排水管道頂管施工技術(shù)探析

孟麗娜

摘 要：隨著城市化進(jìn)程的加快，市政工程建設(shè)的規(guī)模和數(shù)量也逐漸擴(kuò)大，促進(jìn)了城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與繁榮的同時，也引發(fā)了一些問題。市政工程施工過程中，對附近居民的生活必然會帶來一定的影響，尤其是增加了城市交通的壓力。目前所廣泛采用的頂管施工工藝對于周圍環(huán)境的影響較小，因此非常有必要進(jìn)一步研究排水管道施工技術(shù)，分析其特點，從而在施工中獲得更好的應(yīng)用和發(fā)展。文章對此展開了深入細(xì)致的分析和探討，希望通過文章的研究，能夠為相關(guān)人士提供一定的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：排水管道施工；頂管施工；技術(shù)

1 概述

為了盡量減少排水管道頂管施工對城市道路交通以及鋪設(shè)排水管道造成的影響，應(yīng)選擇適宜的施工方法。目前的排水管道頂管施工中，存在一些施工工藝和施工技術(shù)方面的問題，影響施工的順利進(jìn)行，因此應(yīng)采取合理有效的措施，掌握施工中需要注意的問題，并在施工中不斷總結(jié)經(jīng)驗，積極開展技術(shù)創(chuàng)新。

2 頂管施工技術(shù)的定義及優(yōu)點

2.1 頂管施工技術(shù)的定義

頂管施工是一種特殊的管道埋設(shè)施工技術(shù)，在施工過程中無需開挖，或者開挖較少。頂進(jìn)設(shè)備會產(chǎn)生一定的頂力，在頂力的作用下，在工作坑內(nèi)將管道頂入土中，并且需要滿足設(shè)計要求的坡度，在頂進(jìn)的過程中需要克服周圍土壤和管道之間的摩擦力，同時將土方運走。完成一節(jié)管子的頂入后，再繼續(xù)頂進(jìn)第二節(jié)管子。在工作坑內(nèi)，使掘進(jìn)機或者工具管穿過土層，并進(jìn)入接收坑內(nèi)，所需要的推力來自于中繼間、管道間和主頂油缸。而管道則緊跟掘進(jìn)機或者工具管，最終完成管道的埋設(shè)。

2.2 頂管施工技術(shù)的特點

同開挖管道敷設(shè)技術(shù)比較，采用頂管施工技術(shù)能夠顯著降低工程投資成本，縮短工期。頂管施工技術(shù)可以直接穿越地下管線、地面建筑物以及河道和公路等，而無需開挖表面土層。具體的講，頂管施工技術(shù)具有以下優(yōu)點。首先，對于附近居民的影響較小，基本不會影響到地面活動，減少了由于施工給交通帶來的壓力。其次，占地面積不大，施工面由點到面。再次，建筑物和現(xiàn)有管線的使用不受影響，所產(chǎn)生的震動較低，噪音較小。最后，可以在水下或者較深的地下敷設(shè)管道，能夠安全穿越地面建筑物、河流和鐵路。

2.2.1 頂進(jìn)用管

頂管掘進(jìn)機是頂管施工成功與否的關(guān)鍵因素，是頂管施工中所采用的主要設(shè)備，位于所頂管道的最前端。還有一種形式，即手掘式頂管施工，采用的工具是一只工具管，無需使用頂管掘進(jìn)機。而保證管道頂進(jìn)方向的正確性和取土，則是頂管掘進(jìn)機的重要功能。在頂管施工中會應(yīng)用到各種管材，使用得最多的就是鋼筋混凝土管。F型接口、T型接口以及企口，是按照接口形式來劃分的。而懸輥管、立式振搗管和離心管則是按照生產(chǎn)工藝分類的。管道的加強，所采用的材料有鋼板和玻璃纖維兩種，對鋼筋混凝土管起到了很好的加強作用。單管節(jié)的頂進(jìn)管，其接口為焊接而成，是鋼管材質(zhì)，在施工完成后，管道的剛性將明顯提高。它的缺點是不適用于曲線頂管，只能在直線頂管中使用，而它的優(yōu)點就是焊接的接口不容易發(fā)生滲漏。此外，可以用于頂管的材料還有復(fù)合管、玻璃鋼管、硬塑料管以及鑄鐵管等。

2.2.2 土壓力控制

頂管推進(jìn)的過程中，刀盤前的土壓力逐漸增加，直到土壓力大于控制土壓力，停止推進(jìn)頂管，回縮刀架，隨之切削土量也會減少。為保持土壓力在恒定值，需要調(diào)節(jié)頂管推進(jìn)的速度，使之與排土量相符。然而，這只是一種理想的狀態(tài)，在實際的推進(jìn)過程中，推進(jìn)速度同排土速度不同，在操作上呈間歇式地推進(jìn)。

2.2.3 輸土裝置

頂進(jìn)方式不同，與之相配的輸土裝置也存在差異。管道和泥漿泵的方式，適用于泥水平衡式頂管。砂泵、蓄電池拖車的出土方式，主要應(yīng)用在土壓平衡式頂管施工中。手推車出土則更適合于手掘式頂管。

2.2.4 淺層頂管時土體移動的分析計算

大直徑的頂管施工其施工的工藝略有不同，需要在地下開挖，進(jìn)而引起卸載。即使有著具有支撐作用的后續(xù)管節(jié)，還是會出現(xiàn)地層損失，這是由于開挖面周圍的土體應(yīng)力松弛，繼而膨脹到隧洞空間和開挖面。有觀點認(rèn)為，地面沉降是所有地層損失的表現(xiàn)，然而通過分析軟土地層頂管施工可知，土體運動包括水平分量和豎向分量，其移動形式較為復(fù)雜。

2.2.5 地面起吊設(shè)備

門式行車是一種十分常見的地面起吊設(shè)備，根據(jù)管道口徑的不同，需要配不同噸位的行車，具有工作可靠性高、操作簡單方便的特點，但是在轉(zhuǎn)移過程中拆裝的難度較大。此外，較為常用的地面起吊設(shè)備還有履帶式起重機和汽車式起重機，具有操作靈活、方便的特點。

2.2.6 測量和校正系統(tǒng)

頂管過程中，每隔一定時間（一般是每頂進(jìn)1m）應(yīng)測量標(biāo)高和中心線一次。發(fā)現(xiàn)偏差時，除及時校正外，還應(yīng)每頂進(jìn)一個行程后，正式測量校正一次。使用得最普遍的測量裝置是經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀。經(jīng)緯儀用來測量管道的左右偏差，水準(zhǔn)儀用來測量管道的高低偏差。在機械式頂管中，大多使用激光經(jīng)緯儀，即在普通經(jīng)緯儀上加裝一個激光發(fā)射器，激光束打在掘進(jìn)機的光靶上，觀察光靶上光點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，應(yīng)根據(jù)實際情況采用校正千斤頂?shù)确椒ㄟM(jìn)行校正。

糾偏用調(diào)整部分為統(tǒng)一布置在一個斷面上的4個可調(diào)式千斤頂調(diào)整機頭，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)。頂進(jìn)時，必須加強第一節(jié)管道頂進(jìn)質(zhì)量控制，減少起頂誤差，因此導(dǎo)向軌、千斤頂受力點、管底滑道、管側(cè)超挖必須嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行。

2.2.7 注漿系統(tǒng)

注漿系統(tǒng)也是頂管施工中的重要系統(tǒng)，由拌漿、注漿和管道組成。將注漿材料兌水，然后再進(jìn)行攪拌即所謂的拌漿。注漿時需要嚴(yán)格控制注漿量和注漿的壓力，而這一功能由注漿泵來實現(xiàn)。管道分為兩種，即支管和總管，漿液的傳遞方向，是由總管到支管，進(jìn)而到每個注漿孔，總管位于管道內(nèi)的一側(cè)。土體的移動會受到注漿壓力的穩(wěn)定性和大小的影響。注漿壓力過小，管道和周圍土體的間隙不能順利地被填補好，注漿效果不理想，不能形成泥漿套。注漿壓力過大，會導(dǎo)致地面隆起或者土體側(cè)向位移，對管道周圍土體造成擠壓。

如果注漿壓力的穩(wěn)定性不好，就會擾動土體，使土體結(jié)構(gòu)遭到破壞，甚至?xí)?dǎo)致沉降的發(fā)生，特別是施工后期的固結(jié)沉降。因此應(yīng)控制好注漿的壓力，在不對地層造成嚴(yán)重擾動的前提下，使?jié){液能夠順利注入管段外壁。

3 結(jié)束語

頂管施工技術(shù)具有不妨礙交通、占地面積少、大大降低沿線拆遷的工作量、施工的過程控制相對嚴(yán)格以及經(jīng)濟(jì)性較高等優(yōu)點。相對于開槽埋管從社會效益與經(jīng)濟(jì)效益上來講更具有優(yōu)越性，另外一方面從切實做到保護(hù)環(huán)境考慮，頂管施工技術(shù)應(yīng)該得到大力推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]梁紹容.市政排水管道頂管工藝的設(shè)計和應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2011，27（1）：31-33.

[2]肖鵬.頂管施工技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用[J].中國城市經(jīng)濟(jì)，

2011，31（8）：57-58.

[3]南軍庫.市政排水頂管工程施工技術(shù)及其控制研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2015（17）.

[4]石玉東，李麗.市政給排水施工中的長距離頂管施工技術(shù)分析[J].黑龍江科技信息，2013（8）.

[5]張捷.市政給排水施工中長距離頂管施工技術(shù)研究[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2014（9）.

[6]曹偉.市政排水管道工程頂管施工技術(shù)舉例[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2016（3）.