非開挖頂管工藝在市政排水工程中的應(yīng)用

顏培育

摘 要：在市政排水工程中，非開挖的頂管施工技術(shù)在較大管徑管道施工中被廣泛應(yīng)用。該技術(shù)能夠有效地降低管道施工對附近建筑筑物和道路、原有地下管網(wǎng)的影響。本文介紹了非開挖頂管（密封型）與傳統(tǒng)明挖施工的對比，并結(jié)合工程實(shí)例對市政排水工程中的非開挖敷管技術(shù)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：非開挖；頂管工藝；排水管線

非開挖技術(shù)自60年代初開始在西方發(fā)達(dá)國家興起，現(xiàn)已成為一項(xiàng)政府支持、社會提倡、企業(yè)參與的新技術(shù)。非開挖技術(shù)是管道施工技術(shù)的一次革命?，F(xiàn)如今城市地下管道比較復(fù)雜、周邊建筑也越來越多，給市政排水工程施工帶來了一定的影響，這種情況下研究與孕育出的非開挖頂管施工技術(shù)，對周圍交通影響有限、減少環(huán)境破壞、施工周期短、節(jié)約成本，具有非常高的應(yīng)用價值。

1 非開挖拉管施工技術(shù)與明挖開槽埋管法之間的比較

1.1 施工成本

從施工成本角度考慮，明挖開槽埋管施工方法在埋深較大的排水管道施工中，會涉及較大的地基處理費(fèi)用、基坑支護(hù)費(fèi)用、機(jī)械挖土費(fèi)用、道路及園林恢復(fù)等方面的費(fèi)用，要比非開挖技術(shù)投入的成本高?？梢?，對于埋深較大的管道施工，非開挖技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益要比挖槽埋管施工技術(shù)高。

1.2 施工質(zhì)量

目前使用較多的頂管機(jī)大致分為泥水平衡式頂管機(jī)與土壓平衡式頂管機(jī)。無論使用哪種頂管機(jī)械，都能減少管道施工過程中對周圍土體的擾動，管道施工后無沉降影響。而明挖開槽埋管施工，對地基處理，管道回填等各個工序的要求較高，質(zhì)量控制難度較大。

1.3 施工工期

采用傳統(tǒng)挖槽技術(shù)進(jìn)行施工，由于施工工序較多、挖土開方工程量大、土層回填作業(yè)量大等，使其具有較長時間的工期。同時，在道路反復(fù)挖土施工的過程中容易造成交通擁堵，影響到地上或地下建筑設(shè)施的完好度和正常使用。而非開挖技術(shù)卻可以在一定程度上減少或杜絕這些問題的發(fā)生。

1.4 對周邊環(huán)境及交通的影響

在傳統(tǒng)挖槽施工工藝中，需要對管道沿線進(jìn)行大規(guī)模開挖，對周邊環(huán)境及交通影響較大。而非開挖頂管施工僅需工作井及接收井處開挖。

2 非開挖頂管技術(shù)在某市政排水施工中應(yīng)用

某市政排水管線采用頂管施工，管徑2600mm，管道埋深為10～16m。因排水管線距河道距離近，地下水位高，地下水豐富，周邊建筑物較多，要求高精度嚴(yán)格控制施工，保證周邊建筑物安全。另外，主管穿越多座橋梁，穿越橋梁時施工同樣要求高精度嚴(yán)格控制施工，保證周邊建筑物安全。因此本工程施工要求嚴(yán)格，施工難度大，對頂管施工工藝的選擇要求可靠、高效、適用。針對本工程，推薦采用泥水式平衡式頂管機(jī)頂管施工方法。為保證工程項(xiàng)目施工的完善和成功，在實(shí)際施工過程中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)施工規(guī)范以及設(shè)計(jì)的要求，保證各施工工種以及施工崗位的責(zé)任明確、完善配合，建立起施工中的協(xié)調(diào)機(jī)制，同時還應(yīng)制定相應(yīng)的應(yīng)急方案。

2.1 測量放樣與井下、地面設(shè)備安裝

測量放樣主要是頂管軸線、設(shè)備安裝標(biāo)高等內(nèi)容，通過確定井下投點(diǎn)、后視點(diǎn)之精度，來有效控制頂管的軸線放樣精度。對于井下設(shè)備安裝而言，其主要是指人行梯、導(dǎo)軌、出口器、千斤頂、后背墻以及各種管線和測量支架安裝。井下設(shè)備安裝過程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照測量測放之軸線，進(jìn)行具體的操作。同時，還要盡量可能少地安裝軸線，避免標(biāo)高人為誤差的發(fā)生。地面設(shè)備安裝，主要是起吊設(shè)備、主頂泵站、發(fā)電機(jī)與電纜、泥泵站以及辦公室和倉庫布設(shè)。安裝過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，合理布置并注意避開頂管軸線。

2.2 頂管機(jī)下井與出洞

頂管機(jī)經(jīng)起吊設(shè)備起吊放入已經(jīng)安裝好了的導(dǎo)軌之上，安裝臨時千斤頂并接通與頂管機(jī)相連接的管線。從洞口外條件出發(fā)，在頂管出洞之前應(yīng)當(dāng)采取有效的措施保證其安全性。①工作井施工過程中，在洞口位置澆筑適量強(qiáng)度、可抵抗洞口外水土壓力的墻體，頂管機(jī)出洞以后，直接切割并封堵墻上的洞口；②在工作井洞口外布設(shè)旋噴樁止水，防止頂管機(jī)頭進(jìn)入后，破壞原有平衡，大量水、泥沙涌出，影響頂進(jìn)施工。

2.3 正常頂進(jìn)控制

正常頂進(jìn)時，最重要的就是通過頂速控制、糾偏控制。使機(jī)頭水土壓保持一種動態(tài)的平衡狀態(tài)。當(dāng)土質(zhì)發(fā)生變化時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)土質(zhì)實(shí)際變化狀況，對頂管機(jī)參進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整?？刂祈斶M(jìn)糾偏時，操作人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)監(jiān)控屏上的頂管機(jī)偏位狀況，第一時間啟動頂管機(jī)頭中的糾偏系統(tǒng)，并對其位置適時的糾偏。糾偏過程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合頂管機(jī)頭偏位、后續(xù)管節(jié)縫以及變化趨勢和機(jī)頭簡體傾斜角。對于曲線頂管而言，當(dāng)?shù)孛婵刂葡到y(tǒng)難以接收頂管機(jī)偏位信號時，一定要派專門的測量人員對管道進(jìn)行適時監(jiān)控，并報(bào)告糾偏調(diào)控結(jié)果。

2.4 頂管機(jī)進(jìn)洞與起吊、轉(zhuǎn)移

當(dāng)頂管機(jī)至洞口位置時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)洞口位置的實(shí)際地質(zhì)條件以及地下水文情況，積極采取有效的技術(shù)措施。在保證安全的條件下，合理的安排工人將軟眼封門快速去除，并保證連續(xù)頂進(jìn)，最終使頂管機(jī)有效地進(jìn)入接收井之中。當(dāng)頂管機(jī)至接收井以后，方可解除機(jī)頭和管道之間的連接。

2.5 洞口密封處理、管道修補(bǔ)與驗(yàn)收

當(dāng)項(xiàng)管機(jī)自井中轉(zhuǎn)移以后，應(yīng)當(dāng)對洞口予以有效的清理，并嚴(yán)格安裝要求安裝止水設(shè)備，通過澆筑混凝土將洞口完全的密封。當(dāng)某段管道施工完成后，應(yīng)當(dāng)先對管道清理，并對管縫實(shí)施有效的回填操作，對施工中已經(jīng)受損的部分進(jìn)行補(bǔ)襯、修補(bǔ)。最后對管道進(jìn)行驗(yàn)收，其主要內(nèi)容是管道軸線位置是否存在著偏差、回填管縫情況以及管道內(nèi)襯及修補(bǔ)情況。該市政排水管道采用的是“F”型鋼筋混凝土頂管（Ⅲ級），橡膠圈密封。由于鋼套環(huán)埋在混凝土管管口位置，增加了它的剛度，在運(yùn)輸中也不易變形；同時，它與管內(nèi)鋼筋骨架焊接在一起，當(dāng)管端部混凝土被頂進(jìn)受壓時，能夠?yàn)楣芏嘶炷撂峁┮粋€很好的約束保護(hù)作用。

3 主要技術(shù)及安全措施

3.1 減阻泥漿

頂進(jìn)施工中，減阻泥漿的應(yīng)用是減小頂進(jìn)阻力的重要措施。頂進(jìn)時，通過工具管及混凝土管節(jié)上預(yù)留的注漿孔，向管道外壁壓入一定量的減阻泥漿，在管道外圍形成一個泥漿套，減小管節(jié)外壁和土層間的摩阻力，從而減小頂進(jìn)時的頂力。泥漿套形成的好壞，直接關(guān)系到減阻的效果。為了保證壓漿的效果，工具管后面的3節(jié)混凝土管節(jié)上都有壓漿孔，以后每隔2節(jié)設(shè)置1節(jié)有壓漿孔的管節(jié)?；炷凉芄?jié)上的壓漿孔有3只，呈120°環(huán)向交叉布置。壓漿總管用？準(zhǔn)50mm白鐵管，除工具管及隨后的3節(jié)混凝土管節(jié)外，壓漿總管上每隔6m裝1只三通，再用壓漿軟管接至壓漿孔處。頂進(jìn)時，工具管尾部的壓漿要及時，確保形成完整、有效的泥漿套?；炷凉芄?jié)上的壓漿孔供補(bǔ)壓漿用，補(bǔ)壓漿的次數(shù)及壓漿量需根據(jù)施工時的具體情況而確定。

3.2 安全措施

市政排水管線的施工當(dāng)中，各施工場地的各種運(yùn)輸?shù)牡缆?、生產(chǎn)、生活所使用的各種房屋以及臨時工程項(xiàng)目應(yīng)保持安全距離，保證通道內(nèi)部的照明以及施工場地的平整；施工場地中具有的電器設(shè)備，都應(yīng)設(shè)置漏電保護(hù)，若是夜間施工，則應(yīng)保證充足的照明；基坑的開挖要根據(jù)施工規(guī)范的邊坡進(jìn)行開挖，分層開挖到設(shè)計(jì)的標(biāo)高，防止從底層向著四周挖土的施工方式進(jìn)行施工，相應(yīng)的施工機(jī)械器具、施工材料以及施工的廢棄物都應(yīng)堆放在基坑邊坡周邊的安全距離之外；在施工當(dāng)中應(yīng)防止從高處向下接放周轉(zhuǎn)雜物。在相應(yīng)的施工機(jī)械、車輛進(jìn)場之前要進(jìn)行嚴(yán)格檢修，不合格不得施工，在實(shí)際施工當(dāng)中要對各種機(jī)械進(jìn)行定期嚴(yán)格檢修，保證相應(yīng)的施工機(jī)械的狀態(tài)。

由于頂管施工需要工人位于工作井內(nèi)配合作業(yè)，而工作井內(nèi)相對空間狹窄，工作井內(nèi)工作屬于有限空間作業(yè)，要嚴(yán)格執(zhí)行有限空間作業(yè)制度。另外，由于管道施工過程中可能遇到有毒氣體，因此，要隨時對井內(nèi)進(jìn)行毒氣檢測，超出警報(bào)值應(yīng)立即撤離工作井。井上應(yīng)有專人保持與井內(nèi)工作人員聯(lián)系，確保做到萬無一失。

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