頂管技術(shù)在市政給排水工程施工中的有效應(yīng)用

李長寬，劉 丹，李 薇，李晶婧，張靖怡

（1.水發(fā)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司沈陽分公司，遼寧 沈陽 110000； 2.山西眾志誠工程設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030000； 3.中國華西工程設(shè)計(jì)建設(shè)有限公司遼寧北方分公司，遼寧 沈陽 110000）

隨著市政的快速發(fā)展，人民生活品質(zhì)的提高，對市政基礎(chǔ)設(shè)施的需求也越來越大，這就推動了市政工程的水準(zhǔn)與品質(zhì)的提高。給排水施工技術(shù)的合理性、有效性及對施工質(zhì)量的影響，是市政工程的重要組成部分。所以，目前有必要在對頂管技術(shù)優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行明確的前提下，對其在施工過程中的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行分析，對施工中需要注意的問題進(jìn)行理解，從而確保這項(xiàng)技術(shù)能夠更好地在實(shí)際施工過程中得到運(yùn)用，從而為得到更好的給排水施工效果奠定了一定的基礎(chǔ)，從而可以持續(xù)提升施工技術(shù)的水平和質(zhì)量，為更好地建設(shè)市政奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1]。

1 頂管技術(shù)概述

頂管技術(shù)又稱非開挖管道鋪設(shè)技術(shù)，在某些情況下，相對于開挖鋪設(shè)技術(shù)具有投資少、工期短等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，在采用頂管技術(shù)施工的時(shí)候，可以減小施工噪聲，減少大氣中的灰塵，從而減少對周邊交通、生活環(huán)境的影響。

目前，由于頂管技術(shù)所具有的諸多優(yōu)點(diǎn)，在市政給水、排水系統(tǒng)中得到了越來越多的使用，并得到了有關(guān)部門和企業(yè)的重視。在實(shí)際的給排水工程中，采用頂管技術(shù)所表現(xiàn)出來的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，可以總結(jié)為：（1）施工面由線變?yōu)辄c(diǎn)，占用的空間更少。在實(shí)際的施工過程中，將原來的挖掘作業(yè)的工作面縮小為點(diǎn)，使得施工區(qū)域越來越小，不會受到地面上的任何活動的影響，同時(shí)也不會對地面上的正常生產(chǎn)、生活產(chǎn)生任何的影響。（2）噪聲和震動比較低，對周邊住戶的影響比較小，在一定情況下對周邊管道和構(gòu)筑物的作用也不會受到影響。大多數(shù)的給水和排水項(xiàng)目都會對道路的通行產(chǎn)生一定的影響，導(dǎo)致居民的出行不方便，而采用頂管技術(shù)可以減少這種影響，保證市政的正常運(yùn)行。（3）可將管線鋪設(shè)在較高深度的地面或海底，使管線穿越河流、道路、建筑物等較為安全，減輕了施工難度，節(jié)約了成本。（4）此技術(shù)適用場地特殊，能規(guī)避各種氣象因素對工程質(zhì)量與進(jìn)度的影響，使其能確保工程在更為嚴(yán)酷的條件下進(jìn)行，且不受諸多外部因素的干擾，能有效確保工程進(jìn)度，減少工程工期，實(shí)現(xiàn)工程投資與工程造價(jià)的有效控制。（5）在技術(shù)層面上，采用頂管工藝，一改以往的大面積長距離作業(yè)模式，可有效防止對地表環(huán)境的污染，保證了市政的安全運(yùn)營。

2 頂管技術(shù)原理

2.1 技術(shù)概述

在市政給排水工程中采用頂管施工技術(shù)，不需要挖掘地表，其主要是通過頂進(jìn)裝置將管道頂入土中，再將剩余的土方進(jìn)行處理。設(shè)備在工作坑內(nèi)，通過主頂油缸及管道間、中繼間等的推力，對土體施加一定的頂力，將管道頂進(jìn)到土壤中，管道要克服與周邊土壤的摩擦，以一定的角度和路徑頂進(jìn)到土中，當(dāng)一節(jié)管道頂進(jìn)完畢后，要進(jìn)行下一節(jié)管道的頂進(jìn)，工具管從工作坑中穿過到下一接收坑，接著要將管道吊起來，最后將給排水管道埋在坑洞中[2]。在應(yīng)用頂管工藝之前，作業(yè)人員應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)有關(guān)頂管工藝的相關(guān)規(guī)范，對機(jī)頭、主頂、中繼間、接口、注漿等工藝進(jìn)行深入剖析。目前，開放式和封閉式是兩種主要的建筑形式，且不會對道路通行造成任何影響，在市政道路建設(shè)中具有很高的實(shí)用價(jià)值。

2.2 基本要求

為達(dá)到質(zhì)量和數(shù)量的要求，施工工藝、驗(yàn)收規(guī)范都有較高的要求。首先，從技術(shù)上講，必須根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定進(jìn)行測量、排水、止水、開溝溝槽、管道的處理、管道的合槽。其次，在埋設(shè)管線的時(shí)候，必須對基礎(chǔ)的密度進(jìn)行控制，以確?；A(chǔ)的穩(wěn)定，以免因外部載荷造成基礎(chǔ)的變形，從而對管線的使用造成不利的影響。在挖掘的時(shí)候，也有可能會因?yàn)榈叵滤脑蚨霈F(xiàn)漏水的情況，因此要做好防排水工作。最后，在頂管施工技術(shù)中也有明確的規(guī)定，對溝槽回填工作，不能使用機(jī)械回填管道、檢查井、頂管工作井、接收井等，目前常用的是人工、分層等方式。若使用鋼板樁支撐，則應(yīng)在回填量達(dá)到規(guī)定的高度后，再將柱子拔出，參照國家標(biāo)準(zhǔn)，對管道的鋪設(shè)和功能進(jìn)行檢查。

2.3 頂管技術(shù)的優(yōu)勢

1.施工效率高，施工經(jīng)濟(jì)安全。頂管技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要用于舊城區(qū)給排水管道改造和人群聚集的地區(qū)。頂管施工技術(shù)不需要挖掘地表，也不需要進(jìn)行很多的拆除工作，不會對地表的正常運(yùn)行造成任何影響，既可以保證施工效率和安全，又可以提升給排水工程的經(jīng)濟(jì)效益。

2.能夠保護(hù)地表植被和衛(wèi)生設(shè)施。頂管施工技術(shù)占據(jù)的空間很小，不會對管道周邊的地表植被造成任何影響，也不會對周圍的地面結(jié)構(gòu)造成任何的破壞，更不會造成巨大的浪費(fèi)，因此它是一種比較環(huán)保的施工技術(shù)，不會對市政環(huán)境造成任何危害。

3.不會受到天氣因素影響。因?yàn)轫敼苁┕ぜ夹g(shù)的大多數(shù)工作都是在地下進(jìn)行的，因此它不會受到氣候條件的影響，即使是在雨雪的氣候條件下，也可以進(jìn)行施工和操作，這對提高施工效率有很大的幫助，可以確保施工進(jìn)度。

3 市政給排水施工中頂管技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1 施工前準(zhǔn)備環(huán)節(jié)

在頂管技術(shù)的應(yīng)用之前，施工人員要做好充足的準(zhǔn)備工作，其中包括了三個(gè)方面：（1）有關(guān)的施工人員要對現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地考察，并查閱施工資料，了解施工區(qū)域的各個(gè)方面的情況，例如周圍建筑、地下勘探信息、地下水位等，從而保證頂管施工方案的科學(xué)性和可行性；（2）要施工人員按照具體的施工情況，來選擇合適的掘進(jìn)方式、工具及設(shè)備；（3）在市政給水、排水系統(tǒng)中，還要合理地選用頂管徑、頂管長等，以達(dá)到對市政給水、排水系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)管理的目的。如果頂管的長度太長，則極易造成頂進(jìn)線偏離，而且這種偏離很難彌補(bǔ)，如果頂管的長度太小，則會造成頂進(jìn)線曲線的變化，無法對頂管頂進(jìn)進(jìn)程進(jìn)行有效的控制[3]。因此，必須嚴(yán)格根據(jù)頂進(jìn)管道的長度和頂管的直徑比例來確定頂管長度，從而提高了市政工程施工的總體質(zhì)量。

3.2 管道相進(jìn)環(huán)節(jié)

在實(shí)施頂管施工工藝時(shí)，最重要也是最關(guān)鍵的一步就是工作坑的定位與開挖。然后，在進(jìn)行坑底基礎(chǔ)的施工時(shí)，就要求施工人員以實(shí)際坡度為依據(jù)，結(jié)合設(shè)計(jì)方案中的管線位置，并嚴(yán)格依照管道坡度、直徑及頂進(jìn)方向，對導(dǎo)軌進(jìn)行合理的設(shè)置。

首先，在進(jìn)行管線頂進(jìn)時(shí)，有關(guān)工人必須事先開挖30～50cm 深的隧道；其次，有關(guān)工人必須按照“先開挖后頂”的要求，進(jìn)行后續(xù)的掘進(jìn)，當(dāng)頂管前端出現(xiàn)不正常的狀況時(shí)，必須立即終止施工，以免留下安全隱患，待問題解決后方可進(jìn)行；最后，應(yīng)該設(shè)置一組完備的止水裝置，對土體進(jìn)行強(qiáng)化，例如使用高壓旋噴樁等，隨后通過頂進(jìn)設(shè)備將預(yù)制箱體頂入路基，構(gòu)成一個(gè)立體通道，從而保證頂管機(jī)在安全的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，此外，在后續(xù)的施工階段，還涉及作業(yè)井、接收井等諸多方面的工作，因此，要保證管線頂進(jìn)作業(yè)的順利進(jìn)行，就必須按照現(xiàn)場的具體施工條件，對頂進(jìn)孔進(jìn)行合理的布局[4]。

3.3 進(jìn)出洞環(huán)節(jié)

在實(shí)際工程中，應(yīng)預(yù)先將工作井布置好，使其孔口直徑超過管節(jié)外徑，以便于以后的頂管出洞作業(yè)。而且要利用止水凸緣來關(guān)閉工作井洞口的保留間隙，這需要工作人員預(yù)先預(yù)埋鋼法蘭，保證螺栓的焊接和橡膠襯墊的堅(jiān)固性，并采用鋼板進(jìn)行加強(qiáng)。另外，為了避免在頂管施工過程中周邊土層發(fā)生松散，還要求施工人員使用注漿法對洞口進(jìn)行壓力。

3.4 注漿環(huán)節(jié)

在灌漿過程中，要注意控制灌漿壓力，適時(shí)調(diào)節(jié)灌漿壓力，使灌漿壓力比土體承受得更大。此外，還要對繼電器式壓漿泵進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐渲煤褪褂?，從而提高出漿壓力的穩(wěn)定性。為防止鉆井液倒灌，必須在鉆井液出水口部位設(shè)置一只單向倒灌閥門，同時(shí)，對于灌漿過程中的灌漿壓力及灌漿方式，也要考慮到頂管推進(jìn)過程中的具體地質(zhì)條件，特別是在頂管角部，應(yīng)加大向外注水，以保證所有的泥漿都向內(nèi)灌注，壓漿環(huán)節(jié)和管道頂進(jìn)環(huán)節(jié)最好同時(shí)進(jìn)行，若發(fā)現(xiàn)泥漿的實(shí)際用量與預(yù)期用量有一定偏差，就必須以實(shí)際的施工狀況為依據(jù)，設(shè)計(jì)出一種行之有效的補(bǔ)漿方案，從而可以讓市政給排水施工的品質(zhì)更上一層樓[5]。

3.5 設(shè)置通風(fēng)系統(tǒng)

在市政給水工程建設(shè)中，往往會遇到一系列的通風(fēng)問題，其產(chǎn)生的根本原因是氧不足。因管線中含有多種毒害氣體，應(yīng)保證管線中的空氣流動，以保證管線中的工作人員及技術(shù)人員的生命安全。在建筑工程中，常用的通風(fēng)方式有組合式、鼓風(fēng)式和通風(fēng)式，對于鼓風(fēng)式來說，這種通風(fēng)方法能夠在很短的時(shí)間里將有毒和有害的氣體排放出去，盡管這種通風(fēng)方法的安全性比較高，但是這種通風(fēng)方法也存在著一些缺點(diǎn)，因此，要求有關(guān)工作人員對通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。

4 頂管施工管理措施

4.1 合理選擇材料，控制材料質(zhì)量

對整個(gè)材料的質(zhì)量進(jìn)行控制，這是一個(gè)很關(guān)鍵的步驟，也是在建設(shè)過程中要注意的問題。為此，必須加強(qiáng)對材料的控制，以保證頂管施工的質(zhì)量，并為以后的其他工程提供支撐。在頂管施工中，對鋼管的要求與給排水工程中的鋼管有很大的區(qū)別，它對鋼管的承壓能力有很大的要求，這就需要鋼管有很高的強(qiáng)度。在選擇管子的時(shí)候，要確保所選擇的材質(zhì)具有專業(yè)性，如果要通過專業(yè)的渠道來進(jìn)行選擇，還要確保選材人員具有專業(yè)的技能和質(zhì)量，盡可能地選擇具有高性價(jià)比、專業(yè)度的頂管管道材料。要根據(jù)成本控制的實(shí)際需要和建筑公司的自身能力來展開對材料的選擇，要盡可能讓技術(shù)人員、施工人員和成本控制人員一起參加到材料的選擇工作中來。保證在達(dá)到建筑需求的前提下，最大限度地達(dá)到項(xiàng)目的成本控制需求，從而達(dá)到更好的建筑效果。

4.2 完善施工技術(shù)，提升施工效率

在現(xiàn)代施工技術(shù)迅速發(fā)展的今天，各種新型的頂管技術(shù)不斷涌現(xiàn)，為提高給水排水施工質(zhì)量和效率打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。所以，在具體的施工過程中，要想切實(shí)地保證施工質(zhì)量，提高施工的總體效率，還需要注重新技術(shù)的有效運(yùn)用，將新技術(shù)和新手段有機(jī)地結(jié)合起來，從而為高效地完成整個(gè)給排水工程的施工奠定基礎(chǔ)。

在管線敷設(shè)上，可借鑒有關(guān)技術(shù)，如：地下行人隧道管棚式施工、涵洞頂進(jìn)等，特別是目前較為常用的頂管斷面，多數(shù)為圓形，未來將會采用矩形、圓拱形、多邊形等，目前，較為常見的有土壓式、泥水加壓式等，然而，隨著時(shí)代的發(fā)展，這些技術(shù)必將與實(shí)際施工要求，市政給排水施工要求不符。為了解決這個(gè)問題，需要注意采用管套式、氣泡式等新型的施工方法，并進(jìn)行高效的改革，從而推動頂管技術(shù)的建設(shè)水平。

隨著高精度長距離觀測技術(shù)的不斷發(fā)展，該技術(shù)在未來將會被更好地應(yīng)用，如灌漿減阻、中維間等，將會被更好地應(yīng)用。與此同時(shí)，需要對刀盤切削系統(tǒng)、排渣系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)等進(jìn)行充分的運(yùn)用，對技術(shù)的運(yùn)用進(jìn)行改進(jìn)，確保頂進(jìn)距離能夠保持在一個(gè)比較高的水準(zhǔn)，從而整體提高頂管施工的效率。

4.3 及時(shí)更新設(shè)備，引進(jìn)全新技術(shù)

目前，我國所制造的專用頂管裝備，技術(shù)上仍有較為顯著的不足，其性能上也不完善，這對高效地進(jìn)行頂管作業(yè)造成了很大的阻礙。所以，想要提高這個(gè)工程的總體品質(zhì)，就必須在對當(dāng)前施工設(shè)備和施工技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行精確的分析的基礎(chǔ)上，確定出自己可以對其進(jìn)行改善的方面，從而持續(xù)地提高設(shè)備的總體品質(zhì)，使設(shè)備的功能得到提高，從而提高技術(shù)水平。

從事市政建設(shè)的單位，應(yīng)在有條件的前提下，盡可能多地采用具有優(yōu)良性能和先進(jìn)水平的先進(jìn)技術(shù)。在引入新的裝備之后，應(yīng)選擇比較典型的，工程量比較大的工程來進(jìn)行操作，以全面地認(rèn)識和理解裝備的性能。通過媒體的宣傳，提高了先進(jìn)設(shè)備對頂管工程的影響，為其他施工企業(yè)引入最新設(shè)備，提高了施工質(zhì)量。施工企業(yè)還可以外派具有良好專業(yè)素質(zhì)的施工人員和管理人員，到外地參加培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，對新技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的掌握，并將其運(yùn)用到實(shí)際的施工中。通過這種方式，不但可以建立起一支更為專業(yè)的頂管施工隊(duì)伍，還可以為達(dá)到高質(zhì)量的施工效果，在某種程度上提供了支撐。

5 結(jié)語

在國內(nèi)的市政項(xiàng)目中，給水與排水管道是最基本的基礎(chǔ)設(shè)施，直接關(guān)系到市政的運(yùn)行與人民的生活。目前，頂管施工技術(shù)是一種比較普遍的施工技術(shù)，這種施工方法能夠減少對國家造成的沖擊，有利于提高施工效率，給市民提供一個(gè)舒服的居住環(huán)境。