探討頂管施工技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用

熊勛華

（福建典盛建筑工程有限公司， 福建 邵武 354000）

0 引言

如今我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，市政工程的建設(shè)對(duì)城市公共服務(wù)功能的實(shí)施有重要意義。在市政工程的建設(shè)過程中，地下管網(wǎng)建設(shè)水平至關(guān)重要，需要在滿足市政工程功能需求的同時(shí)降低對(duì)其他城市系統(tǒng)的影響。頂管施工技術(shù)則是一種十分適合市政工程地下施工的技術(shù)，具有污染小、成本低等特點(diǎn)。為了進(jìn)一步提高當(dāng)代城市建設(shè)水平，需要對(duì)頂管施工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行深入研究。

1 頂管施工技術(shù)的概念及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 概念

頂管施工技術(shù)是一種不用進(jìn)行地面開挖的施工方法，在具體實(shí)施過程中能夠在盡量減少或者不進(jìn)行地面開挖的情況下，完成地下管道的施工。該技術(shù)的實(shí)施，需要頂進(jìn)設(shè)備作為基礎(chǔ)。目前常用的頂進(jìn)設(shè)備是利用液壓頂缸提供動(dòng)力，將管道頂入地層之中達(dá)到設(shè)計(jì)位置。具體施工中，一般按照次序單根管道進(jìn)行頂入施工。如果施工線路比較長(zhǎng)，常規(guī)油缸頂力無法滿足長(zhǎng)度過長(zhǎng)的管道的頂進(jìn)施工，則一般采用分段施工的方法。根據(jù)施工線路，將管道分段，然后在接口處使用移動(dòng)式頂推站，完成接口工作[1]。對(duì)于長(zhǎng)度較長(zhǎng)的管道頂進(jìn)施工，一般還會(huì)在管壁、接口位置諸如減摩劑，減小管道在土層中的前進(jìn)阻力，同時(shí)也可以有效避免地層摩擦對(duì)管道產(chǎn)生破壞。

1.2 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.對(duì)周邊環(huán)境影響小

該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于不需要進(jìn)行大規(guī)模的土方開挖，適用于地下公共工程較多、有文物古跡存在的地段。而市政工程的施工現(xiàn)場(chǎng)幾乎都是位于城市區(qū)域，這些地區(qū)地下環(huán)境復(fù)雜，遍布各類電氣管道、給排水設(shè)施等，同時(shí)周邊環(huán)境也比較復(fù)雜，不適合進(jìn)行大規(guī)模的土方開挖。因此，在市政工程的施工中，頂管施工技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值很高。

2.施工便捷成本低

傳統(tǒng)市政地下管道施工工程涉及到大量的土方開挖，同時(shí)還需要占用大量的城市公共空間，由此產(chǎn)生的一系列成本極高。而采用頂管施工技術(shù)，可以有效減少土方開挖、回填、地面恢復(fù)等施工成本。同時(shí)，相比傳統(tǒng)地下管網(wǎng)施工技術(shù)，頂管施工技術(shù)的效率也更高。因此，從市政地下管網(wǎng)工程的角度來講，頂管施工技術(shù)的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)十分突出。

3.安全性高

頂管施工技術(shù)在地下進(jìn)行，施工設(shè)備及人員都在地下進(jìn)行施工作業(yè)，地面工地占用面積小。對(duì)市政工程而言，有效減少了地面工地施工過程給周邊環(huán)境帶來的安全隱患。同時(shí)，目前頂管施工技術(shù)趨于成熟，無論是地下支護(hù)、通風(fēng)等都做到了安全可靠，因此頂管施工被認(rèn)為是安全性極高的施工方法之一。

2 工程案例

某污水處理廠污水管網(wǎng)工程位于湖南某市，工程涉及到三組管線的安裝，A 組長(zhǎng)度3.50km，B 組長(zhǎng)度1.35km，C 組長(zhǎng)度3.25km。三組地下排水管線總長(zhǎng)度8.10km，其中，C 組管線需要穿過該市人口密集、環(huán)境復(fù)雜的老城區(qū)，該工程的施工需要考慮覆蓋地區(qū)的周邊環(huán)境情況，同時(shí)要重點(diǎn)考慮老城區(qū)地下公共工程的復(fù)雜情況。為此，施工單位經(jīng)過全面勘察和分析，決定C租管線施工工程采用頂管施工技術(shù)。

3 頂管施工要點(diǎn)

采用頂管施工技術(shù)時(shí)，需要先對(duì)管段中工作井、接收井的位置進(jìn)行確定，然后再于工作井內(nèi)使用頂進(jìn)設(shè)備將頂管機(jī)頭按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)頂入地層內(nèi)部。之后將實(shí)現(xiàn)預(yù)制的鋼筋混凝土管道頂入地層，并清理好施工過程中產(chǎn)生的土方[2]。接下來，本文根據(jù)以上案例，對(duì)頂管施工要點(diǎn)進(jìn)行分析。

3.1 設(shè)置工作井和接收井

在該工程施工中，施工技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況分別設(shè)置了6 個(gè)工作井和9 個(gè)接收井，兩種井采用的是現(xiàn)澆鋼筋混凝土矩形結(jié)構(gòu)。設(shè)置工作井和接收井之前，通過現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)確定相關(guān)位置的地質(zhì)結(jié)構(gòu)足夠穩(wěn)定，土層含水量較少，并確保兩者內(nèi)凈空分別達(dá)到6x5m 和5x5m。然后按照分層施工的方式進(jìn)行開挖作業(yè)，在合適位置給管道進(jìn)程預(yù)留空間。

3.2 設(shè)備選型和布置安裝

針對(duì)該市政工程的具體情況，技術(shù)人員選擇了兩臺(tái)電動(dòng)空壓機(jī)，以此作為氣壓系統(tǒng)。再選取了鼓風(fēng)設(shè)備，用于凈化施工場(chǎng)地的空氣，給施工人員提供良好的施工環(huán)境。針對(duì)主頂、中繼間千斤頂用到的壓力油，選取了專用液壓系統(tǒng)。在所有工作井中配置了兩臺(tái)高壓泵，以此作為并聯(lián)循環(huán)作業(yè)的基礎(chǔ)，同時(shí)還配置了壓漿系統(tǒng)[3]。另外還選擇了一臺(tái)性能可靠的門式吊機(jī)，用于執(zhí)行施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、材料的吊裝工作。

針對(duì)井內(nèi)的頂進(jìn)設(shè)備，技術(shù)人員結(jié)合實(shí)際情況選用了兩臺(tái)油壓為2000kN的千斤頂，按照對(duì)稱結(jié)構(gòu)布置于兩側(cè)。需要注意的是，千斤頂油程需要控制在1500mm 左右。在設(shè)備系統(tǒng)中，電動(dòng)油泵用于主頂油管的供油。

4 頂進(jìn)施工要點(diǎn)

4.1 頂管出洞

準(zhǔn)備工作完成、設(shè)備到位之后，頂進(jìn)施工正式開始。施工過程中，需要考慮對(duì)積水流入工作井的情況進(jìn)行避免，比較合適的方法是在工作井內(nèi)部預(yù)留洞口，而整個(gè)內(nèi)部空間要做好密封，以此形成可靠的內(nèi)套環(huán)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中還需要針對(duì)性進(jìn)行防水處理。然后將內(nèi)套環(huán)結(jié)構(gòu)固定于預(yù)埋鋼管上，確保兩者緊密貼合[4]。

4.2 長(zhǎng)距離頂管施工設(shè)計(jì)

考慮到該工程C 組頂管施工過程中，存在多處需要長(zhǎng)距離施工的情況，因此需要對(duì)頂管施工流程和方法進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。長(zhǎng)距離頂管施工時(shí)，要為頂進(jìn)設(shè)備設(shè)置輔助系統(tǒng)。該工程C 組管線最長(zhǎng)的頂進(jìn)長(zhǎng)度約為65m，所以技術(shù)人員決定在施工中布置中繼間，以滿足整個(gè)工程的施工。中繼間的設(shè)置，目的在于滿足長(zhǎng)距離頂管施工的需求，能夠在頂進(jìn)施工時(shí)提供更大的推力。中繼間主要由千斤頂設(shè)備組、緊固件、承壓法蘭片等設(shè)備和元器件組成，同時(shí)配置有相關(guān)的電氣操作系統(tǒng)。在中繼間工作過程中，應(yīng)當(dāng)將后支撐點(diǎn)設(shè)置在后油壓管道位置，然后利用千斤頂設(shè)備組來給前半段油壓管道提供推力，然后用主千斤頂給后半段油壓管道提供推力。根據(jù)該工程的長(zhǎng)距離頂進(jìn)施工情況，中繼間每次推進(jìn)距離約為25cm[5]。施工時(shí)，要操作千斤頂設(shè)備組來開展分段推進(jìn)工作，滿足長(zhǎng)距離頂進(jìn)施工需求。然后，要根據(jù)管道阻力，在油壓管道中分段進(jìn)行中繼間安裝。安裝位置在最前方的中繼間在進(jìn)行頂管的過程中，會(huì)受到管壁及機(jī)頭產(chǎn)生的阻力，為此，要針對(duì)性儲(chǔ)備適量的安全頂力。該工程技術(shù)人員通過科學(xué)計(jì)算，油壓管道每推進(jìn)65m 左右，所需要的推進(jìn)力約為4000kN。由此反推，安裝于最前端的中繼間位置應(yīng)當(dāng)設(shè)置在距機(jī)頭約20m 左右的位置，后面相鄰兩個(gè)中繼間距離應(yīng)當(dāng)控制在50m 左右。

4.3 設(shè)置中繼間

5 頂進(jìn)施工技術(shù)后期工作

5.1 檢查和糾偏

在頂管施工中，需要確保管道中心線符合設(shè)計(jì)要求，執(zhí)行頂管測(cè)量工作時(shí)，不能隨意改動(dòng)線路，并且保證測(cè)量處清晰無誤。按照規(guī)范設(shè)置測(cè)量平臺(tái)，然后選取臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，每次測(cè)量時(shí)都要做好核查，從設(shè)計(jì)管道到工作井，做好觀測(cè)。一般情況下，針對(duì)頂管施工的檢查，按照每頂進(jìn)500mm 測(cè)量一次為宜。執(zhí)行頂管糾偏工作，目的在于減少機(jī)頭和設(shè)計(jì)軸線的偏差，避免施工結(jié)果不符合設(shè)計(jì)規(guī)范。在發(fā)現(xiàn)機(jī)頭出現(xiàn)偏離時(shí)，一般是通過合理調(diào)整千斤頂設(shè)備組讓機(jī)頭回歸正規(guī)。

5.2 頂管通風(fēng)

在進(jìn)行頂管施工期間和結(jié)束之后，都需要處理好內(nèi)部的通風(fēng)工作。因?yàn)樵陧敼苁┕み^程中，系統(tǒng)及作業(yè)位置會(huì)產(chǎn)生很多有害氣體，可能會(huì)產(chǎn)生安全隱患。尤其是在長(zhǎng)距離頂管施工中，需要做好系統(tǒng)通風(fēng)換氣工作。目前比較常見的通風(fēng)方法是通過抽風(fēng)、鼓風(fēng)設(shè)備，持續(xù)不斷地將施工現(xiàn)場(chǎng)的廢氣排放出去，達(dá)到換氣通風(fēng)的目的[6]。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜合來講，隨著如今各個(gè)城市建設(shè)工作不斷開展，大量地下管道工程的建設(shè)需要采用更為先進(jìn)的施工技術(shù)。而頂管施工技術(shù)作為一種可以避免大量開挖土方、影響城市環(huán)境的技術(shù)，在市政工程的建設(shè)中有很高的應(yīng)用價(jià)值。施工單位需要深入研究頂管施工技術(shù)的相關(guān)原理和要點(diǎn)，在做好施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地下設(shè)施勘察的基礎(chǔ)上，做好頂管施工方案的設(shè)計(jì)，選用技術(shù)先進(jìn)、安全可靠的設(shè)備。施工中做好施工質(zhì)量檢查和現(xiàn)場(chǎng)通風(fēng)，確保頂管施工達(dá)到設(shè)計(jì)要求。