市政給排水施工中的長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)分析

陸曹潤(rùn)

摘要： 隨著時(shí)代的發(fā)展，我國(guó)城市化進(jìn)程在不斷加快，人們對(duì)于生活工作環(huán)境的要求在不斷提升。當(dāng)前，城市給排水系統(tǒng)的逐漸完善是人們生活保障的基礎(chǔ)，因此市政給排水系統(tǒng)工程的施工顯得尤為重要。市政給排水施工技術(shù)中頂管施工是現(xiàn)代化管道施工中關(guān)鍵的敷設(shè)技術(shù)，在各市政工程企業(yè)受到廣泛應(yīng)用。本文對(duì)頂管施工技術(shù)以及其特點(diǎn)、現(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述，對(duì)長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)進(jìn)行深入的分析，以期促進(jìn)市政給排水施工技術(shù)的發(fā)展。

Abstract： With the development of the times， the process of urbanization in China is accelerating constantly， and people's demands for living and working environment are constantly improving. At present， the gradual improvement of urban water supply and drainage system is the basis of people's livelihood protection， so the construction of municipal water supply and drainage system project is particularly important. Pipe jacking construction in municipal water supply and drainage construction technology is the key technology of modern pipe laying and is widely used in municipal engineering enterprises. This paper gives a brief exposition of the pipe jacking construction technology as well as its characteristics and current situation， and makes an in-depth analysis of the long distance jacking construction technology in order to promote the development of the municipal water supply and drainage construction technology.

關(guān)鍵詞： 市政給排水施工；長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)；概念；技術(shù)分析

Key words： municipal water supply and drainage construction；long-distance pipe jacking construction technology；concept；technical analysis

中圖分類號(hào)：TV52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）08-0150-03

0 引言

科技在飛速發(fā)展，人們對(duì)于高新科技技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)涉及方方面面。建筑工程、市政工程更是對(duì)人們生活工作有著重要的影響，因此，技術(shù)工藝在這方的投入應(yīng)不斷加大。目前，城市化發(fā)展過(guò)程中城市地下管道改造已經(jīng)成為當(dāng)前城市基礎(chǔ)設(shè)施施工與應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備的不斷提升和廣泛應(yīng)用促進(jìn)了建筑行業(yè)的發(fā)展，提升了人們的生活水平基礎(chǔ)建設(shè)，促進(jìn)了城市化發(fā)展。在市政給排水系統(tǒng)施工過(guò)程中，頂管技術(shù)得到了較為廣泛的應(yīng)用，這是由于其實(shí)用性強(qiáng)，能夠克服復(fù)雜的地理?xiàng)l件因素，大大的提升了市政給排水施工效率。

1 頂管施工技術(shù)概述

1.1 概念

頂管施工技術(shù)是指不進(jìn)行地面開挖為前提，通過(guò)液壓頂進(jìn)工作站以擠壓頂進(jìn)的工作方式進(jìn)行頂管鋪設(shè)的施工技術(shù)。其以頂管機(jī)為主要操作設(shè)備，能夠在不影響交通、環(huán)境的情況下直接進(jìn)行市政管道鋪設(shè)。

1.2 特點(diǎn)

市政基礎(chǔ)工程建設(shè)過(guò)程中，其主要具有不開挖、迅速、影響小、保護(hù)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的諸多特點(diǎn)，頂管施工技術(shù)在市政工程的廣泛應(yīng)用過(guò)程中，還能夠有效減少征地搬遷費(fèi)用的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于環(huán)境、交通的影響也都較小，這使得頂管施工技術(shù)具有較高對(duì)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，基于此，頂管施工技術(shù)在當(dāng)前國(guó)內(nèi)市政給排水施工過(guò)程中應(yīng)用廣泛。

1.3 長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

市政給排水系統(tǒng)作為城市基礎(chǔ)性設(shè)施對(duì)于人們的生活工作有著重要的影響，是有效防洪、防澇、給水排水、排污的重要保障設(shè)施，對(duì)于自然資源保護(hù)和利用有著重要的作用。但是我國(guó)當(dāng)前的市政給排水系統(tǒng)工程仍不夠完善，排水設(shè)施容易出問(wèn)題，排水設(shè)施維護(hù)修理不夠及時(shí)而衍生其他方面的問(wèn)題。對(duì)此，市政給排水工程施工過(guò)程中要高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求，提升施工質(zhì)量水平，以使得市政給排水工程能夠更加完善。

非開挖技術(shù)的應(yīng)用是指在地下管線、管道、電纜等鋪設(shè)修復(fù)過(guò)程中通過(guò)不開挖或微開挖的情況進(jìn)行施工的技術(shù)。長(zhǎng)距離頂管施工就是非開挖技術(shù)之一，其主要應(yīng)用于永久性公共管道頂進(jìn)工程施工，施工過(guò)程中只需要在地面開挖兩個(gè)基坑井作為工作井，使用千斤頂?shù)仍O(shè)備將鋼管進(jìn)行頂進(jìn)并從工作井穿出，以此形成工程管道。長(zhǎng)距離頂管技術(shù)的應(yīng)用在現(xiàn)代化城市建設(shè)逐步深化的背景下發(fā)揮出了重要的作用，地下管道、管線設(shè)施規(guī)模的擴(kuò)大使得頂管技術(shù)的應(yīng)用也越加廣泛。

2 長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)在市政給排水施工中的限制因素

長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)其施工距離較長(zhǎng)，一般超過(guò)百米，在發(fā)達(dá)國(guó)家甚至超過(guò)千米，在如此長(zhǎng)距離的施工過(guò)程中，其施工技術(shù)環(huán)節(jié)與普通頂管施工技術(shù)有所不同，并且長(zhǎng)距離的頂管技術(shù)應(yīng)用往往容易受到不同程度的限制因素的影響。長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)的應(yīng)用是否能夠更好的完成既定工程任務(wù)，需要對(duì)工程環(huán)境、技術(shù)實(shí)施環(huán)節(jié)等等進(jìn)行詳細(xì)的了解，對(duì)于各方面因素的影響和限制要進(jìn)行透徹的分析。

2.1 推力限制

長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)主要依托于設(shè)備的推力進(jìn)行具體的頂管施工。以理論基礎(chǔ)而言，頂管施工的進(jìn)行過(guò)程中，距離越長(zhǎng)推力所需越大，增加頂管機(jī)推力即可。但是，推力增加的過(guò)程中，管子、管道后座等等是否能夠承受壓力的增大，都是需要進(jìn)行技術(shù)分析后才能進(jìn)行實(shí)際操作的。因此，目前的長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，管道選用的材料以鋼管為主，主要是因?yàn)殇摴芟噍^于混凝土管的摩擦系數(shù)更小，能夠更加有效的保障頂管施工的進(jìn)行。

2.2 通風(fēng)系統(tǒng)

長(zhǎng)距離頂管施工過(guò)程中，通風(fēng)問(wèn)題要受到足夠的重視，對(duì)于施工人員生命安全都有著重要的影響。在具體施工過(guò)程中，由于施工距離長(zhǎng)，頂進(jìn)時(shí)間長(zhǎng)，管道容量有限，因此管道施工人員在管道內(nèi)需消耗更多的氧氣，如果施工時(shí)間較長(zhǎng)則有可能出現(xiàn)缺氧狀況，對(duì)于施工人員的人身健康不利。因此在長(zhǎng)距離頂管施工過(guò)程中，需要對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)予以足夠的重視。

3 長(zhǎng)距離頂端施工控制要點(diǎn)分析

長(zhǎng)距離頂管施工過(guò)程中，對(duì)于周圍的環(huán)境有著一定影響，最直接的是對(duì)于底層的沉降影響，因此要對(duì)此進(jìn)行相應(yīng)的施工預(yù)案制定，通過(guò)采取具體的應(yīng)對(duì)措施以控制地層沉降在可控范圍之內(nèi)，尤其是在商業(yè)繁華或交通繁忙的地段。

3.1 進(jìn)出洞技術(shù)

長(zhǎng)距離頂管施工工作井洞口需進(jìn)行止水處理，止水裝置密封主要采用橡膠止水法蘭，需要提前預(yù)埋注漿孔以能夠便于膨潤(rùn)土泥漿的壓注。洞外工作井土體密封加固采用SMW工法樁加壓密注漿等方案。為使得出洞更加方便快捷，需在支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行鋼圈的預(yù)設(shè)。此外，為確保止水安全，在內(nèi)襯的預(yù)留洞上，需安裝雙道橡膠止水法蘭裝置。頂管過(guò)程中為減小出洞段土地的擾動(dòng)情況，需加強(qiáng)出洞口的觸變泥漿壓注。

3.2 泥漿制備與注漿

長(zhǎng)距離頂管施工過(guò)程中，對(duì)于泥漿材料的使用，以及注漿工藝的要求是較為嚴(yán)格的，因此對(duì)于泥漿的制備以及注漿工藝的應(yīng)用要提高要求，不斷完善。

①泥漿的制備。首先，觸變泥漿的材料要選用優(yōu)質(zhì)的膨潤(rùn)土，通過(guò)對(duì)工程實(shí)際情況的分析并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)采用合理的配比，這是保障泥漿減小摩擦效果以及支承能力體現(xiàn)的有效措施。泥漿液需攪拌充分，在膨潤(rùn)土泥漿壓入前要對(duì)儲(chǔ)漿箱內(nèi)的泥漿進(jìn)行二次攪拌。

②控制注漿壓力。在具體施工過(guò)程中，注漿壓力需要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，要求其壓力要大于管體上部靜止土壓力和水頭壓力，在頂進(jìn)過(guò)程中，要時(shí)刻注意地面是否形變，地下水位是否有變動(dòng)，并根據(jù)實(shí)際變動(dòng)情況適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行壓力和壓漿量的調(diào)整。此外為防止回漿，要在泥漿出口處安裝單項(xiàng)閥，這樣能夠保證不回漿的同時(shí)，如果臨時(shí)停泵其觸變泥漿的壓力也不會(huì)造成較大變化。應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況在合理位置設(shè)置中繼壓漿泵，為保證注漿壓力的穩(wěn)定性，應(yīng)采取有效措施抵消輸送管的壓力損失。

③由于曲線段外側(cè)存在法向分力作用，土體擾動(dòng)和摩阻會(huì)在此作用下增大，所以，在掘進(jìn)機(jī)進(jìn)入到曲線段時(shí)，應(yīng)把曲線外側(cè)的注漿量適當(dāng)增加，確保可以形成較為完整的泥漿套。

④貫通頂管后，為減少管道的后期沉降，應(yīng)及時(shí)利用觸變泥漿壓注孔對(duì)頂進(jìn)時(shí)處于管道外的觸變泥漿進(jìn)行純水泥漿置換。

3.3 管節(jié)止轉(zhuǎn)的技術(shù)措施

長(zhǎng)距離頂管在頂進(jìn)過(guò)程中，由于在刀盤和螺旋機(jī)的綜合作用下，頂進(jìn)機(jī)頭會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，但如果機(jī)頭旋轉(zhuǎn)角度過(guò)大則會(huì)影響頂管施工的進(jìn)行，因此要要采取相應(yīng)的糾正措施。主要措施是在在機(jī)頭前方筒的水平二側(cè)焊翼板，機(jī)頭旋轉(zhuǎn)的對(duì)應(yīng)措施主要是采用壓重塊的措施，在機(jī)頭兩側(cè)分別進(jìn)行鐵支架的平均焊壓。機(jī)頭在工作過(guò)程中如果發(fā)生偏轉(zhuǎn)，通過(guò)對(duì)壓鐵的移動(dòng)保證其機(jī)頭的穩(wěn)定。

4 常用頂管施工工藝對(duì)比分析

4.1 手掘式頂管施工工藝

手掘式頂管施工是頂管施工的一種方式，發(fā)展時(shí)間已久，該施工方式在特定土質(zhì)條件下，輔助以一定的措施便具有諸多優(yōu)勢(shì)，包括施工速度快、施工成本低、設(shè)備少、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)，因此，至今很多單位依然采取該施工方式。但需要注意的是當(dāng)前的手掘式頂管施工已經(jīng)不是過(guò)去原始的手掘式頂管施工，在工藝和設(shè)備等方面都進(jìn)行了完善，未來(lái)為使其能夠滿足一定范圍內(nèi)的使用，還需對(duì)其工藝和設(shè)備進(jìn)一步完善。

4.2 泥水平衡式頂管施工工藝

泥水平衡式頂管機(jī)是一種全斷面鉆削式掘進(jìn)機(jī)械。它的優(yōu)點(diǎn)有：適用的土質(zhì)比較廣，最適用的土質(zhì)是滲透系數(shù)小的砂性土；地面沉降較小，挖掘面穩(wěn)定，土層損失??；施工速度較快。棄土采用管道運(yùn)輸，可以連續(xù)出土。泥水平衡頂管機(jī)的缺點(diǎn)是：棄士的運(yùn)輸和堆放都比較困難；大口徑泥水平衡式頂管，因泥水量大，作業(yè)場(chǎng)地大，不宜在市區(qū)采用；大部分透水性強(qiáng)的土質(zhì)要加粘土、膨潤(rùn)土和CMC等穩(wěn)定劑。要求泥水管理嚴(yán)格，稍有不慎，就會(huì)坍方；粘粒太多的土質(zhì)，如粘性土，泥水分離困難，成本高；不適用于有較大石塊或障礙物的土層。

4.3 土壓平衡施工工藝

施工優(yōu)勢(shì)：施工無(wú)需開挖路面，不僅占地較少，還能夠保持路面穩(wěn)定，杜絕了城區(qū)道路多次反復(fù)開挖的問(wèn)題，將城區(qū)交通環(huán)境進(jìn)行了有效改善。工程施工占地少，該施工工藝不受地形地貌的影響，無(wú)需拆遷地面各種市政設(shè)施，如此便無(wú)需支付賠償損失，大大降低了拆遷費(fèi)用。施工速度快，可晝夜連續(xù)施工，平均推進(jìn)10m-15m，一次性連續(xù)頂進(jìn)距離最長(zhǎng)可超500m，不僅施工工期由此縮短了，還大大提高了施工效率。該施工工藝操作簡(jiǎn)單，無(wú)需在渠道內(nèi)作業(yè)，只在工業(yè)坑內(nèi)指揮即可，在節(jié)省了大量勞動(dòng)力的同時(shí)，還提高了施工的安全性。

4.4 氣壓平衡頂管施工工藝

在地下水比較豐富，含砂量比較大的土質(zhì)情況下，機(jī)頭前方密封倉(cāng)內(nèi)的壓縮空氣可以將地下水從縫隙中排走，形成無(wú)水干燥的作業(yè)環(huán)境，避免了因含水量大而造成管內(nèi)塌方的現(xiàn)象。所以，頂進(jìn)過(guò)程中對(duì)土層擾動(dòng)較小，出土數(shù)量控制準(zhǔn)確，挖運(yùn)出的土含水量少，利于外運(yùn)。然而，壓縮空氣容易滲漏，其土質(zhì)及周圍環(huán)境需滿足一定要求才能采取該工藝。適用范圍：適用于在含水量較大的粉砂層進(jìn)行管道頂進(jìn)，且管道上方有足夠厚的覆土層，或有一層可阻止氣壓泄露的粘土層。若覆土層較淺且透氣性好，土的滲透性強(qiáng)，內(nèi)聚力會(huì)在長(zhǎng)期失水的狀況下消失，從而造成挖掘面不穩(wěn)定直至坍塌，這種情況下不宜采取該工藝。

5 結(jié)束語(yǔ)

時(shí)代在發(fā)展，技術(shù)在進(jìn)步，現(xiàn)代城市化建設(shè)中市政給排水系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，除了對(duì)于以上技術(shù)、工藝的逐漸完善外，還需要在設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方法中得以更全面的完善，以促進(jìn)當(dāng)前市政給排水的不斷發(fā)展。頂管施工技術(shù)隨之應(yīng)用的廣泛推廣將越來(lái)越普及，其復(fù)雜的施工模式以及綜合應(yīng)用模式，需經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的分析研究，最終能夠確保城市給排水的逐漸趨于穩(wěn)定運(yùn)行，保證城市建設(shè)的進(jìn)程穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉靜.長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)在市政給排水施工中的應(yīng)用[J].建材與裝飾，2017（48）.

[2]任飛.市政給排水施工中的非開挖頂管施工技術(shù)分析[J].建材與裝飾，2017（49）.

[3]徐鵬，武照遠(yuǎn)，張鴻斌，程戰(zhàn)利.我國(guó)基于有限元分析的頂管施工技術(shù)研究進(jìn)展[J].中國(guó)高新區(qū)，2017（07）.

[4]徐立花.淺談市政給排水施工中的長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)的應(yīng)用[J].江西建材，2013（03）.

[5]李淑芬，李寶勝.市政給排水施工中的非開挖頂管施工技術(shù)分析[J].黑龍江科技信息，2015（31）.