試析市政給排水施工中的中長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)

梁詔斌，曹鑫，江閃閃

（南京市市政設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，南京 210008）

1 引言

頂管施工是現(xiàn)代市政給排水工程施工過程中常用的一種施工技術(shù)，其能夠有效減少給排水管道施工對(duì)地面交通以及周邊建筑的影響，提高市政給排水工程施工質(zhì)量及效率。但市政給排水工程中，長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)難度相對(duì)較大，涉及多個(gè)施工環(huán)節(jié)，較為復(fù)雜，因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)中長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)的研究，充分了解中長(zhǎng)距離市政給排水工程頂管施工的特點(diǎn)，準(zhǔn)確掌握中長(zhǎng)距離頂管施工各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)的要點(diǎn)以及操作規(guī)范，全面提高施工操作的規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性，從而保證施工質(zhì)量和效率。

2 市政給排水施工中長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)概述

2.1 基本技術(shù)原理及優(yōu)勢(shì)分析

市政給排水施工中的中長(zhǎng)距離頂管施工主要是通過頂管設(shè)備，利用其油缸動(dòng)力頂進(jìn)推動(dòng)預(yù)鋪設(shè)管道至地下相應(yīng)的位置。在管道頂進(jìn)過程中所產(chǎn)生的切割塌落土方會(huì)通過頂管機(jī)的螺旋輸送機(jī)以及后倉進(jìn)行擠壓，并向地面?zhèn)魉蚚1]。由于施工區(qū)域地層結(jié)構(gòu)往往存在明顯差異，所以，在頂進(jìn)施工中應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況合理選擇發(fā)泡劑、清水或黏土漿等材料，促使頂管機(jī)土倉以及刀盤正面土體形成泥狀土，然后，順利將其排出。在市政給排水施工中采用中長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)不僅能有效提高施工效率，加快施工進(jìn)度，減少對(duì)地面交通以及地下管網(wǎng)設(shè)施的影響，還減少市政給排水中長(zhǎng)距離頂管施工對(duì)城市環(huán)境的影響，有利于減少環(huán)境污染，因此，該技術(shù)在市政給排水施工中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

2.2 施工重難點(diǎn)分析

市政給排水施工中的中長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)難度較高，施工單位應(yīng)嚴(yán)格控制頂管材料的質(zhì)量及性能，確保頂管施工的動(dòng)力能夠滿足連續(xù)頂進(jìn)的施工要求。同時(shí)，準(zhǔn)確控制頂管位置也是市政給排水施工中長(zhǎng)距離頂管施工的重難點(diǎn)環(huán)節(jié)之一。

本文結(jié)合南京市六合經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)古棠大道改造工程，對(duì)給排施工中長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)的重難點(diǎn)進(jìn)行分析和總結(jié)。本次改造道路全長(zhǎng)約3 540 m，為避免道路開挖，埋深較大的污水管采用非開挖頂管方式施工，頂管內(nèi)徑為1.5 m，外徑為1.8 m。

3 市政給排水施工中長(zhǎng)距離頂管施工的要點(diǎn)

3.1 施工準(zhǔn)備階段

施工前，應(yīng)結(jié)合市政給排水工程的實(shí)際情況以及作業(yè)區(qū)域的特點(diǎn)合理布局施工現(xiàn)場(chǎng)，科學(xué)指定管材堆場(chǎng)、起重、注漿等施工設(shè)備的停放位置，且應(yīng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清理，為后續(xù)施工作業(yè)創(chuàng)造便利條件。同時(shí)，應(yīng)在始發(fā)工作井中設(shè)置好主推千斤頂、頂管機(jī)、發(fā)射架以及反力架等，并在工作井邊設(shè)置好下井扶梯，以便作業(yè)人員進(jìn)入[2]。在施工準(zhǔn)備階段還應(yīng)詳細(xì)核對(duì)施工材料及設(shè)備的規(guī)格型號(hào)和數(shù)量，且應(yīng)對(duì)管材外觀、材料設(shè)備質(zhì)量性能指標(biāo)參數(shù)以及施工設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，以確保中長(zhǎng)距離頂管施工能夠連續(xù)進(jìn)行。

3.2 施工測(cè)量放樣技術(shù)分析

市政給排水施工中，測(cè)量放樣技術(shù)是中長(zhǎng)距離頂管施工中的關(guān)鍵性技術(shù)之一，對(duì)準(zhǔn)確控制頂管位置精度具有重要影響。在施工過程中，施工單位應(yīng)指派專業(yè)技術(shù)人員開展測(cè)量放樣工作，以確保給排水管道頂進(jìn)高程控制點(diǎn)以及中心線位置準(zhǔn)確無誤。在對(duì)中心線進(jìn)行測(cè)量放樣時(shí)，應(yīng)在頂管作業(yè)坑兩側(cè)分別設(shè)置中心線，且應(yīng)確保其高度和管件頂進(jìn)線路一致。在頂管作業(yè)坑內(nèi)應(yīng)設(shè)置2~3個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)。在對(duì)水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量放樣時(shí)，應(yīng)采取從坑上引測(cè)的方式，且應(yīng)將測(cè)量誤差嚴(yán)格控制在允許范圍內(nèi)。特別是在頂進(jìn)第一節(jié)管件時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)控制測(cè)量，以及時(shí)確認(rèn)頂進(jìn)位置是否準(zhǔn)確，如發(fā)現(xiàn)誤差超過允許范圍，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采用千斤頂法或頂木法加以糾正調(diào)整。頂木法一般適用于對(duì)較小的位置誤差進(jìn)行糾偏，操作時(shí)主要是將一段頂木設(shè)置在給排水管道偏向方向，并通過頂進(jìn)開展糾偏作業(yè)。而千斤頂法則主要適用于對(duì)較為明顯的誤差加以調(diào)整。

3.3 進(jìn)出洞階段技術(shù)分析

在中長(zhǎng)距離頂管施工的進(jìn)洞階段，施工單位應(yīng)采用止水技術(shù)對(duì)井洞口加以處理，以便頂進(jìn)施工順利實(shí)施。在進(jìn)行止水處理時(shí)，可以采用橡膠止水法蘭，預(yù)埋好注漿孔，通過灌注膨潤(rùn)土泥漿的方式進(jìn)行施工。施工時(shí)，應(yīng)在內(nèi)襯預(yù)留洞上安裝好橡膠雙道止水法蘭，并通過SMW工法樁（新型水泥土攪拌樁墻）對(duì)井洞土體進(jìn)行加固處理。施工中，頂管出洞也是重要的技術(shù)環(huán)節(jié)之一。當(dāng)?shù)谝还?jié)管道在頂管機(jī)作用下突破工作井洞口封門并進(jìn)入土層后，施工人員應(yīng)利用調(diào)零工具等對(duì)其進(jìn)行調(diào)零控制，并將支撐結(jié)構(gòu)設(shè)置于工具管井壁上。在通過洞口抽出管具時(shí)應(yīng)確保其初始角度設(shè)置合理，能夠有效彌補(bǔ)下跌。當(dāng)接收井和作業(yè)點(diǎn)間距達(dá)到15 m以上時(shí)，施工人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)頂進(jìn)軸線的觀測(cè)，以防頂管頂進(jìn)方向出現(xiàn)偏差。如果頂進(jìn)軸線位置存在明顯誤差時(shí)，施工單位應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，采用主頂油缸法等技術(shù)進(jìn)行糾偏。

3.4 頂進(jìn)技術(shù)分析

頂進(jìn)過程中，施工人員應(yīng)首先做好基坑井的設(shè)置工作，確保頂進(jìn)設(shè)備有充足的作業(yè)空間，且應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)確控制工作坑坡度。同時(shí)，施工人員要對(duì)頂進(jìn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行復(fù)核，以確保頂進(jìn)作業(yè)能夠連續(xù)進(jìn)行。在按照導(dǎo)軌施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)頂進(jìn)方向的要求、管材尺寸規(guī)格以及管道坡度等準(zhǔn)確控制其安裝位置，并應(yīng)在頂管前段位置開挖坑道，其深度一般應(yīng)控制在30~50 cm。在頂進(jìn)施工過程中，施工人員應(yīng)按照先挖后頂?shù)脑瓌t進(jìn)行作業(yè)，且應(yīng)確保隨挖隨頂，保證頂進(jìn)作業(yè)的連續(xù)性，以減少頂進(jìn)阻力，并應(yīng)設(shè)置好預(yù)留口，保證頂進(jìn)施工順利進(jìn)行。施工時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確控制鋼管位置，之后再將混凝土管安裝就位。在頂進(jìn)施工中，如果前方出現(xiàn)油泵壓力急劇增加或塌方等突發(fā)情況時(shí)，施工人員應(yīng)立即停止施工，以避免出現(xiàn)人員傷亡，且應(yīng)組織專業(yè)技術(shù)人員對(duì)事故原因進(jìn)行分析，以制訂科學(xué)有效的處置方案，保證施工安全。

3.5 接口處理技術(shù)分析

在市政給排水工程的中長(zhǎng)距離頂管施工過程中，為保證施工質(zhì)量，應(yīng)合理應(yīng)用接口處理技術(shù)。施工人員應(yīng)根據(jù)管材性質(zhì)特點(diǎn)合理選擇接口處理方式，確保接口嚴(yán)密，避免出現(xiàn)滲漏等問題。在完成接口處理后，應(yīng)進(jìn)行全面的質(zhì)量驗(yàn)收工作，確認(rèn)施工質(zhì)量合格后才能進(jìn)行后續(xù)的施工作業(yè)。

3.6 管節(jié)止轉(zhuǎn)技術(shù)分析

管節(jié)止轉(zhuǎn)技術(shù)是中長(zhǎng)距離頂管施工中的一項(xiàng)重要技術(shù)。由于在頂進(jìn)作業(yè)時(shí)，頂進(jìn)機(jī)頭在螺旋機(jī)以及刀盤的影響下經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)情況，而機(jī)頭旋轉(zhuǎn)角度超過允許范圍時(shí)，會(huì)影響頂進(jìn)施工質(zhì)量。在施工實(shí)踐中可以在機(jī)頭筒兩側(cè)分別焊接翼板，且應(yīng)確保兩翼板處于同一水平面上，然后在翼板上設(shè)置壓重塊，以達(dá)到防止機(jī)頭旋轉(zhuǎn)的目的。同時(shí)，根據(jù)頂進(jìn)施工實(shí)際情況也可以采取將鐵支架分別焊接在機(jī)頭兩側(cè)的方法，以便利用壓鐵移動(dòng)避免機(jī)頭偏轉(zhuǎn)，從而保證頂管施工順利進(jìn)行。

3.7 鉆進(jìn)技術(shù)分析

在市政給排水施工中的中長(zhǎng)距離頂管施工中，水平螺旋鉆進(jìn)也是一項(xiàng)重要的施工技術(shù)。采用該技術(shù)可以有效降低頂管施工對(duì)地表土層的擾動(dòng)，提高施工質(zhì)量和效率。但要注意的是，水平螺旋鉆進(jìn)主要適用于管徑相對(duì)較小的市政給排水管道頂進(jìn)施工，可以明顯提高小口徑管道頂進(jìn)精度。在施工實(shí)踐中，應(yīng)根據(jù)市政給排水管道實(shí)際情況合理應(yīng)用該技術(shù)。

3.8 注漿技術(shù)分析

泥漿是頂管施工中重要的潤(rùn)滑減阻介質(zhì)，因此，必須高度重視泥漿配置以及灌注技術(shù)的應(yīng)用。在施工過程中，應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)土體的性質(zhì)與特點(diǎn)、管道直徑等因素合理確定泥漿配比，既要確保泥漿具有較好的工作性能，又要避免出現(xiàn)泥漿流失等情況。在制備泥漿時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配比準(zhǔn)確控制各成分用量，加強(qiáng)對(duì)各種原材料質(zhì)量性能的檢測(cè)，且攪拌應(yīng)均勻充分，以保證泥漿質(zhì)量。注漿施工時(shí)，應(yīng)按照先注后頂或隨頂隨注的原則進(jìn)行施工操作，且不得在頂進(jìn)過程中隨意中斷注漿。注漿時(shí)，應(yīng)結(jié)合施工段巖土體結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)以及所頂罐體上方實(shí)際靜止土壓力值等對(duì)注漿壓力進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和控制。如果在注漿過程中受客觀因素限制必須暫停注漿，應(yīng)先暫停頂管作業(yè)，之后才能停止注漿作業(yè)。在注漿施工過程中還應(yīng)采取必要的沉降控制措施，防止市政給排水管道出現(xiàn)不均勻沉降等問題。

3.9 通風(fēng)技術(shù)分析

通風(fēng)技術(shù)是頂管施工中的一個(gè)重要技術(shù)環(huán)節(jié)，一旦通風(fēng)技術(shù)應(yīng)用不合理，會(huì)對(duì)施工人員的安全構(gòu)成威脅。目前，比較常用的通風(fēng)技術(shù)主要包括鼓風(fēng)技術(shù)、抽分技術(shù)以及二者綜合應(yīng)用等技術(shù)方法。在施工實(shí)踐中要注意的是，如采用鼓風(fēng)技術(shù)進(jìn)行通風(fēng)時(shí)，雖然其具有較長(zhǎng)的出口氣流射程，可以及時(shí)排除作業(yè)面內(nèi)的煙塵以及有害氣體等，但該技術(shù)的通風(fēng)距離相對(duì)有限，作業(yè)面的混濁空氣在被驅(qū)散后會(huì)經(jīng)由管道擴(kuò)散至工作坑，因此，在中長(zhǎng)距離頂管施工中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理選擇通風(fēng)方式。

3.10 加固技術(shù)分析

當(dāng)完成市政給排水管道頂管施工后，施工單位還應(yīng)對(duì)管道進(jìn)行加固處理，以避免給排水管道出現(xiàn)位移等情況。在施工實(shí)踐中可以將膨潤(rùn)土泥漿作為加固充填材料，對(duì)施工范圍內(nèi)的地面進(jìn)行補(bǔ)漿，且應(yīng)確保泥漿充分滲透入土體，以提高土體與給排水管道結(jié)合的緊密性，從而將地面交通等活動(dòng)對(duì)給排水管道位置的影響降到最低，達(dá)到提高地面道路安全性以及市政給排水管道穩(wěn)定性的目的。

3.11 降水技術(shù)分析

若頂管施工受客觀條件限制需要在地下水水位相對(duì)較高的區(qū)域開展施工作業(yè)時(shí)，施工單位應(yīng)合理應(yīng)用降水技術(shù)，以確保頂管施工順利實(shí)施。目前，補(bǔ)漿常用的降水方式是井點(diǎn)降水技術(shù)。施工單位應(yīng)結(jié)合施工區(qū)域地下水水位以及地質(zhì)水文條件合理確定井點(diǎn)位置，且井點(diǎn)與工作坑坑壁之間應(yīng)保持1 m以上間距。在井點(diǎn)施工中，其深度應(yīng)達(dá)到含水層下方，且孔徑通常應(yīng)達(dá)到300 mm以上，降水應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，直至水位穩(wěn)定后才能停止降水作業(yè)。

4 結(jié)語

市政給排水設(shè)施是現(xiàn)代城市中的重要基礎(chǔ)設(shè)施，直接關(guān)系到城市居民生活能否正常進(jìn)行，因此，應(yīng)高度重視對(duì)頂管施工技術(shù)的研究，特別是在市政給排水施工中的長(zhǎng)距離頂管施工中，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況，準(zhǔn)確把握中長(zhǎng)距離頂管施工中的重難點(diǎn)和技術(shù)環(huán)節(jié)，并在施工實(shí)踐中熟練掌握各項(xiàng)施工技術(shù)要點(diǎn)，充分發(fā)揮中長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)優(yōu)勢(shì)，保證施工質(zhì)量以及效率。