探討頂管技術(shù)在污水管道工程中的運用

王玲皓

元建工集團(tuán)有限公司 湖南 長沙 410000

引言

為了創(chuàng)造良好的城市環(huán)境，必須針對污水進(jìn)行回收和處理，以確保出水水質(zhì)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，防止對自然生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，在生態(tài)文明城市建設(shè)中具有重要意義。近年來，隨著生產(chǎn)生活節(jié)奏的加快，污水量也逐年增長，必須擴(kuò)大污水管道工程建設(shè)規(guī)模，以適應(yīng)當(dāng)前污水排放和處理的特點，防止對人們的正常生活造成影響。相較于普通管道而言，污水管道的埋設(shè)深度更深，因此大開挖技術(shù)難以得到有效應(yīng)用，會受到周圍構(gòu)筑物、地下管線和道路情況等影響。頂管施工技術(shù)已經(jīng)十分成熟，不僅能夠保障施工建設(shè)的靈活性，而且降低了對環(huán)境的影響，符合市政工程建設(shè)的基本要求。因此，應(yīng)該結(jié)合污水管道工程的特點制定合理的技術(shù)方案，以充分發(fā)揮頂管技術(shù)的價值。

1 頂管技術(shù)的概述

1.1 概念

頂管技術(shù)重點是非開挖施工手段，屬于不開挖或者是少開挖管道埋設(shè)施工技術(shù)。在工作坑中，合理的使用頂進(jìn)設(shè)備產(chǎn)生頂力，將管道與周邊土壤的摩擦力及時的克服，確保管道依照設(shè)計的具體坡度適當(dāng)頂入土中，從而將其土方及時運走。該技術(shù)的具體原理是運用主頂油缸和管道間、中繼間等推力，將工具管或者是掘進(jìn)機在工作坑中穿過土層推進(jìn)到接收坑中吊起。在這樣的情況下，管道緊隨工具管或者是掘進(jìn)機埋設(shè)于兩坑之間。

1.2 工作原理

頂管技術(shù)屬于盾構(gòu)施工后發(fā)展起來的地下管道施工手段，其不需要開挖面層，可以穿越河川、地面建筑物等復(fù)雜的區(qū)域，同時保證具體的施工效果。頂管技術(shù)合理地利用了主頂油缸及管道間、中繼間等的推力，使得工具管在工作井中穿過土層在接收井中吊起。為了達(dá)到更加理想的成果，需要將工具管和掘進(jìn)機后的管道埋設(shè)在兩井中，由此確保非開挖敷設(shè)地下管線的目標(biāo)順利實現(xiàn)。頂管施工技術(shù)流程如圖1所示。

圖1 頂管施工技術(shù)流程

1.3 發(fā)展現(xiàn)狀

歷經(jīng)了多年的發(fā)展，頂管技術(shù)在國家的建筑項目中廣泛使用，保持著迅猛的發(fā)展勢頭，不管是技術(shù)還是設(shè)備等其他方面，頂管技術(shù)已經(jīng)趨向世界領(lǐng)先水平。比如上虞市污水處理工程中，玻璃纖維加砂管首次運用至頂管；無錫長江引水工程中，中鐵十局十公司運用了國產(chǎn)設(shè)備直徑為2200mm鋼管雙管同步頂進(jìn)2500m。這些工程項目均證實了國家頂管技術(shù)水平已達(dá)到新的高度，逐步靠近世界領(lǐng)先水平。

2 頂管技術(shù)的優(yōu)勢

機械頂進(jìn)施工和人工頂進(jìn)施工是頂管施工的兩種主要形式，在頂進(jìn)方式上存在較大的差異性，其中破巖機頂進(jìn)施工和普通機械頂進(jìn)施工在機械施工中的應(yīng)用較多。在采用人工頂管施工時，以人工操作為主，因此具有較強的便捷性和靈活性特點，對于施工人員的操作要求不高。在施工中通常無需設(shè)置接收井，運用接收井時也可以有效控制尺寸大小，防止對施工造成較大的影響。當(dāng)管道底部高于地下水位時，可以采用人工頂管施工工藝，能夠有效降低外界環(huán)境和周圍管線對施工的影響，占地面積相對較小[1]。而采用機械頂管施工時，則需要運用多種機械設(shè)備，大大提高了施工效率，而且能夠保障人員的安全。在國家經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展的進(jìn)程中，城市化進(jìn)程明顯加快，國家的地下管線需求量與日俱增，需要高度重視污水管道工程中頂管技術(shù)的應(yīng)用趨勢。相信在經(jīng)濟(jì)高速增長的背景下，頂管技術(shù)的發(fā)展會迎來新的機遇和嚴(yán)峻考驗，需要施工單位高度重視先進(jìn)技術(shù)的合理引入，消化創(chuàng)新并穩(wěn)步改革，落實人才培養(yǎng)工作，使得頂管技術(shù)在污水管道工程中發(fā)揮出最大利用價值。

3 頂管技術(shù)在污水管道工程中的運用措施

頂管技術(shù)在污水管道工程中的運用需要通過科學(xué)行動落實，高度重視工作井施工、頂管設(shè)備安裝以及管材吊裝等多個方面的施工情況，運用科學(xué)化的手段規(guī)范污水管道工程施工計劃，使得頂管技術(shù)發(fā)揮出積極的應(yīng)用效力。

3.1 工作井施工

一般情況下，逆作法施工的應(yīng)用較多，沉井施工技術(shù)在特殊條件中的效果更好，比如施工區(qū)域存在較多的地下水時，可以采用該工藝組織施工。運用逆作法施工時首先應(yīng)該開挖土方，為了保障施工的靈活性，可以采用機械結(jié)合人工施工的方式。在施工前需要對長臂挖機和土方挖掘機的性能進(jìn)行全面檢測，做到現(xiàn)場土質(zhì)情況的調(diào)查與分析，以此為依據(jù)確定合理的深度值，每層深度在2m以內(nèi)，為后續(xù)鋼筋綁扎和混凝土澆筑等做好準(zhǔn)備[2]。對護(hù)壁強度進(jìn)行嚴(yán)格檢測，確保其達(dá)到設(shè)計值的70%后開展接下來的開挖施工，為了滿足進(jìn)度要求，可以在施工中運用適量的早強劑。應(yīng)該重視細(xì)節(jié)問題，明確頂管技術(shù)運用中的關(guān)鍵點，促使其在工作井施工中展示出自身的功能。

3.2 頂管設(shè)備安裝

頂管設(shè)備安裝是關(guān)鍵，應(yīng)該優(yōu)化各項細(xì)節(jié)，使得頂管設(shè)備安裝到位。提前做好各類設(shè)備的檢查工作，確保設(shè)備性能達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)和要求，避免在施工中造成嚴(yán)重的故障或者事故問題。起重設(shè)備安裝是頂管施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)該做好試吊準(zhǔn)備，當(dāng)起吊高度超過10cm后嚴(yán)格檢查重物和設(shè)備狀況，確保其不存在隱患問題后才能投入使用。確保各類液壓油泵和液壓管路的運行高效性，在安裝中應(yīng)該按照頂管坑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[3]。在頂鐵施工中應(yīng)該明確圖紙要求，確保安裝位置和尺寸的精確性，避免造成較大的偏差。通過位置鎖定來增強頂鐵的穩(wěn)定性，防止旋轉(zhuǎn)中造成失穩(wěn)的情況。使管道軸線和頂鐵軸線保持良好的平行性，在管節(jié)前端設(shè)置刃角，確保肋板和內(nèi)環(huán)的良好安裝效果。

3.3 管材吊裝

選擇管材時應(yīng)該對供應(yīng)商的生產(chǎn)資質(zhì)和信譽等進(jìn)行全面調(diào)查，確保管材良好的性價比，在提高頂管施工質(zhì)量的同時，可以降低污水管道工程的成本。合理安排管材的運輸線路，防止線路規(guī)劃不合理而對頂管施工進(jìn)度造成影響，在運用吊機進(jìn)行卸車時應(yīng)該由專業(yè)人員進(jìn)行監(jiān)督與管理，防止對管材質(zhì)量造成損壞，同時保障人員的生命安全。做好管材的分類保管，按照相應(yīng)的編號和順序進(jìn)行存放，以便為施工提供便捷。鋪設(shè)相應(yīng)的槽鋼和滾桿等，滿足管材的放置需求，通常應(yīng)該靠近工作井[4]。針對每一批次的管材都應(yīng)該進(jìn)行全面的質(zhì)量檢測，防止在規(guī)格、性能和尺寸等方面出現(xiàn)問題，以便為后續(xù)吊裝施工創(chuàng)造良好的條件。應(yīng)該對吊裝的穩(wěn)定性加以控制，同時嚴(yán)格監(jiān)測吊裝偏差，將其垂直度控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

3.4 管道頂進(jìn)

確保各類機械設(shè)備運行的穩(wěn)定性，保障管材的良好質(zhì)量，開展管道頂進(jìn)施工。在下管環(huán)節(jié)用到的機械設(shè)備包括了4角支架和卷揚機等，為了保障后續(xù)施工的順利進(jìn)行，還要做好排水設(shè)備和高程數(shù)據(jù)的檢測及核對。對鋼木支架洞口的工字鋼進(jìn)行拆除，以確保良好的支撐效果，避免在施工中造成嚴(yán)重的事故，管帽設(shè)置在第一節(jié)管前端處，對于塌方事故的預(yù)防作用顯著，同時能夠確保頂管施工質(zhì)量達(dá)到要求。完成管帽的頂入后，在帽檐下實施挖土處理，頂進(jìn)范圍最大不能超過10m，最小不能低于5m，獲得精確的測量數(shù)據(jù)[5]。為了防止管道在施工中出現(xiàn)晃動的情況，應(yīng)該對頂進(jìn)施工的速度加以合理掌控，根據(jù)施工現(xiàn)場的土質(zhì)情況和周圍構(gòu)筑物情況進(jìn)行設(shè)置，軸線偏差和高程偏差的控制也是管道頂進(jìn)過程中的主要內(nèi)容，誤差不能超過3mm。

頂進(jìn)施工中存在較為理想的地基時，則需要以管端為參考設(shè)置管前挖土長度，一般情況下需要超過30～50cm，做好施工組織安排，使頂進(jìn)施工和挖進(jìn)施工保持高度協(xié)同。然而，在施工作業(yè)中通常會受到不良地質(zhì)的影響，導(dǎo)致地基效果不佳，此時管前挖土長度和管端距離不宜過長，通常不能超過30cm，此外也應(yīng)該對管頂出的最大超挖量加以控制，這也是頂管施工的主要質(zhì)量控制點，一般在1cm以內(nèi)，防止在施工中造成較大的風(fēng)險[6]。運用機械或者人工的方式對挖出的土加以清理和運送，避免影響后續(xù)施工，以維持良好的現(xiàn)場施工環(huán)境。加強對工作坑的有效保護(hù)，防止出現(xiàn)垂直運輸?shù)那闆r。嚴(yán)格檢測結(jié)構(gòu)質(zhì)量效果，同時合理控制高程偏差和中線偏差并做好校正工作。完成管道的頂進(jìn)后，高程偏差和中線偏差應(yīng)該每隔50cm實施一次測量，做好現(xiàn)場數(shù)據(jù)的記錄工作，通過數(shù)據(jù)結(jié)果的復(fù)測和分析，滿足交接施工要求，當(dāng)存在較大差異性應(yīng)該及時查找原因。

3.5 管道接口

運用外套環(huán)橡膠止水帶和軟木襯墊等對接口位置進(jìn)行處理，不僅能夠起到有效的保護(hù)效果，而且避免污水管道在使用中出現(xiàn)嚴(yán)重的滲漏問題。因此，應(yīng)該對防護(hù)構(gòu)件的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢測，同時對運輸、吊裝和安裝施工加以規(guī)范化控制，防止出現(xiàn)損壞和變形的狀況，避免在對接施工中出現(xiàn)橡膠帶的位移和翻轉(zhuǎn)等問題。針對密封性進(jìn)行全面檢查，改善污水管道的運行效果。鋼環(huán)套在頂管施工中的應(yīng)用較多，為了避免在污水作用下出現(xiàn)嚴(yán)重的銹蝕，還應(yīng)該做好防腐處理[7]。對橡膠止水帶進(jìn)行有效保管，嚴(yán)格控制環(huán)境溫度、濕度和光照等，使止水帶保持潔凈性，防止在存儲中造成老化的問題。運用強力膠水對管口凹槽進(jìn)行處理，促進(jìn)管道穩(wěn)定性的增強，為了體現(xiàn)橡膠止水帶的價值，可以運用無腐蝕性潤滑油對管節(jié)對接處加以處理。

3.6 土方回填

針對施工現(xiàn)場的雜物進(jìn)行及時清理，防止回填土受到較大的污染和破壞，為回填施工做好準(zhǔn)備。為了確保回填土性能達(dá)到污水管道工程要求，還應(yīng)該開展性能檢測工作，由專業(yè)人員針對干度和濕度等進(jìn)行試驗，達(dá)到相關(guān)指標(biāo)后才能進(jìn)行大規(guī)模的回填，通常會通過擊實試驗來獲取最大含水量。為了防止對管道造成嚴(yán)重的破壞，同時加快施工進(jìn)度，通常采用運輸機和小推車結(jié)合的方式進(jìn)行回填，確保回填土運輸?shù)募皶r性和秩序性，嚴(yán)格劃分卸土位置，避免造成施工的混亂。在完成回填后應(yīng)該及時開展攤平處理，對其密實度加以檢測，嚴(yán)格控制連接坑和頂管坑周圍土方的挖掘高差。應(yīng)該嚴(yán)格控制機械設(shè)備的功率，防止功率過大而造成回填層的嚴(yán)重沉降，按照設(shè)計要求控制管線密度。

4 結(jié)束語

頂管技術(shù)具有良好的靈活性和高效性特點，能夠降低對施工環(huán)境的影響，保障污水管道工程的整體質(zhì)量，因此在實踐中得到廣泛運用。在施工過程中，應(yīng)該明確各個環(huán)節(jié)的技術(shù)要點，以逐步優(yōu)化頂管技術(shù)方案，滿足污水處理及排放需求。尤其是在工作井施工、頂管設(shè)備安裝、管材吊裝、管道頂進(jìn)、管道接口和土方回填等環(huán)節(jié)中，應(yīng)該嚴(yán)格遵循技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以消除污水管道中的質(zhì)量隱患，增強工程投運效果。