任廣林 張 杰

(1.濰坊市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院;2.濰坊華盛工程咨詢有限公司,山東 濰坊 261000)

0 引言

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展下，市政給排水系統(tǒng)趨于完善，其作為一項(xiàng)民生最重要、最基礎(chǔ)的設(shè)施，直接關(guān)系到社會(huì)的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)的提升，能夠?yàn)榘傩仗峁┏渥愕乃Y源，同時(shí)還能有效提升城市防洪排污功能。頂管技術(shù)是一種非開挖施工方法，在市政給排水管道施工中具有重要作用。由于其具有不開挖的優(yōu)勢，能夠有效處理各種復(fù)雜地形，不管是平原地區(qū)還是山區(qū)都可以使用，能夠有效減少材料應(yīng)用以及對(duì)周圍環(huán)境的破壞，而且也不會(huì)影響市政交通的正常運(yùn)行，是一種較為穩(wěn)定、可靠、高效的施工技術(shù)。

1 頂管技術(shù)的優(yōu)勢

1.1 施工效率高

市政給排水管道工程的施工建設(shè)，通常是在敷設(shè)管道的區(qū)域進(jìn)行大面積挖掘，將管道置于其中，做好連接安裝與固定工作后進(jìn)行土方回填操作，最后壓實(shí)路面， 恢復(fù)原本路面形態(tài)。在這個(gè)過程中，市政給排水管道工程的建設(shè)周期較長，工作內(nèi)容較多，情況復(fù)雜，各種因素都會(huì)危害工程建設(shè)安全性，影響施工質(zhì)量。 采用頂管技術(shù)，上述大面積挖掘工作就可以省略，只需要挖掘下方頂進(jìn)設(shè)備的工作井就可以，然后應(yīng)用頂進(jìn)設(shè)備將管道頂進(jìn)到規(guī)劃的位置，同時(shí)這種技術(shù)也不會(huì)受到環(huán)境、 天氣等因素的影響，施工效率較高。

1.2 交通影響小

我國城市化進(jìn)程不斷加快，多數(shù)城市在幾十年的發(fā)展下已經(jīng)形成較大規(guī)?；A(chǔ)。為了確保城市的有效運(yùn)行，各種管網(wǎng)不斷完善，使其幾乎已經(jīng)占據(jù)了整個(gè)城市的地下空間。然而，任何事物都有保質(zhì)期，地下管道也不例外，在長時(shí)間應(yīng)用下會(huì)出現(xiàn)腐蝕、滲漏等問題，這種情況下就需要及時(shí)更換管道[1]。假如按照一般性大規(guī)模開挖再敷設(shè)管道的方式，會(huì)在很大程度上影響市政交通，因此需要對(duì)施工道路進(jìn)行圍擋，地面工程交通、市民出行路線等都需要調(diào)整，進(jìn)而導(dǎo)致城市的運(yùn)轉(zhuǎn)效率降低。與之相比，頂管技術(shù)的應(yīng)用就較為靈活，選擇一個(gè)不會(huì)對(duì)交通造成太大影響的區(qū)域進(jìn)行工作坑開挖，對(duì)這一小區(qū)域進(jìn)行隔離，做好相關(guān)防護(hù)隔斷措施，就可以進(jìn)行地下管道網(wǎng)線的更換作業(yè)，交通影響較小。

1.3 環(huán)境破壞小

一般應(yīng)用的管道施工方式還會(huì)對(duì)市政環(huán)境造成嚴(yán)重的影響，比如開挖式技術(shù)，土方挖掘面積較大，要對(duì)管道施工所有區(qū)域進(jìn)行圍擋，會(huì)嚴(yán)重影響市容，而且暴露面積較大，塵土相對(duì)較多，遇到大風(fēng)天氣時(shí)塵土?xí)教庯w揚(yáng)，污染空氣質(zhì)量。同時(shí)，施工也會(huì)產(chǎn)生較多的垃圾和施工痕跡，影響原本干凈、整潔的城市環(huán)境。另外，工程周期較長，長時(shí)間的開挖工作會(huì)造成嚴(yán)重的噪聲污染，假如工程周圍為居民地，在居民住房樓層增高的情況下，這種噪聲也會(huì)更加嚴(yán)重，對(duì)城市居民的正常生活與休息造成影響。而頂管技術(shù)的應(yīng)用，施工周期較短，開挖面積小，對(duì)環(huán)境造成的破壞也相對(duì)較小[2]。

2 工程概況

為了研究頂管技術(shù)在市政給排水管道施工中的應(yīng)用， 本文選擇某一工程進(jìn)行頂管技術(shù)的應(yīng)用研究，從施工準(zhǔn)備、工作井、接收井、頂管選擇、頂進(jìn)過程以及頂管防水等進(jìn)行具體的應(yīng)用研究，從而發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢。

本文選擇的工程為某市政的排水管道工程，工程位于市區(qū)某大道北側(cè)，在排水管道的北側(cè)分別是輸水、污水管道以及高壓線，南側(cè)分別是配水、污水管道，與居民住宅臨近，工作面積較小。因此，本工程在進(jìn)行管道施工的過程中針對(duì)部分管線應(yīng)用頂管施工技術(shù)，管線總長度為230m。

3 頂管技術(shù)在市政給排水管道施工中的應(yīng)用

3.1 施工前準(zhǔn)備工作

在將頂管技術(shù)應(yīng)用到市政給排水管道工程中時(shí)，第一要做的就是做好施工前的準(zhǔn)備工作，這與后期工程能否順利開展有著直接的關(guān)系。 因此，需要在正式施工之前，完成施工各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，包括資源、人員等。首先，相關(guān)工作人員要深入到施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地勘察， 了解工程周圍情況，獲取當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)情況， 結(jié)合勘察的結(jié)果設(shè)計(jì)施工方案，然后深入到施工現(xiàn)場進(jìn)行方案復(fù)核， 結(jié)合實(shí)際情況對(duì)設(shè)計(jì)施工方案進(jìn)行調(diào)整，及時(shí)將施工區(qū)域的垃圾、障礙等清理干凈[3]。其次，準(zhǔn)備頂管施工過程中需要應(yīng)用到各種材料、 設(shè)施以及工作人員，其中應(yīng)用的施工設(shè)施較多， 主要為頂進(jìn)設(shè)備、測量設(shè)備、糾偏設(shè)備以及其他施工用到的設(shè)施，如穿墻止水環(huán)、刀盤、中繼器等，使用的材料主要是頂進(jìn)管道，包括鋼筋混凝土頂管、鋼管頂管等，頂管類別也較多，根據(jù)口徑的大小分為大、中、小、微四種型號(hào)，其中大頂管的直徑超過2 000mm，中頂管的直徑在1 200～1 800mm之間，小頂管的直徑在800～1 000mm，微型口徑主要是Ф800mm以下。

在本文研究的案例中，相關(guān)工作深入到施工區(qū)域?qū)Φ刭|(zhì)情況進(jìn)行勘察，了解施工現(xiàn)場、周圍環(huán)境等情況，制定施工方案，然后由相關(guān)單位，包括設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等單位對(duì)方案進(jìn)行審核，進(jìn)而明確最終的施工方案，即設(shè)置8個(gè)直徑為8 000mm的工作井，采用鋼管頂管，設(shè)置四個(gè)中繼間。

3.2 工作井

頂管技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵在于工作井位置的設(shè)置，在正式施工之前，要利用測量儀器明確工作井的具體位置，然后對(duì)施工所需工具、設(shè)備等進(jìn)行安裝。工作井設(shè)置的目的在于減少施工過程對(duì)周圍建筑、設(shè)施造成的影響，將工作井封閉式保護(hù)作用發(fā)揮出來，切實(shí)保障頂管作業(yè)效率。在位置安排上，要對(duì)頂管長度、周圍環(huán)境、建筑等情況進(jìn)行科學(xué)合理的安排。一般給排水管道施工的工作坑平面應(yīng)該是矩形的，要考慮工程實(shí)際情況確保開挖的深度，同時(shí)應(yīng)用混凝土材料和框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行支護(hù)，確保工作井作業(yè)全過程的安全性和穩(wěn)定性。本文案例研究中，四個(gè)中繼間的兩端均設(shè)置工作井，直徑為8 000mm。

3.3 接收井

在市政給排水管道施工過程中，設(shè)置工作井之后需要設(shè)置與之對(duì)應(yīng)的接收井。與工作井一樣，接收井的平面也是矩形的，工作井的長度一般以能夠確保頂管機(jī)頭完全取出為標(biāo)準(zhǔn)，參考機(jī)頭的長度設(shè)置接收井長邊的長度。同時(shí)，還可以在管道彎折位置也設(shè)置接收井，形狀一般為圓形，長度標(biāo)準(zhǔn)也是參考機(jī)頭長度。一般接收井較深，需要進(jìn)行支護(hù)保護(hù)，應(yīng)用鋼板框架結(jié)構(gòu)，以免出現(xiàn)塌陷情況[4]。

3.4 頂管選擇

這一環(huán)節(jié)是整個(gè)管道工程建設(shè)的核心，頂管選擇的質(zhì)量會(huì)直接影響到后期管道的應(yīng)用質(zhì)量。在工作井、接收井等工作完成之后，需要進(jìn)行相關(guān)設(shè)備的安裝工作，進(jìn)而選擇好頂管，應(yīng)用頂管設(shè)備實(shí)施頂進(jìn)操作。

需要注意的是，頂管機(jī)的選擇要嚴(yán)格按照工程建設(shè)要求和方案，確保頂管長度、管徑、厚度等均符合工程建設(shè)需求。在頂管技術(shù)應(yīng)用中，設(shè)計(jì)人員、施工人員都要意識(shí)到頂管長度會(huì)對(duì)實(shí)際施工造成的影響。一般情況下，頂管長短會(huì)直接與施工成本掛鉤，過長過短都是不合理的，在頂管長度較長時(shí)，盡管可以減少頂進(jìn)的次數(shù)，但是頂進(jìn)摩阻力會(huì)增加，而且積累的偏差會(huì)更大，需要在地表沉降監(jiān)控中進(jìn)行仔細(xì)核對(duì)，糾正偏差[5]。因此，要考慮到工程施工環(huán)境土質(zhì)情況和施工條件，合理設(shè)置頂進(jìn)長度，保證頂進(jìn)效率，從而減少偏差。

3.5 頂進(jìn)施工

在頂管技術(shù)應(yīng)用的過程中，要確保施工管線中心與周圍建筑邊緣之間距離的安全性，以免在施工挖掘和頂進(jìn)過程中產(chǎn)生壓力，致使周圍建筑出現(xiàn)不規(guī)則沉降、地面開裂等情況。對(duì)此，這種因素影響下，就要合理應(yīng)用頂進(jìn)設(shè)備，應(yīng)用對(duì)等的鋼板樁，確保頂管設(shè)備可以按照管道敷設(shè)路線進(jìn)行頂進(jìn)工作，從工作井進(jìn)洞，從接收井出洞。在出洞之后，要立即將轉(zhuǎn)封門、鋼板樁等拆除，以免在頂進(jìn)期間出現(xiàn)頂管和頂管機(jī)同時(shí)倒退的情況[6]。

第一，設(shè)置機(jī)頭。機(jī)頭就是頂管設(shè)備的導(dǎo)頭，是土方掘進(jìn)的基礎(chǔ)設(shè)備，可以根據(jù)設(shè)定好的方向、角度、距離等實(shí)施挖掘工作，打開通路之后，帶動(dòng)管道前進(jìn)。同時(shí)，設(shè)置機(jī)頭還能起到糾偏的效果，以免管道前方土方出現(xiàn)塌陷等情況。另外，機(jī)頭的設(shè)置還與松土運(yùn)動(dòng)方式有一定的關(guān)聯(lián)，常用水力法和機(jī)械法兩種，前者是采用水泥漿罐，后者則是主要利用螺旋輸送機(jī)或帶式輸送機(jī)。挖土的流程包括人工或機(jī)械開挖、擠壓、水沖、抽吸等四個(gè)步驟，一般在頂管頂進(jìn)的過程中，頂尖處受到的阻礙壓力較大，為了有效消除這種壓力，避免頂管環(huán)節(jié)地面下沉問題的出現(xiàn)，需要在將觸變泥漿壓住之后，在管道的附件周圍創(chuàng)造出一個(gè)保護(hù)層，對(duì)頂尖進(jìn)行保護(hù)。

第二，穿墻。這一操作是在打開穿墻門板之后，在管推工具的作用下，將頂管設(shè)備推出到接收井外，從而安全止水裝置，以免出現(xiàn)滲漏的情況。具體操作可以在穿墻之前，在外部增加水泥混凝土等材料進(jìn)行加固[7]。

第三，頂管出洞。這一操作是頂管設(shè)備穿墻之后的工作內(nèi)容， 在具體實(shí)施時(shí)，施工人員要在工具管的下方設(shè)置一個(gè)支撐力量，比如千斤頂?shù)龋@樣一來能夠有效支撐，以免出現(xiàn)推進(jìn)偏位問題。同時(shí)，在施工期間，施工人員要注意工作用管狀況，若存在偏位等問題則需要立即補(bǔ)救， 對(duì)偏移或下沉問題進(jìn)行有效處理。

第四，測量頂管與偏移處理。測量頂管主要包括頂管中線位置、工作井深度、頂進(jìn)中線位置及高程、管道軌道安全等，根據(jù)工程施工需求，要每頂進(jìn)一段距離就要進(jìn)行一次測量，一般為1m左右，在校正時(shí)，也要每頂進(jìn)一次進(jìn)行一次測量。在偏差校正中，施工人員之間要相互配合，頂管校正工作的實(shí)施會(huì)受到多種因素的影響，如頂進(jìn)力量、土層質(zhì)量、管道連接形式等，但是也易出現(xiàn)中線偏移的問題[8]。因此，就要合理應(yīng)用工具管和挖土等校正方式，及時(shí)處理偏差問題。

3.6 頂管防水

在頂管技術(shù)應(yīng)用的過程中，防水工作必不可少，這不僅關(guān)系到施工質(zhì)量，還直接影響施工的安全性和可靠性，在管道順利出洞方面也有一定的作用。在施工之前，要根據(jù)工程所在位置明確防水規(guī)劃，結(jié)合施工狀況不斷調(diào)整[9]。由于管道施工是在地下進(jìn)行，土壤中含水量較大，而且還會(huì)有地下水的存在，對(duì)此就要做好管道防水工作。在本工程案例中，應(yīng)用的頂管防水技術(shù)主要是鋼板壓緊，防水效果較高，而且還能保證管道內(nèi)的安全性。

4 結(jié) 語

總之，市政給排水管道工程建設(shè)過程中，頂管技術(shù)的應(yīng)用有著較多的優(yōu)勢，施工效率較高，不會(huì)對(duì)交通產(chǎn)生太大的影響，而且環(huán)境破壞小，這是一種具有經(jīng)濟(jì)性、便捷性的施工技術(shù)，適用于給排水管道施工，同時(shí)還能有效減少成本投入。本文在研究過程中，選擇某一市政給排水管道工程為例進(jìn)行探索，從施工前準(zhǔn)備工作、工作井、接收井、頂管選擇、頂進(jìn)施工、頂管防水等方面對(duì)頂管技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行深入探索。但是該技術(shù)在應(yīng)用過程中也有很多要注意的方面，需要施工單位、設(shè)計(jì)單位提高重視程度，切實(shí)保障施工安全，提升頂管技術(shù)應(yīng)用效果，最終保證給排水管道的質(zhì)量。