王圣成

摘 要：頂管施工在市政工程給排水方面，尤其是一些深覆土大管徑的管道工程及交通擁擠的城市主干道的相關(guān)改造工程施工中，占據(jù)著舉足輕重的地位。因而我們必須重視起對頂管施工技術(shù)的應(yīng)用，不斷提升頂管施工的技術(shù)水平，促進(jìn)我國市政給排水行業(yè)的良性發(fā)展。本文主要從頂管施工技術(shù)特點(diǎn)及適用范圍以及給排水管道在實(shí)際施工中頂管技術(shù)的應(yīng)用兩方面對市政給排水施工中頂管技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討，希望對相關(guān)從業(yè)人員具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：市政；給排水施工；頂管技術(shù)；應(yīng)用

引 言

地下給排水管網(wǎng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，為城市處理污水的系統(tǒng)、自來水、等等都屬于地下給排水管網(wǎng)之內(nèi)，要對上述市政設(shè)施進(jìn)行改建、新建、擴(kuò)建，需要工程技術(shù)人員進(jìn)行安全的管道安裝。頂管施工技術(shù)將化學(xué)技術(shù)和冶金技術(shù)、地質(zhì)技術(shù)和電子技術(shù)集合在儀器中，組成多學(xué)科的綜合技術(shù)，被廣泛應(yīng)用到工程建設(shè)中。采用頂管技術(shù)進(jìn)行管道敷設(shè)，不需要開挖路面，只需要地下操作即可完成管道建設(shè)和維修，施工中不會損壞城市面貌，污染較小，具有較高的社會效益，被許多管道施工單位所采用。

1 頂管施工技術(shù)特點(diǎn)及適用范圍

1.1 頂管技術(shù)施工的特點(diǎn)

頂管技術(shù)又稱為非開挖管道敷設(shè)技術(shù)，它具有不需要開挖面層，就能穿越地面構(gòu)筑物和地下管線及公路、鐵路、河道的特點(diǎn)，相比開挖敷設(shè)技術(shù)，投資和工期將大大節(jié)省。是一項(xiàng)被廣泛應(yīng)用與市政給排水管道施工的非開挖掘進(jìn)式管道敷設(shè)技術(shù)。采用頂管技術(shù)敷設(shè)管道，不需要在地面進(jìn)行大面積開挖，可以穿過地面建筑結(jié)構(gòu)和地下管線，能夠深入地下進(jìn)行施工作業(yè)。同傳統(tǒng)的開挖埋管技術(shù)相比，頂管技術(shù)施工范圍較小，施工過程中產(chǎn)生的噪音較小，同時對周圍的環(huán)境影響較小。頂管施工技術(shù)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠適應(yīng)不同的施工條件、地質(zhì)和體形環(huán)境，并且具有施工成本安全、高效等特點(diǎn)。頂管施工技術(shù)是將施工面從線轉(zhuǎn)換為點(diǎn)，而后進(jìn)行的垂直地面工作，具有施工效率高、無污染的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛采用。

1.2 頂管技術(shù)施工的優(yōu)點(diǎn)和適用范圍

大量的工程施工實(shí)踐證明，與傳統(tǒng)的開挖鋪設(shè)管線技術(shù)相比，頂管技術(shù)可以最大程度地減少土方開挖的工程量，而且其適用面廣，能適應(yīng)城市各種復(fù)雜的地形條件。頂管技術(shù)的優(yōu)勢集中表現(xiàn)為五個方面：

（1）它無需開挖地面，破壞城市道路交通。采用頂管技術(shù)施工時，城市道路上的設(shè)施、正常的交通不會受到影響，這個作用在城市繁華路段施工時就顯得尤為重要。

（2）它不會因地下施工的擾動而損壞建筑物的根基或影響居民的正常生活。由于城市的管道鋪設(shè)常常要在公路、鐵路、河流以及地下構(gòu)筑物中穿行，時常會擾動地下已有的管線和設(shè)施，但采用頂管技術(shù)以后，這個問題得到了有效的解決。頂管施工時，管道可以以曲線前行的方式在地下穿行，它能主動繞開地下已有的管線或障礙物，所以不會對居住區(qū)下面的水電等管線造成干擾和破壞。

（3）保護(hù)地表植被和綠地環(huán)衛(wèi)設(shè)施。頂管技術(shù)拋棄了傳統(tǒng)的長距離、大面積的線狀施工形式，而采用小面積的、點(diǎn)狀的施工形式，因而運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)在地表進(jìn)行管道施工時的動土面積很小，它對地面植被和綠地設(shè)施的影響基本上可以忽略不計(jì)。

（4）頂管施工不受惡劣氣候的干擾。頂管施工是在地下所建的工作井中有序進(jìn)行的，這就避免了外界雨雪霜凍等惡劣天氣條件對施工可能造成的不利影響，施工不會因天氣因素而被迫停工。

（5）安全、高效、綜合造價低。由于頂管技術(shù)施工不開挖地面，沒有大量的拆遷工作要做，所以它在施工中具有安全性好、確保施工進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)成本低和環(huán)境效益高等優(yōu)點(diǎn)。頂管管道鋪設(shè)技術(shù)的出現(xiàn)，并非是憑空出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，客觀地說，它是在現(xiàn)代建筑工程施工環(huán)境越來越復(fù)雜、施工要求越來越高的形勢下應(yīng)運(yùn)而生的。隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，人們對生活的要求越來越高，許多處于城市中心位置的老城區(qū)普遍存在著管道老化、基礎(chǔ)設(shè)施不夠完善等問題，迫切需要進(jìn)行市政工程改造，而且這部分改造項(xiàng)目在當(dāng)前的市政工程項(xiàng)目中占有很大的比重。而當(dāng)要在城市中心區(qū)域或者人流量多的街區(qū)進(jìn)行給排水管道施工時，具有“非開挖”等施工優(yōu)點(diǎn)的頂管鋪設(shè)技術(shù)就成為市政工程施工企業(yè)的首選。另外，在市政施工中常常會遇到一些文物古跡或歷史文化遺址，這些具有特殊文化意義和歷史價值的古跡遺址通常會被保留下來，而無法進(jìn)行遷移或者不允許開挖拆遷，這個時候就要考慮運(yùn)用頂管技術(shù)進(jìn)行管線的改造施工。

2 給排水管道施工中頂管技術(shù)的應(yīng)用

在給排水管道施工過程中，管道直徑大于500mm時，同時在施工現(xiàn)場無法采用明溝開挖的形式進(jìn)行管道敷設(shè)、管道敷設(shè)沿線無其他建筑基礎(chǔ)，即可采用頂管施工技術(shù)。土壓式的平衡頂管機(jī)和泥土式平衡頂管機(jī)能夠有效平衡地下水，能夠較好應(yīng)對淤泥質(zhì)和流沙質(zhì)地層。此外，頂管施工可以連續(xù)進(jìn)行頂進(jìn)作業(yè)，具有較高的施工效率；施工人員無需進(jìn)入地下管道，具有較高的安全性。

2.1 頂管施工的前期準(zhǔn)備

（1）現(xiàn)場平面布置平面總體布置包括起重設(shè)備、自動控制室、料具間、管片堆場、拌漿棚及拌漿材料堆場、注水系統(tǒng)、棄土坑的布置等。始發(fā)工作井內(nèi)安裝發(fā)射架、頂管機(jī)、前頂鐵、主推千斤頂、反力架等頂進(jìn)設(shè)備，工作井邊側(cè)設(shè)置下井扶梯供施工人員上下。

（2）頂管機(jī)進(jìn)、出洞處以及后靠土體加固為確保頂管機(jī)出洞的絕對安全，需對后靠土體及進(jìn)、出洞區(qū)域土體進(jìn)行高壓旋噴樁加固。為防止頂管機(jī)進(jìn)、出預(yù)留洞導(dǎo)致泥水流失，并確保在頂進(jìn)過程中壓注的觸變泥漿不流失，必須在工作井安裝洞口止水裝置。

（3）頂管施工的工藝頂管施工又稱為頂進(jìn)法施工，是指利用頂進(jìn)設(shè)備將預(yù)制的箱形或圓形構(gòu)造物逐漸頂入路基，以構(gòu)成立體交叉通道或涵洞的施工方法。頂管施工需先在確定的管段之間設(shè)置工作井和接收井，然后在工作井內(nèi)安裝推力設(shè)備將導(dǎo)軌上的頂管機(jī)頭推入土體，由機(jī)頭導(dǎo)向，將預(yù)制的鋼筋混凝土管向前頂進(jìn)，前端土體通過工作井運(yùn)出，最后完成管道鋪設(shè)。

2.2 頂管技術(shù)施工中頂進(jìn)管的選擇

2.2.1 頂管長度的選擇

給排水施工過程中，選擇頂管的長度對于工程的控制性和經(jīng)濟(jì)效益都具有重大影響。在垂直推頂?shù)那闆r下，固然使用較長的頂管可以取得較好的施工效果，但由于長度逐漸增加，容易導(dǎo)致頂進(jìn)路線同原定頂進(jìn)路線產(chǎn)生偏差，而難以進(jìn)行恢復(fù)；頂管長度較短時，在頂管施工的頂進(jìn)過程中，容易將鋼管擠入周圍的土層中，導(dǎo)致頂進(jìn)線路彎曲，無法確保頂管頂進(jìn)的控制性。因此，為確保管道敷設(shè)工程質(zhì)量，科學(xué)、合理選擇頂進(jìn)管道的長度是重要基礎(chǔ)。一般情況下，可以根據(jù)管口直徑來制定頂管長度，具體為：頂進(jìn)管道長度和頂管直徑的比值等于或超過2.1時，選擇長管；頂進(jìn)管道長度和頂管直徑的比值等于1.15時，選擇標(biāo)準(zhǔn)長度的頂進(jìn)管；頂進(jìn)管道長度和頂管直徑的比值小于或等于1.1時，選擇短管。

2.2.2 頂進(jìn)管直徑的選擇

要根據(jù)施工需要和工程性質(zhì)來確定頂進(jìn)管的直徑，根據(jù)頂進(jìn)管所承受的壓力來確定頂進(jìn)管的厚度和配筋及外徑。由于管道敷設(shè)施工時，需要挖土工人的密切配合，因此一般情況下需要選擇直徑為500mm以上的頂進(jìn)管。頂管施工技術(shù)給排水管道施工中，采用頂管施工技術(shù)時需要在管道分段之間設(shè)置作業(yè)井和接收井，采用頂進(jìn)機(jī)械設(shè)備將預(yù)制構(gòu)造物逐步頂進(jìn)路基形成涵洞、交叉通道。推動相關(guān)設(shè)備安裝在作業(yè)井中，推動頂管機(jī)頭進(jìn)入路基，利用頂管機(jī)機(jī)頭引導(dǎo)管材緩慢向前推進(jìn)，通過作業(yè)井將多余土方排除至路面，完成給排水管道敷設(shè)工作。

2.2.3 頂管井施工

頂管井主要分為作業(yè)井和接收井。頂管井一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，分為單孔井和單排孔井。單排孔井主要為矩形、單孔井為圓形、矩形和正方形。圓形的頂管井受力效果最為理想，而矩形的單排孔井受力較差。在管道敷設(shè)工程施工過程中，需要根據(jù)實(shí)際情況來布置接收井和作業(yè)井。

2.3 頂管施工技術(shù)的施工工序

2.3.1 穿 墻

穿墻是將穿墻悶板打開，使用管推工具推出井外，從而安裝有效的止水裝置。在穿墻施工過程中，為了確保良好的止水效果，需要利用粘土和水泥混合后形成強(qiáng)度不是很高的填充物填充到穿墻管中，穿墻前在墻管外進(jìn)行注漿加固操作，確保穿墻管周圍土層的強(qiáng)度。打開悶板后，要立即進(jìn)行工具管的推進(jìn)工作，并同時做好止水工作。一般可以采用法蘭加壓板的止水方法，此外也可采用夯實(shí)過的紙筋粘土作為填充物。

2.3.2 頂管出洞

頂管出洞發(fā)生在頂管設(shè)備進(jìn)入土層之后，是頂管施工過程中的重要工序。由于在頂管頂進(jìn)過程中，容易出現(xiàn)管線偏移等情況，因此需要在工具管下設(shè)置一個支撐。要隨時留意工具用管的調(diào)零，及時糾正工具管的下跌或偏移。

2.3.3 注漿減小阻力

為了降低頂進(jìn)管頂進(jìn)阻力、緩解頂管過程中出現(xiàn)的地面下沉問題，需要在壓住觸變泥漿而在管道附件形成保護(hù)層。施工過程中，頂管頂進(jìn)的同時，完成頂進(jìn)機(jī)頭尾部的注漿工作，同時為了滿足泥漿損耗，需要在混凝土管道合適的位置進(jìn)行補(bǔ)漿操作。

2.3.4 頂管校正

給排水管道頂管施工過程中，經(jīng)常容易出現(xiàn)頂管偏離軸線的問題，出現(xiàn)此類問題需要及時對頂管進(jìn)行校正。頂管校正操作具體方法為：采用校正千斤頂?shù)亩瞬孔呦蜻M(jìn)行修訂，通過小角度、緩慢修正，將偏離的管線恢復(fù)到預(yù)定頂進(jìn)位置上，進(jìn)而按照預(yù)定頂進(jìn)路線進(jìn)行管道頂進(jìn)施工。

3 結(jié) 語

在給排水管道施工中，頂管施工技術(shù)具有多種優(yōu)勢。從根本上改變了城市管網(wǎng)亂挖現(xiàn)象。頂管施工具有較好的社會效益和較低的施工成本，不會給施工場地造成較大破壞，施工范圍較小，對周圍環(huán)境影響較小，對城市給排水工程施工具有重要作用。

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