市政給排水施工中長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)的運(yùn)用探討

王澤民

廣州市水務(wù)規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 廣東 廣州 510630

在現(xiàn)代化城市建設(shè)步伐持續(xù)加快的大環(huán)境下，各種類(lèi)型的市政基礎(chǔ)工程項(xiàng)目建設(shè)數(shù)量不斷增加。同時(shí)，長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)在市政基礎(chǔ)工程項(xiàng)目建設(shè)施工中的運(yùn)用優(yōu)勢(shì)和價(jià)值愈發(fā)顯著。作為新時(shí)期一種極具應(yīng)用前景且具備較強(qiáng)實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性和可操作性的非開(kāi)挖管道施工技術(shù)，加強(qiáng)長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)在市政給排水該工程建設(shè)施工中的科學(xué)運(yùn)用，可以顯著提升市政給排水工程的施工質(zhì)量和建設(shè)效率，進(jìn)一步完善城市給排水系統(tǒng)的服役性能，從而更好地改善居民生活品質(zhì)，為社會(huì)和諧穩(wěn)定發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。由此可見(jiàn)，加強(qiáng)對(duì)市政給排水施工中長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)的運(yùn)用優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用要點(diǎn)等方面的研究有著十分深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

1 市政給排水施工中長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)的運(yùn)用優(yōu)勢(shì)

目前，長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)作為市政給排水工程施工中應(yīng)用效果較為顯著的一種非開(kāi)挖管道施工技術(shù)，該施工技術(shù)在運(yùn)用期間對(duì)周邊環(huán)境、交通的影響較小，并且可減少一定的土方工程量，通常適用于穿越建筑物、鐵路交通線(xiàn)或公路交通線(xiàn)的管網(wǎng)施工。正因如此，加強(qiáng)長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)在市政給排水工程建設(shè)施工中的實(shí)踐運(yùn)用則顯得尤為重要。對(duì)于市政給排水工程建設(shè)施工而言，運(yùn)用長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)進(jìn)行各項(xiàng)工序施工作業(yè)，一方面能夠?qū)⒔ㄖ飶妮^大的空間縮小至較小的空間，并采用點(diǎn)狀建筑結(jié)構(gòu)，有效減少給排水施工對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境、地表植被的干擾，從而更好地保護(hù)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和自然景觀；另一方面這種施工方法無(wú)需挖掘土壤，也無(wú)需對(duì)建筑物及其周邊障礙物進(jìn)行大規(guī)模拆除，這就使得整個(gè)給排水施工更加便捷高效，以便更好地控制整個(gè)市政給排水工程項(xiàng)目的造價(jià)成本[1]。所以，無(wú)論是從施工質(zhì)量控制方面來(lái)看，還是從施工成本控制與環(huán)境保護(hù)方面而言，長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)在市政給排水施工中的實(shí)踐運(yùn)用均發(fā)揮著不容忽視的運(yùn)用優(yōu)勢(shì)和價(jià)值。

2 市政給排水施工中影響長(zhǎng)距離頂管施工的相關(guān)因素

2.1 地質(zhì)調(diào)查與勘探因素

伴隨著現(xiàn)代化城市建設(shè)的不斷推進(jìn)，頂管施工的推進(jìn)距離越來(lái)越長(zhǎng)，地質(zhì)情況相對(duì)較為復(fù)雜，管道埋置越來(lái)越深，因而如何保證市政給排水施工中長(zhǎng)距離頂管位置的施工安全則顯得尤為重要。目前，地質(zhì)調(diào)查與勘探因素作為影響市政給排水工程長(zhǎng)距離頂管施工質(zhì)量的重要因素，在實(shí)際施工過(guò)程中，只有針對(duì)長(zhǎng)距離頂管施工區(qū)域地質(zhì)條件進(jìn)行全方位勘探，才能精準(zhǔn)掌握頂管區(qū)沿線(xiàn)的地形地勢(shì)、地質(zhì)條件、地下水位、地下管線(xiàn)敷設(shè)情況、地貌水文等勘探資料，在保證地質(zhì)條件符合施工要求的前提下，利用長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)進(jìn)行頂管區(qū)域施工作業(yè)[2]。但是，由于地質(zhì)勘探無(wú)法覆蓋到每個(gè)角落，這就使得長(zhǎng)距離頂管施工的路線(xiàn)往往會(huì)遇到孤巖或其他零星分布的物體，稍有不慎就會(huì)對(duì)整個(gè)市政給排水工程造成一定的風(fēng)險(xiǎn)隱患。

2.2 管道材料與選型因素

對(duì)于市政給排水工程建設(shè)施工而言，管道材料的選擇尤為重要，尤其是在進(jìn)行長(zhǎng)距離頂管施工作業(yè)時(shí)，若選擇的材料不夠合理，將會(huì)嚴(yán)重影響長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)的運(yùn)用效能，自然也很難保證整個(gè)市政給排水工程的質(zhì)量。目前，市政給排水工程所需的頂管管材主要包括鋼管、鋼筋混凝土管、玻璃纖維增強(qiáng)塑料管和鑄鐵管，其中鋼筋混凝土管是給排水工程施工中比較常用的管道管材，并且具有防腐性能好、施工效率高、使用壽命長(zhǎng)、高強(qiáng)度、頂進(jìn)阻力小、密封性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，因而在長(zhǎng)距離頂管施工中，大多會(huì)選用鋼筋混凝土管進(jìn)行頂管區(qū)域施工，以確保市政給排水工程的整體施工質(zhì)量。所以，從這一層面來(lái)看，管道材料與選型同樣是影響長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)運(yùn)用效能的關(guān)鍵性因素。

2.3 頂管推力與壓力因素

事實(shí)上，頂管推力與壓力同樣會(huì)對(duì)市政給排水工程中長(zhǎng)距離頂管施工的實(shí)際效果產(chǎn)生影響。常規(guī)條件下，混凝土管樁的抗壓一般為50MPa左右，鋼管的抗壓強(qiáng)度在320MPa，玻璃纖維管的抗壓強(qiáng)度為90-200MPa，不同管道管材的推力值大小也具有很大差異?；诖?，為了有效發(fā)揮長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)在市政給排水施工中的運(yùn)用優(yōu)勢(shì)，必須綜合考慮工程項(xiàng)目建設(shè)需要，確定所需管道材質(zhì)及其抗壓強(qiáng)度，進(jìn)而從根本上保證市政給排水工程的長(zhǎng)距離頂管施工質(zhì)量。

2.4 給排水管道偏移因素

在市政給排水工程的長(zhǎng)距離頂管施工過(guò)程中，由于地質(zhì)勘探不詳、機(jī)械設(shè)備選用不當(dāng)、推力設(shè)定過(guò)當(dāng)、人工放線(xiàn)不精準(zhǔn)等方面的作用，在給排水管道頂管施工期間不可避免地會(huì)發(fā)生管道偏移現(xiàn)象。所以，為了切實(shí)保證市政給排水工程施工質(zhì)量，有效避免管道偏移現(xiàn)象的發(fā)生，建設(shè)單位必須基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際合理調(diào)整頂管施工方案，在保證管道施工安全、有序的前提下，精準(zhǔn)計(jì)算管道的最大抗壓強(qiáng)度和壓力，并通過(guò)調(diào)整管道內(nèi)部的壓力，盡可能滿(mǎn)足市政給排水系統(tǒng)的施工需求，最大限度地保證給排水施工作業(yè)的安全、高效開(kāi)展。

3 市政給排水施工中長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)的運(yùn)用要點(diǎn)

以某區(qū)域的市政污水管網(wǎng)建設(shè)工程為例，該工程位于S省中部某地，長(zhǎng)距離頂端施工段處于市政污水管網(wǎng)中部，全長(zhǎng)2.735km，主要管徑為DN3000，DN3500，DN4000，其中DN3000頂進(jìn)區(qū)間的施工距離為1255m，DN3500和DN4000頂進(jìn)長(zhǎng)度分別為1285m、1370m，主要地質(zhì)為淤泥質(zhì)黏土和沙土，管道主體材質(zhì)為管道外徑φ1.8 m的鋼筋混凝土管。為了保證該污水管網(wǎng)建設(shè)工程的整體施工安全和質(zhì)量，文章圍繞長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)的實(shí)踐運(yùn)用進(jìn)行分析研究，并注重給排水管道的科學(xué)設(shè)計(jì)，以便及時(shí)解決管道鋪設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)的各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，盡可能減少因施工操作不到而造成的負(fù)面影響，最終達(dá)到預(yù)期的施工目標(biāo)。

3.1 規(guī)范落實(shí)施工前期各項(xiàng)準(zhǔn)備工作

新時(shí)期，要想有效發(fā)揮長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)在市政給排水施工中的最大運(yùn)用優(yōu)勢(shì)和效能，切實(shí)保證整個(gè)市政給排水工程的施工質(zhì)量，必須嚴(yán)格按照國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)范要求，認(rèn)真落實(shí)施工前期的個(gè)性準(zhǔn)備工作。在上述工程項(xiàng)目施工準(zhǔn)備階段，建設(shè)單位應(yīng)做好市政給排水工程區(qū)域的地質(zhì)勘探工作，指派專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員深入施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛?、氣候水文、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵信息進(jìn)行系統(tǒng)化勘察，結(jié)合實(shí)際考察結(jié)果，精準(zhǔn)計(jì)算上述工程頂管施工相對(duì)方向、頂進(jìn)方向的阻力、土壤濕密度、地面高程等信息，由此來(lái)設(shè)計(jì)出行之有效的施工方案，進(jìn)而從根本上保證市政給排水工程長(zhǎng)距離頂管區(qū)域的規(guī)范、有序施工[3]。此外，建設(shè)單位應(yīng)深入分析施工段土層摩阻力和單次最大頂距，以此來(lái)確定頂管頂進(jìn)方向的阻力，并通過(guò)對(duì)案例工程實(shí)際所需最大頂力的精準(zhǔn)計(jì)算，優(yōu)先選擇滿(mǎn)足管道頂進(jìn)施工需求的頂進(jìn)設(shè)備，并做好起吊機(jī)、龍門(mén)架、經(jīng)緯儀等設(shè)備工具的完善配置，從而為后續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)距離頂管施工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2 合理選擇市政給排水施工設(shè)備

為切實(shí)保障市政給排水施工中的長(zhǎng)距離頂管施工作業(yè)質(zhì)量，必須針對(duì)長(zhǎng)距離頂管施工中的環(huán)境要素和地質(zhì)條件分析問(wèn)題。在實(shí)際工作中，通過(guò)合理應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)、鉆探設(shè)備等先進(jìn)的勘探技術(shù)，詳細(xì)分析和測(cè)量給排水工程施工現(xiàn)場(chǎng)的土壤類(lèi)型、地層結(jié)構(gòu)、地下水位等參數(shù)，并以此為依據(jù)合理選擇市政給排水施工設(shè)備，以充分發(fā)揮各類(lèi)頂管材料的實(shí)際效能，切實(shí)保障整個(gè)市政給排水工程的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。根據(jù)S省市政污水管網(wǎng)中部的具體設(shè)計(jì)要求，施工人員應(yīng)適當(dāng)調(diào)整頂管直徑與頂管配筋參數(shù)，在保證頂管管道橫截面外圓直徑、頂管管線(xiàn)總頂力、管道設(shè)計(jì)頂進(jìn)長(zhǎng)度等參數(shù)滿(mǎn)足實(shí)際施工要求的前提下，嚴(yán)格按照相關(guān)數(shù)據(jù)資料選擇滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工條件，并且不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成污染的耐腐蝕性頂管設(shè)備，人泥漿泵、DK2200頂管機(jī)、高壓中繼間泵站、中繼間油缸、軌道電瓶車(chē)、門(mén)式起重裝置等長(zhǎng)距離頂管施工設(shè)備，以確保各個(gè)設(shè)備在施工中能夠相互配合，共同助力市政給排水工程施工任務(wù)的高效完成。

3.3 結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件優(yōu)化土壓平衡管理

在進(jìn)行市政給排水長(zhǎng)距離頂管施工的過(guò)程中，必須結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的具體條件，進(jìn)一步優(yōu)化土壓平衡管理工作，以減少頂進(jìn)施工偏差。一般情況下，長(zhǎng)距離頂管施工的土壓力原始值為0.1-0.15MPa，初始頂進(jìn)長(zhǎng)度為20—30m。待土倉(cāng)內(nèi)土壓力與控制土壓力保持平衡后，方可開(kāi)展長(zhǎng)距離頂管施工作業(yè)。不僅如此，在施工過(guò)程中，施工人員應(yīng)當(dāng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地形變形情況，盡可能將地面變形控制在－5.0～＋5.0mm區(qū)間范圍內(nèi)，并綜合考慮到頂管機(jī)施加的壓力，確定土體壓力與頂進(jìn)速度、螺旋挖掘機(jī)排出土量之間的關(guān)系，若螺旋輸送裝置排出的土體量沒(méi)有發(fā)生變化，則表明土體壓力與頂管施工頂進(jìn)速度之間成正向相關(guān)的關(guān)系[4]。所以，為了切實(shí)保證對(duì)土體壓力的平衡控制，建設(shè)單位應(yīng)針對(duì)上述污水管網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目的具體要求以及施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，將地面最大沉降量控制在+5mm范圍內(nèi)，并觀察施工地面是否存在隆起現(xiàn)象或不規(guī)則沉降現(xiàn)象，結(jié)合實(shí)際情況適當(dāng)增加或減少土壤量，以此來(lái)確保長(zhǎng)距離頂管的順利頂進(jìn)施工。

3.4 嚴(yán)格控制長(zhǎng)距離頂管注漿減摩施工

鑒于市政給排水施工本身就是一項(xiàng)兼具較強(qiáng)嚴(yán)謹(jǐn)性、復(fù)雜性和專(zhuān)業(yè)性的系統(tǒng)工程，要想充分發(fā)揮長(zhǎng)距離頂管施工計(jì)劃的運(yùn)用效能，必須注重對(duì)長(zhǎng)距離頂管注漿減摩施工質(zhì)量的嚴(yán)格控制，借此來(lái)為后續(xù)開(kāi)展頂管施工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。針對(duì)本文城市東區(qū)污水管網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)先結(jié)合以往類(lèi)似給排水工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將頂管注漿材料中的膨潤(rùn)土與土的質(zhì)量比例控制為1:10，礫石層中觸變泥漿的混合比為膨潤(rùn)土：水=1:8，觸變泥漿比重為1.05～1.08g/㎝3。其次，相關(guān)施工人員應(yīng)嚴(yán)格按照長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)的操作流程，依次向混合罐中添加適量的膨潤(rùn)土、水等混合材料，并做好混合材料的均勻攪拌工作與試驗(yàn)工作，確?；旌喜牧闲阅苣軌驖M(mǎn)足市政給排水工程長(zhǎng)距離頂管施工的漿料需求。最后，在注漿操作管理過(guò)程中，施工人員應(yīng)確定注漿的安裝位置、間距、時(shí)間和壓力，每段管道至少設(shè)置三個(gè)注漿孔，并且每個(gè)孔道的灌漿時(shí)間應(yīng)控制在3分鐘左右，只有這樣才能切實(shí)保證灌漿壓力的均衡性以及泥漿灌注施工作業(yè)的連續(xù)性。

3.5 加強(qiáng)長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)創(chuàng)新運(yùn)用

在運(yùn)用長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)進(jìn)行市政給排水工程建設(shè)施工時(shí)，要想保證整個(gè)工程項(xiàng)目的建造質(zhì)量和施工進(jìn)度，必須注重長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)的創(chuàng)新運(yùn)用，以確保各項(xiàng)工藝得以順利進(jìn)行。具體來(lái)講，可從以下幾個(gè)方面入手：第一，為了使市政給排水施工作業(yè)能夠達(dá)到理想的建設(shè)效果，在實(shí)際長(zhǎng)距離頂管施工作業(yè)時(shí)，施工人員應(yīng)充分利用水平螺旋鉆進(jìn)技術(shù)，降低對(duì)土層的破壞程度以及地表波動(dòng)程度，同時(shí)有效避免管道位移現(xiàn)象，切實(shí)保證后續(xù)施工作業(yè)的安全、有序開(kāi)展[5]。不僅如此，施工人員還應(yīng)綜合考慮管道口徑大小，采用中線(xiàn)法對(duì)給排水管道進(jìn)行方位校正，以確保管道施工布設(shè)位置符合工程設(shè)計(jì)要求，這樣才能有效發(fā)揮其實(shí)際效能。第二，針對(duì)本工程項(xiàng)目的長(zhǎng)距離管道頂進(jìn)施工，需要結(jié)合工程具體施工要求，合理選擇不同類(lèi)型的接口辦法，并在安裝管道之前清除表面的塵土、雜物，然后利用接口處理技術(shù)做好各個(gè)銜接處的密封、處理工作，進(jìn)而從根本上規(guī)避滲漏滲水問(wèn)題的發(fā)生。第三，在長(zhǎng)距離頂管施工過(guò)程中，隨著進(jìn)入土層的管節(jié)不斷增加，將會(huì)出現(xiàn)頂進(jìn)阻力超過(guò)容許總頂力的情況，致使頂管機(jī)無(wú)法繼續(xù)頂進(jìn)施工。為此，施工人員應(yīng)合理運(yùn)用中繼間施工技術(shù)，通過(guò)在中繼間內(nèi)設(shè)置液壓油缸和泵站的方式，分擔(dān)部分管道的頂進(jìn)阻力，其中頂管機(jī)頭前方的迎面阻力可由第一個(gè)中繼間承擔(dān)，其他的中繼間則依次負(fù)責(zé)前面直到另一個(gè)中繼間之間管節(jié)的推進(jìn)工作，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)管道分段推進(jìn)施工作業(yè)的有序?qū)嵤?，進(jìn)而確保整個(gè)市政給排水工程的施工進(jìn)度及質(zhì)量安全。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)在市政工程給排水建設(shè)施工中的實(shí)踐運(yùn)用有著不容忽視的積極作用和價(jià)值，是新時(shí)期有效提高市政給排水施工質(zhì)量和建設(shè)效率、科學(xué)控制市政給排水施工污染的關(guān)鍵手段。因此，為了更好地建設(shè)市政工程的給排水系統(tǒng)，相關(guān)建設(shè)單位必須高度重視市政給排水施工中長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用研究，結(jié)合市政工程施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，通過(guò)規(guī)范落實(shí)施工前期各項(xiàng)準(zhǔn)備工作、合理選擇市政給排水的施工設(shè)備、結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件優(yōu)化土壓平衡管理、嚴(yán)格控制長(zhǎng)距離頂管注漿減摩施工等措施，充分發(fā)揮長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)的最大運(yùn)用效能，切實(shí)保證市政給排水系統(tǒng)的建設(shè)施工質(zhì)量，不斷增強(qiáng)市政工程項(xiàng)目的服役性能，進(jìn)一步延長(zhǎng)市政工程項(xiàng)目的使用年限，從而為推動(dòng)我國(guó)市政工程建設(shè)事業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展革新貢獻(xiàn)源源不斷的力量。