頂管施工技術(shù)在城市更新改造中的應(yīng)用與分析

王邦勛

宜昌市夷陵區(qū)城建項(xiàng)目管理服務(wù)中心 湖北 宜昌 443100

引言

隨著城市的高速發(fā)展，現(xiàn)狀市政公共基礎(chǔ)設(shè)施的使用功能已不能滿足現(xiàn)實(shí)需求，在市政工程中給排水、電力、通信、燃?xì)?、交通等領(lǐng)域顯現(xiàn)尤為突出。頂管施工技術(shù)作為一種新型管道改造技術(shù)，具有高效、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、安全、適用等優(yōu)點(diǎn)，在城市更新改造中得到了廣泛應(yīng)用[1]。本文將對(duì)城市更新改造中頂管施工技術(shù)（泥水平衡式）的應(yīng)用進(jìn)行探討，并分析其可行性和存在的問題。

1 城市更新改造中頂管施工技術(shù)應(yīng)用

1.1 管網(wǎng)改造

是指對(duì)城市中老化、損壞、不符合要求的管道進(jìn)行修復(fù)、更換或新建的一系列工作。城市管道是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，涵蓋自來水、天然氣、污水、雨水、通信等多個(gè)領(lǐng)域，而隨著城市的發(fā)展，管網(wǎng)的老化、損壞和失效問題越來越突出，不僅會(huì)影響城市的正常運(yùn)行，還會(huì)帶來一系列環(huán)境和安全問題[2]。

1.2 新建管道

新建管道是指在城市中新建管道，以滿足城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和功能拓展的需求。

頂管施工技術(shù)可以快速地進(jìn)行新管道的鋪設(shè)，因?yàn)槠渚哂袩o須開挖地面、降低施工難度、減少對(duì)交通的影響等優(yōu)點(diǎn)，能夠大幅度提高施工效率，縮短工期，降低施工成本，促進(jìn)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速、高效、可持續(xù)發(fā)展。

1.3 地下管廊

地下管廊是一種將城市地下各種管線進(jìn)行集中鋪設(shè)、集中維護(hù)的地下設(shè)施，包括自來水管道、天然氣管道、污水管道、電纜、通信管道等。地下管廊的建設(shè)旨在優(yōu)化城市地下空間的利用，避免地面多管道交錯(cuò)、擁擠的情況，提高城市基礎(chǔ)設(shè)施的管理和維護(hù)效率。

1.4 智慧城市建設(shè)

智慧城市是指利用現(xiàn)代信息技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將城市的各種基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行智能化、信息化、互聯(lián)化，實(shí)現(xiàn)城市各種服務(wù)的高效運(yùn)營(yíng)和優(yōu)化管理，提升城市治理能力和居民生活品質(zhì)。

智慧城市建設(shè)需要大量的智能設(shè)施，包括智能交通、智能能源、智能建筑、智能安防、智能環(huán)保、智能醫(yī)療等。這些設(shè)施需要進(jìn)行集中的鋪設(shè)和維護(hù)，頂管施工技術(shù)可以快速、高效地進(jìn)行智能設(shè)施的鋪設(shè)和維修[3]。

頂管施工技術(shù)可以將不同種類的管線（如電力、通訊、水管等）集中在同一地下管道內(nèi)。此外，頂管施工技術(shù)可以高效地進(jìn)行管道的鋪設(shè)和維修，減少施工噪音和對(duì)城市交通的影響，提高施工效率和質(zhì)量，為智慧城市的建設(shè)提供有力支持。

2 泥水平衡式機(jī)械頂管施工技術(shù)

圖1 頂管施工工藝流程

2.1 頂管機(jī)械安裝

進(jìn)出洞口標(biāo)高控制直接影響頂管施工成敗；進(jìn)洞時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)格控制其水平偏差不大于5mm，出洞口時(shí)防止管道出坑后的“磕頭”而引起的偏差；進(jìn)洞口采用鋼板樁止水環(huán)，并安裝橡膠止水圈，在機(jī)械頂管頂進(jìn)過程中，由于橡膠圈磨損嚴(yán)重，防止頂進(jìn)漏水現(xiàn)象采用內(nèi)外兩道止水圈，起到止水效果。

2.2 頂進(jìn)方向控制

管道軸線、中線定位的走向首先用經(jīng)緯儀校核，按照管道的坡向，高差在頂管機(jī)上配備激光導(dǎo)向系統(tǒng)指導(dǎo)頂管機(jī)頂進(jìn)，方向控制由油缸來進(jìn)行糾偏，若管道頂進(jìn)的方向和設(shè)計(jì)軸線方向產(chǎn)生偏差，應(yīng)該用工作管內(nèi)的調(diào)節(jié)千斤頂進(jìn)行糾正，糾偏后達(dá)到施工設(shè)計(jì)要求。

2.3 管道頂進(jìn)技術(shù)要求

2.3.1 頂進(jìn)前應(yīng)對(duì)成品管道、鋼板止水環(huán)、橡膠密封圈及襯墊材料作檢測(cè)和驗(yàn)收。頂進(jìn)前全部設(shè)備應(yīng)經(jīng)過檢查并經(jīng)過試運(yùn)轉(zhuǎn)合格。

2.3.2 鋼筋混凝土管道傳力面上設(shè)置環(huán)形木墊圈，采用膠粘劑粘在傳力面上，保證均勻傳力，混凝土面不被破壞。

2.3.3 初始頂進(jìn)速度宜控制在10～20mm/min。

2.3.4 正常頂進(jìn)時(shí)，頂進(jìn)速度宜控制在20～30mm/min，注意理論出土量控制在98%～100%。發(fā)現(xiàn)出土量有較大誤差時(shí)應(yīng)查明原因。

2.3.5 工作面壓力值應(yīng)根據(jù)頂管機(jī)機(jī)型確定。

3 頂管施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺陷：

3.1 頂管技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

3.1.1 施工精度高，配備激光導(dǎo)向系統(tǒng)指導(dǎo)頂管機(jī)頂進(jìn)。

3.1.2 綜合成本低：只需要排除地下土層中的管道范圍內(nèi)的土體，使工期縮短、工程量減少。

3.1.3 對(duì)環(huán)境的破壞?。耗苁怪車鷺?gòu)筑外設(shè)施保持其原有功能，不被破壞，后期恢復(fù)面積小；可以減少土地開挖和大量運(yùn)輸?shù)那闆r，節(jié)約能源和資源。

3.1.4 能穿越各種不同的地層地質(zhì)等。

3.1.5 安全風(fēng)險(xiǎn)低：不存在基槽開挖，土石方坍塌發(fā)生安全事故的風(fēng)險(xiǎn)。

3.1.6 頂管長(zhǎng)度可控：?jiǎn)味雾敼芨鶕?jù)地質(zhì)情況可達(dá)900m。

3.1.7 施工效率高：頂管施工技術(shù)可以在較短時(shí)間內(nèi)完成大量的管道鋪設(shè)和修復(fù)工作。

3.1.8 維護(hù)成本低：頂管施工技術(shù)可以提高管道的質(zhì)量和可靠性，減少維護(hù)和修復(fù)的成本。

3.2 頂管技術(shù)的缺陷

機(jī)械頂管對(duì)設(shè)備的安全隱患大，在頂管施工中由于不同特殊地質(zhì)情況，頂管頂進(jìn)無法預(yù)判特殊地質(zhì)，頂管無法頂進(jìn)施工，造成機(jī)頭埋設(shè)地下，則會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

4 頂管施工技術(shù)在城市更新改造中的可行性分析

4.1 從可行性的角度來看，頂管施工技術(shù)在城市改造中具有以下優(yōu)點(diǎn)

4.1.1 技術(shù)可行性高。技術(shù)成熟的頂管施工技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過長(zhǎng)期的實(shí)踐驗(yàn)證，在技術(shù)方面已經(jīng)相對(duì)成熟，可以保證施工質(zhì)量和安全性。

4.1.2 施工效率高。頂管施工技術(shù)可以同時(shí)進(jìn)行挖掘和管道鋪設(shè)，施工效率高，可以大大縮短施工周期。

4.1.3 環(huán)境可行性高。對(duì)城市環(huán)境影響小。頂管施工技術(shù)只需要在地表挖掘一個(gè)小型豎井即可，對(duì)城市環(huán)境的影響小，可以減少對(duì)市民生活的影響。

4.1.4 經(jīng)濟(jì)可行性高，節(jié)約成本。頂管施工技術(shù)相比傳統(tǒng)的開挖法施工成本相對(duì)較低，可以節(jié)約施工成本。

4.1.5 可靠性高。頂管施工技術(shù)的施工質(zhì)量受到機(jī)械設(shè)備和控制系統(tǒng)的嚴(yán)格控制，可以保證施工質(zhì)量的可靠性。

4.2 從經(jīng)濟(jì)性的角度來看，采用頂管施工技術(shù)進(jìn)行城市改造具有以下優(yōu)點(diǎn)

①提高城市空間利用率。②縮短工期。③降低施工成本。④減少拆遷。

4.3 在城市改造中，采用頂管施工技術(shù)需要考慮以下因素

4.3.1 工程地質(zhì)條件。工程地質(zhì)條件對(duì)于頂管施工技術(shù)的應(yīng)用具有重要影響，需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和分析。

4.3.2 環(huán)境影響評(píng)價(jià)。采用頂管施工技術(shù)需要進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)，評(píng)估其對(duì)周圍環(huán)境的影響。

4.3.3 施工安全管理。頂管施工技術(shù)需要嚴(yán)格的施工安全管理，保證施工過程中的安全性和可靠性。

4.3.4 與現(xiàn)有管道接口。在城市改造中，需要考慮與現(xiàn)有管道的接口問題，確保新建管道與現(xiàn)有管道的無縫連接。

4.3.5 施工費(fèi)用控制。采用頂管施工技術(shù)需要控制施工費(fèi)用，確保項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

5 城市復(fù)雜環(huán)境下頂管工程常見的問題及處理措施

5.1 城市復(fù)雜環(huán)境下的頂管工程常見問題主要包括以下幾個(gè)方面

5.1.1 地下障礙物的干擾：城市地下充斥著各種地下管線、設(shè)施和構(gòu)筑物，這些地下障礙物會(huì)對(duì)頂管施工造成干擾，甚至?xí)?dǎo)致工程暫停。

5.1.2 地層條件的復(fù)雜性：城市地層多種多樣，包括土壤、石灰?guī)r、軟土、雜填土等，地質(zhì)條件的復(fù)雜性會(huì)對(duì)頂管施工造成影響，甚至可能導(dǎo)致地面塌陷、建（構(gòu)）筑物破壞等安全事故的發(fā)生。

5.1.3 管道的承載能力：頂管施工完成后，管道需要承受地下土壓力和交通載荷等作用，因此管道的承載能力至關(guān)重要，一旦出現(xiàn)問題會(huì)對(duì)頂管工程的安全性造成威脅。

5.2 針對(duì)這些問題，處理措施如下

5.2.1 地下障礙物的處理：在進(jìn)行頂管施工前，需要進(jìn)行地下障礙物的勘測(cè)和定位，以避免施工中遇到地下管線等障礙物。如果遇到無法避免的地下障礙物，可以采用管道穿越、繞行等方式進(jìn)行處理。

5.2.2 地層條件的處理：在進(jìn)行頂管施工前，需要進(jìn)行地層條件的勘測(cè)和分析，采取適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)措施和施工方法，以確保施工的安全性和質(zhì)量。

5.2.3 管道的承載能力：在頂管施工中，需要注意管道的材料、壁厚、設(shè)計(jì)強(qiáng)度等參數(shù)的選擇和計(jì)算，以確保管道的承載能力符合要求。同時(shí)，在施工完成后，需要對(duì)管道進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)和監(jiān)測(cè)，確保管道的安全性和可靠性。

綜上所述，針對(duì)城市復(fù)雜環(huán)境下頂管工程常見的問題，需要采取科學(xué)合理的處理措施，以確保工程的安全性和質(zhì)量[4]。

6 結(jié)束語

城市更新改造是現(xiàn)代城市建設(shè)的必然趨勢(shì)，也是城市發(fā)展的重要方向。通過采用頂管施工技術(shù)，可以減少對(duì)地面的破壞和土壤的擾動(dòng)，提高施工效率和質(zhì)量，從而促進(jìn)城市更新改造的快速、高效、可持續(xù)發(fā)展。在未來的城市更新改造中，頂管施工技術(shù)有望成為主流技術(shù)，為城市建設(shè)和發(fā)展提供更加可靠、高效、環(huán)保的支持。