淺談排水管道頂管施工技術(shù)

李桂梅

【摘 要】本文首先介紹了排水管道頂管施工中如何進(jìn)行鋼管的選擇，然后闡述了排水管道頂管施工技術(shù)，最后探討了頂管施工的質(zhì)量控制措施。

【關(guān)鍵詞】頂管施工；技術(shù)

1.鋼管的選材

大口徑、長距離的頂管施工，一般頂進(jìn)力都非常大。在選用管材時(shí)，一方面要求所選管材軸向抗壓強(qiáng)度要大：另一方面，所選管材在頂進(jìn)過程中不會(huì)額外地增加阻力。鋼管與混凝土管相比較就有這些優(yōu)勢(shì)。

1.1軸向抗壓強(qiáng)度大

常用的混凝土管的抗壓強(qiáng)度為13MPa-17.5MPa；而鋼管的抗壓強(qiáng)度則可達(dá)Z10MPa；因此，在長距離頂管中，從抗壓強(qiáng)度來講應(yīng)首先選用鋼管。

1.2斷面面積小、自重輕、外壁摩阻力小

鋼管管壁的斷面只有同口徑混凝土管管壁的21.3%左右，頂進(jìn)過程中端阻力較?。煌瑫r(shí)，因同長度同口徑的鋼管比混凝土管輕，且表面摩阻力小，在頂進(jìn)過程中所要克服的自重力及摩阻力也小，對(duì)長距離頂管比較有利。

1.3直線性好，不會(huì)增加額外的阻力

因混凝土管為柔性連接，在頂進(jìn)過程中極易發(fā)生軸線彎曲變形，從而使摩阻力成倍增長。導(dǎo)致總頂進(jìn)力的大幅提高，進(jìn)而影響到中繼接力環(huán)數(shù)量的增加，這不但影響到施工頂進(jìn)速度，而且也會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。而鋼管為剛性連接，在這方面存在的問題較小。

2.頂管施工工藝

2.1頂進(jìn)用管

頂管掘進(jìn)機(jī)是頂管用的主要設(shè)備，是決定頂管成敗的關(guān)鍵所在，它總是安放在所頂管道的最前端。在手掘式頂管施工中是不用頂管掘進(jìn)機(jī)而只用一只工具管。不管哪種形式，頂管掘進(jìn)機(jī)的功能都是取土和確保管道頂進(jìn)方向的正確性。鋼筋混凝土管是頂管中使用得最多的一種管材。按它的生產(chǎn)工藝可分為離心管、立式振搗管和懸輥管三大類，按其接口形式可分企口（丹麥管）、平接口（T 型）和 F 型接口三種。在鋼筋混凝土管中，還有采用玻璃纖維進(jìn)行加強(qiáng)的管道和用鋼板進(jìn)行加強(qiáng)的管道。單管節(jié)的頂進(jìn)管是鋼管，它的接口都是焊接成的，施工完工以后變成一根剛性較大的管道。

2.2土壓力控制

在頂管開始徐徐推進(jìn)后，刀盤前的土壓力便會(huì)慢慢上升，當(dāng)土壓力升到大于控制土壓力P時(shí)，停止推進(jìn)，刀架回縮，減小切削土量。只要把推進(jìn)速度調(diào)節(jié)到與排土量相符，則可保持土壓力為恒值。但在實(shí)際推進(jìn)過程中，不可能完全處于上述理想狀態(tài)，如推進(jìn)速度快于排土速度，操作上采取推推停停，間斷式向前推進(jìn)。

2.3輸土裝置

輸土裝置隨頂進(jìn)方式的不同而不同。在手掘式頂管中，大多采用手推車出土；在土壓平衡式頂管中，有蓄電池拖車、砂泵等方式出土；在泥水平衡式頂管中，都采用泥漿泵和管道輸送泥水。

2.4淺層頂管時(shí)土體移動(dòng)的分析計(jì)算

由于大直徑頂管施工時(shí)在地下開挖引起卸載，雖然后續(xù)管節(jié)起到支撐作用，但開挖時(shí)開挖面四周的土體因應(yīng)力松弛已向開挖面和隧洞空間膨脹，仍會(huì)引起地層損失。以前有學(xué)者認(rèn)為，對(duì)于粘性土，可近似地認(rèn)為所有的地層損失均表現(xiàn)為地面沉降。但從軟土地層頂管工程的實(shí)踐看，土體的移動(dòng)形式是復(fù)雜的，其運(yùn)動(dòng)既有豎向分量（沉降或隆起），也有水平分量，其中水平分量包括土體沿頂管軸線方向的運(yùn)動(dòng)。

2.5地面起吊設(shè)備

地面起吊設(shè)備最常用的是門式行車，它操作簡便、工作可靠，不同口徑的管道應(yīng)配不同噸位的行車。它的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)移過程中拆裝比較困難。汽車式起重機(jī)和履帶式起重機(jī)也是常用的地面起吊設(shè)備。它們的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)移方便、靈活。

2.6測(cè)量和校正系統(tǒng)

頂管過程中，每隔一定時(shí)間（一般是每頂進(jìn) 1m）應(yīng)測(cè)量標(biāo)高和中心線一次。發(fā)現(xiàn)偏差時(shí)，除及時(shí)校正外，還應(yīng)每頂進(jìn)一個(gè)行程后，正式測(cè)量校正一次。使用得最普遍的測(cè)量裝置是經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀。經(jīng)緯儀用來測(cè)量管道的左右偏差，水準(zhǔn)儀用來測(cè)量管道的高低偏差。在機(jī)械式頂管中，大多使用激光經(jīng)緯儀，即在普通經(jīng)緯儀上加裝一個(gè)激光發(fā)射器，激光束打在掘進(jìn)機(jī)的光靶上，觀察光靶上光點(diǎn)的位置就可判斷管的上下和左右偏差。當(dāng)管的偏差超過允許值時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采用校正千斤頂?shù)确椒ㄟM(jìn)行校正。頂進(jìn)過程中出現(xiàn)中心偏差土 1gmm或高程偏差士 1lmm。及有偏差趨勢(shì)應(yīng)及時(shí)糾偏。糾偏用調(diào)整部分內(nèi)統(tǒng)一布置在一個(gè)斷面上的4個(gè)可調(diào)式千斤頂調(diào)正機(jī)頭，通過控制各方位的千斤頂?shù)纳炜s，調(diào)整工具管刃角走向?qū)崿F(xiàn)的。

2.7注漿系統(tǒng)

注漿系統(tǒng)由拌漿、注漿和管道三部分組成。拌漿是把注漿材料兌水以后再攪拌成所需的漿液。注漿是通過注漿泵來進(jìn)行的，它可以控制注漿的壓力和注漿量。管道分為總管和支管，總管安裝在管道內(nèi)的一側(cè)。支管則把總管內(nèi)壓送過來的漿液輸送到每個(gè)注漿孔去。注漿壓力的大小和穩(wěn)定性會(huì)對(duì)土體的移動(dòng)有影響。如果注漿壓力過大，會(huì)對(duì)管道周圍的土體造成擠壓，使土體發(fā)生側(cè)向位移和地面隆起現(xiàn)象：如果注漿壓力過小，則漿液無法順利地填補(bǔ)管道與周圍土體之間的空隙，無法形成泥漿套，不能達(dá)到注漿的預(yù)期效果。同時(shí)，注漿壓力不穩(wěn)定，則會(huì)對(duì)土體產(chǎn)生擾動(dòng)，破壞土體的結(jié)構(gòu)，從而引起沉降，尤其是后期的固結(jié)沉降。

2.8供電及照明系統(tǒng)

頂管施工中常用的供電方式有兩種：在距離較短和口徑較小的頂管中，一般采用直接供電。如動(dòng)力電用 380V，則由電纜直接把 380V 電輸送到掘進(jìn)機(jī)的電源箱中。另一種是在口徑比較大而且頂進(jìn)距離又比較長的情況下，把高壓電輸送到掘進(jìn)機(jī)后的管道中，然后由管道中的變壓器進(jìn)行降壓，降至 380V 再把 380V 的電送到掘進(jìn)機(jī)的電源箱中去。高壓供電的好處是損耗少，但高壓供電危險(xiǎn)性大，要做好用電安全工作和采取各種有效的防觸電、漏電措施。照明也有低壓和高壓兩種，若管徑大的，照明燈固定時(shí)一般采用 220V 電源。

2.9通風(fēng)與換氣系統(tǒng)

通風(fēng)與換氣是長距離頂管中不可缺少的一環(huán)，否則可能發(fā)生缺氧或氣體中毒現(xiàn)象。頂管中的換氣應(yīng)采用專用的抽風(fēng)機(jī)或者鼓風(fēng)機(jī)。通風(fēng)管道一直通到掘進(jìn)機(jī)內(nèi)，把混濁的空氣抽離工作井，然后讓新鮮空氣自然地補(bǔ)充。

3.質(zhì)量保證措施

（1）制定嚴(yán)格的質(zhì)量管理制度并進(jìn)行定期的檢查，確保施工質(zhì)量

（2）在頂進(jìn)施工過程中，必須合理安排施工人員，確保24h日夜連續(xù)施工。

（3）所有管節(jié)質(zhì)量、接口焊接質(zhì)量必須符合規(guī)定質(zhì)量要求，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)附有產(chǎn)品的合格證明，并逐一進(jìn)行外觀檢查。不合格的不能使用。

（4）建立完整的施工管理質(zhì)量檢查體系，進(jìn)行定期和不定期的質(zhì)量檢查，每月二次定期召開質(zhì)量會(huì)議，并做好記錄。

（5）測(cè)量糾偏是頂進(jìn)中的控制關(guān)鍵，必須貫徹勤測(cè)微糾的原則，一是對(duì)應(yīng)測(cè)量兩組糾偏千斤頂行程的差值不能大于50mm，二是經(jīng)常檢查機(jī)頭內(nèi)的坡度儀，以確保機(jī)頭頂進(jìn)的軸線符合設(shè)計(jì)軌跡。

（6）在頂進(jìn)注漿過程中，認(rèn)真做好壓入量、壓漿壓力和壓漿點(diǎn)位的原始記錄。交接班時(shí)應(yīng)交清本班的測(cè)量記錄及管道軌跡的糾偏趨向。每個(gè)頂程結(jié)束后必須全面復(fù)測(cè)、繪制管道頂進(jìn)軌跡圖（含高程、方向、頂力曲線），并山施工質(zhì)檢人員檢查復(fù)核。

（7）施工前必須向各施工班組進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底，確保施工人員對(duì)質(zhì)量的監(jiān)控。

4.結(jié)語

以上是對(duì)排水管道頂管施工技術(shù)的探討，這些技術(shù)的良好運(yùn)用，不僅確保了頂管施工的工程質(zhì)量，還改變了城市管道亂挖的現(xiàn)象，保護(hù)了環(huán)境，節(jié)約了成本，最終取得了提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙重效果。施工單位應(yīng)嚴(yán)格管理，精細(xì)施工，努力探索新的施工工藝和施工方法，為頂管施工技術(shù)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王峰.頂管技術(shù)在泵站出水管道施工中的應(yīng)用[J].城市道橋與防洪，2006，（2）：22-23.

[2]給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)程[S].中華人民共和國建設(shè)部發(fā)布，1997.