu)勢，為施工作業(yè)的開展提供助力。

5.1 頂管施工法的適用范圍及特點

頂管施工法在應(yīng)用過程中，不會對道路的暢通性及建筑的使用帶來影響，且由于該方法操作簡單，設(shè)計內(nèi)容少，可有效加快作業(yè)進程，減少不必要損失的形成。

另外，該技術(shù)工程造價相對較低，不用擔(dān)心會帶來較大的資金損耗。且方法落實中，能夠降低對原土層結(jié)構(gòu)的影響，滿足綠化要求。同時也規(guī)避了重置的可能，切實的減少了開挖量。再者，該方法對于機械設(shè)備有著嚴(yán)格把控，防止大量設(shè)備過多堆積在某一位置，既保護了工程周邊的環(huán)境，又能削弱對施工區(qū)域的影響和破壞。

5.2 開槽施工法的適用范圍及特點

該方法也被稱之為明挖法，操作簡單，技術(shù)難度低，應(yīng)用范圍大。不過在排水施工中容易受到道路交通環(huán)境的影響而出現(xiàn)問題，且施工中不允許出現(xiàn)大面積開挖作業(yè)，以免延長作業(yè)時間，增加不良因素影響。此外，該方法落實中會使原土層結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，受限情況增多。

6 工程案例

為做出更加精準(zhǔn)的市政深埋排水管道施工工藝的選擇，保證施工作業(yè)質(zhì)量。本文將結(jié)合實際工程案例展開深入分析和探討，對工藝技術(shù)展開深層次的論述，旨在加強施工的有效性，避免安全問題的出現(xiàn)。

6.1 工程概述

吳圩鎮(zhèn)規(guī)劃20號路工程（光明路-吳圩鎮(zhèn)2號路段），位于南寧吳圩鎮(zhèn)內(nèi)，呈南北走向，南起于吳圩鎮(zhèn)機場高速公路延長線（至新航站樓），北至吳圩鎮(zhèn)2號路（鵬翔路），路線全長2557.823m，紅線寬50/69.5m。設(shè)計雨水干管管徑P200.d=600mm～d2200mm，總長度6294m，平均埋深約4.0m，管道溝槽基坑最深開挖約6.5m；污水主干管管徑d=2000mm，管道總長度3311m，平均埋深約8.8m，其中，管道溝槽基坑最深開挖約11m。

6.2 排水管道施工工藝的選擇

本工程污水主干管埋深較大，平均埋深約8.8m，最深開挖約11m，且道路沿線現(xiàn)狀分別為菜地，村莊，林地，水塘，河溝，以及較大的水系如龍烏江、達尺江等。對排水管道采用開槽施工法及頂管施工法對比分析如下。

6.2.1 開槽施工法

根據(jù)本工程地質(zhì)勘察報告最終成果，在雨污水管開挖深度范圍內(nèi)，土層結(jié)構(gòu)以耕表層、黏土層、圓礫層、硬塑粉質(zhì)黏土層為主。其中耕表層土體結(jié)構(gòu)存在松散、穩(wěn)固性不足、土質(zhì)不均等特征，在施工中很容易受到外界荷載影響而出現(xiàn)沉降問題，無法保證結(jié)構(gòu)的強度和承載力；黏土層的力學(xué)性能一般，工程性能較好；圓礫層的力學(xué)強度和厚度一般，但工程性能相對較好；硬塑粉質(zhì)黏土層，呈現(xiàn)硬塑狀態(tài)，局部堅硬狀，分布較均勻，具中壓縮性，工程性能一般，且在部分地段地下水水位高于設(shè)計雨水管管底標(biāo)高。

在上述地質(zhì)土層內(nèi)開挖施工，若開挖邊坡及支護沒有做好，在基槽內(nèi)作業(yè)危險性極大，極易出現(xiàn)基槽邊坡失穩(wěn)、支護或圍護結(jié)構(gòu)變形等一系列問題，給施工質(zhì)量控制帶來了很大的困難。

因此，為保證施工安全，同時結(jié)合道路沿線現(xiàn)場施工面條件，設(shè)計雨污水管道溝槽開挖邊坡取值，具體如下。

根據(jù)GB 50268—2008《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》要求及邊坡穩(wěn)定計算結(jié)果，具體方案為：當(dāng)管道埋深小于6m時，溝槽開挖邊坡m值為1∶1；當(dāng)管道埋深大于6m時，管道溝槽屬于深基坑開挖，開挖邊坡取值為：約每3m一級，每一級開挖邊坡1∶1，最后一級開挖邊坡1∶1.25，溝槽兩側(cè)工作平臺寬度為3.0m，具體詳見圖1所示。

圖1 方案一開挖橫斷面示意圖（單位：m）

工程投資方面，按照本方案排水管道施工工藝，本項目排水工程建安費為5354.38萬元。

6.2.2 開槽、頂管結(jié)合施工（污水管采用機械頂管施工）

本工程污水主干管管徑d=2000mm，平均埋深約8.8m，其中，開挖深度大于10m的管道長度約675m，且污水主干管穿過的土層基本為黏土④-1層及硬塑粉質(zhì)黏土（含礫）④-3層，均為硬塑狀態(tài)、中等壓縮性，工程性能一般，可作為擬建物的基礎(chǔ)持力層，且地下水位均高于污水管設(shè)計管底標(biāo)高，具備頂管施工條件。

因此，為減小深溝槽開挖的施工的負(fù)面影響，減少施工占地面積及土方開挖量，降低工程投資，本方案采用開槽、頂管相結(jié)合的施工方式，即污水主干管采用機械頂管施工，其余雨水管及污水支管采用開槽施工。

其中，采用溝槽開挖施工部分，應(yīng)嚴(yán)格按照GB 50268—2008《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》要求進行溝槽開挖和放坡，邊坡取值與方案一的一致。采用機械頂管施工部分，頂管工作、接收井的間距約為60m，其開挖方式采用逆作法支護開挖。具體詳見圖2所示。

圖2 方案二頂管工作、接收井逆作法支護開挖示意圖

工程投資方面：按照本方案排水管道施工工藝，本項目排水工程建安費為5138.73萬元。

由于本工程污水干管埋深較大，平均埋深約8.8m，綜合考慮施工技術(shù)、經(jīng)濟指標(biāo)等因素，若采用方案一，則施工開挖面積較大，土方開挖和回填工作量大，工程投資較大；同時對周邊構(gòu)建筑物及地質(zhì)層擾動影響大，深溝槽開挖對路床形成較大較深的缺口填筑，對路床整體穩(wěn)定和強度造成一定的影響；且施工條件復(fù)雜，常受到現(xiàn)場條件、水文、地質(zhì)和氣候等因素的影響，施工工期較長，而采用方案二，則可避免方案一中的不良因素，且更能保證工程的經(jīng)濟合理、安全可靠。因此，推薦選用方案二作為本工程排水管道施工工藝。

7 結(jié)束語

在深埋排水管道施工工藝的選擇中，開槽施工法以及頂管施工法都有其各自的優(yōu)點以及不足，通過本文工程實例的分析，隨管道埋深的增加，開槽施工增加了土方開挖、回填和鋼板樁支護等費用，其造價增加幅度大于頂管施工造價的幅度，應(yīng)結(jié)合管線的埋深、地下水位情況、工程地質(zhì)情況及周圍現(xiàn)況等其他設(shè)施的限制條件，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后綜合確定，以保證施工工藝的技術(shù)可行、經(jīng)濟合理、施工安全可靠。