市政給排水施工中長距離頂管技術(shù)研究

米鑫

重慶縱橫工程設(shè)計有限公司四川分公司 四川 成都 610095

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，城市建設(shè)規(guī)模以及建設(shè)質(zhì)量都有了顯著成效，而在城市化建設(shè)過程中，市政給排水工程的施工質(zhì)量對于促進(jìn)整個城市建設(shè)發(fā)展具有重要意義。給排水工程建設(shè)發(fā)展至今以及成為城市化建設(shè)中必不可少的一項工作內(nèi)容。在新時代發(fā)展背景下，施工所有設(shè)備以及相關(guān)技術(shù)也獲得了提升，而工程建設(shè)的整體質(zhì)量也得到了全面優(yōu)化，促進(jìn)了城市化發(fā)展進(jìn)程。在眾多工程應(yīng)用技術(shù)中，最常用的就是長距離頂管施工技術(shù)。雖然這種技術(shù)的應(yīng)用效果較好，但其對施工人員的專業(yè)技術(shù)能力要求也相對較高，需要有關(guān)部門在執(zhí)行相關(guān)工作時，做好科學(xué)安排，這樣才能夠?qū)⒔o排水工程的價值和作用發(fā)揮出來。

1 市政給排水工程施工意義

市政給排水系統(tǒng)和人們的生活息息相關(guān)，其便捷性特點(diǎn)主要體現(xiàn)在能夠充分利用自然資源，在對環(huán)境起到保護(hù)作用的基礎(chǔ)上，促進(jìn)抗洪和泄洪工作的執(zhí)行。我國目前正處在一個發(fā)展戰(zhàn)略的重要時期，維護(hù)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展和社會經(jīng)濟(jì)增長平衡是一項非常重要的任務(wù)。給排水工程能夠在確保人們生活質(zhì)量的同時，促進(jìn)市場給排水工程的發(fā)展。而就目前我國在市政給排水工程執(zhí)行的質(zhì)量上來看，依舊有很大的進(jìn)步空間，尤其是在技術(shù)的創(chuàng)新升級以及應(yīng)用方面還有待改進(jìn)[1]。只有市政給排水工程管理工作進(jìn)行完善，才能夠保證整個市政建設(shè)工程發(fā)展的高效性。

市政工程中的給排水系統(tǒng)是推動和維持城市運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，市政給排水工程的有效執(zhí)行能夠在一定程度上拉動城市內(nèi)需，為城市居民提供更多崗位，從而帶動城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展。現(xiàn)階段，各領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)水平在不斷提升，城市人口質(zhì)量也越來越高，在此背景下給市政給排水工程的執(zhí)行提出了更高的要求。城市化帶來了人口向城市大量聚集，導(dǎo)致城市人口迅速增加，城市總用水量急劇上升。針對這種現(xiàn)象，需要相關(guān)部分做好排水管道的設(shè)計和鋪設(shè)工作，保證城市能夠平穩(wěn)發(fā)展[2]。但是市政給排水管道施工建設(shè)并非簡單工作，工程建設(shè)過程復(fù)雜，并且還容易受外界因素影響。想要確保整個工程建設(shè)高效完成，需要投入大量的人力、物力和財力。

2 市政給排水中長距離頂管施工技術(shù)的優(yōu)勢

長距離頂管施工技術(shù)是在滿足不了土方開挖基礎(chǔ)要求的情況下，可以采用土壓平衡頂管機(jī)，執(zhí)行管道的挺進(jìn)工作，進(jìn)而高效率完成管道鋪設(shè)工作。土壓平衡頂管機(jī)的工作原理就是在外界綜合動力的支持下，先用旋轉(zhuǎn)切割的方法土體進(jìn)行切割，之后再更具挖掘土方的實(shí)際情況，向其中加入粘土漿或者是清水，這樣能夠起到改造土層的目的，從而讓其能夠更好的適應(yīng)地下水以及土層的壓力。在市政給排水工程中長距離頂管施工技術(shù)有以下技術(shù)優(yōu)勢。

2.1 減少對居民生活的影響

長距離頂管技術(shù)在現(xiàn)代化施工工程建設(shè)中是很常見的，并且多被應(yīng)用在已經(jīng)投入使用的城市道路、居民區(qū)以及工況企業(yè)附近。采用這項技術(shù)方式可以將工作范圍集中在工程項目的兩端或者是中間部分進(jìn)行少量的圍擋，從而將少因土方開挖而對交通和居民出行造成的影響。

2.2 降低環(huán)境影響

傳統(tǒng)的土方開發(fā)施工方式，會產(chǎn)生大量的浮沉或者噪音污染，這些對于人們的日常生活以及環(huán)境都將造成非常嚴(yán)重的影響。而使用長距離頂管施工方式，因為這種施工技術(shù)的工作區(qū)域集中在地下，并且在施工過程中采用粘土漿以及清水，所以不會產(chǎn)生大量的浮沉，還能避免大量噪音產(chǎn)生，其作業(yè)過程可以連續(xù)性的進(jìn)行，能夠最大程度的滿足施工過程中的環(huán)保要求[3]。

2.3 提高施工安全性

長距離頂管施工技術(shù)，采用了最新的機(jī)械自動化作業(yè)方式，和傳統(tǒng)人工操作施工方式形成了鮮明的對比，也在一定程度上提高了工作效率。此外，因此現(xiàn)代化施工方式的運(yùn)用，讓施工人員的工作環(huán)境得到了改善。因為無需人工操作，只需要通過計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，極大的提高了施工的安全性。

2.4 提高工作效率

現(xiàn)在人工成本的提高，讓市政施工方式開始朝著全面自動化方向發(fā)展，降低了人工成本[4]。同時還能夠借助機(jī)械工作方式提高工作的整體效率，縮短施工的工期。

3 市政給排水施工中長距離頂管施工技術(shù)分析

市政給排水施工中長距離頂管施工技術(shù)中包含多個技術(shù)，即非開挖頂管施工技術(shù)、頂管施工方法、水平螺旋鉆井法以及通風(fēng)系統(tǒng)，如圖1。

圖1 非開挖頂管施工技術(shù)

3.1 非開挖頂管施工技術(shù)

非開挖頂管施工技術(shù)在現(xiàn)代化技術(shù)的推動下，呈現(xiàn)出明顯的高效經(jīng)濟(jì)形態(tài)。這項技術(shù)在市政給排水施工中應(yīng)用頻率較高?，F(xiàn)階段，人們開始關(guān)注非開挖頂管施工技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，但是因為技術(shù)應(yīng)用和開展時間較晚，我們對這項技術(shù)的應(yīng)用還不夠成熟，因此在實(shí)際施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)無法順利安裝的問題，從而導(dǎo)致給排水管道無法正常使用[5]。而近些年，我們對這些技術(shù)的研究更加深入，在技術(shù)應(yīng)用的水平上有了明顯提升，給排水系統(tǒng)的作用發(fā)揮的也更加全面，這項技術(shù)也受到了廣泛推廣。在對非開挖頂管技術(shù)進(jìn)行研究分析時，首先需要明確這項技術(shù)是在地表建設(shè)開挖工作溝的過程，而非地表上的不開挖或者不挖溝。在科學(xué)技術(shù)的加持下，再加上工作人員對日常工作經(jīng)驗的總結(jié)，使得這項技術(shù)目前在使用上已經(jīng)相對成熟。傳統(tǒng)的地質(zhì)工程技術(shù)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)階段人們的實(shí)際需求，而且還會限制非開挖技術(shù)的實(shí)施，從而影響整個市政給排水工程建設(shè)質(zhì)量。針對這種情況，需要更加深入的對這項技術(shù)進(jìn)行研究分析，將這項技術(shù)的潛在作用發(fā)揮出來。

3.2 頂管施工方法

市政給排水施工系統(tǒng)能夠在沒有鋼管的前提下繼續(xù)工作，這時則需要保證頂進(jìn)的鋼管能夠始終保持正常運(yùn)作狀態(tài)。在實(shí)際施工過程中，施工人員需要借助機(jī)械設(shè)備進(jìn)行鉆井，確保能夠挖出兩個符合相關(guān)規(guī)定的基坑井，然后在井中放置兩個符合質(zhì)量要求的鋼管，從而避免機(jī)械在千斤頂?shù)闹貕合卤煌埔频筋A(yù)定之外的位置[6]。如圖2。

圖2 頂管施工技術(shù)

3.3 水平螺旋鉆井法

水平螺旋鉆井法是憑借螺旋桿的推力，將鋼管推到制定的位置上，在此基礎(chǔ)上采取有效的施工手段，從而確保地表形態(tài)始終保持在一個標(biāo)準(zhǔn)，避免在出現(xiàn)洪澇時出現(xiàn)水土流失的情況。這種技術(shù)適用于小口徑的鋼筋混凝土，這項技術(shù)手段在實(shí)際應(yīng)用過程中很難對其精準(zhǔn)度進(jìn)行把控，因此和預(yù)期設(shè)定的目標(biāo)會出現(xiàn)效果偏差[7]。

3.4 通風(fēng)系統(tǒng)

管道通風(fēng)問題是市政給排水工程施工中需要特別注意的問題，工作人員在長距離施工過程中，會出現(xiàn)氧氣不足的情況，再加上管道涂料中參雜著有毒氣體，因此很容易對施工人員造成嚴(yán)重的影響。因此只有確保管道通風(fēng)系統(tǒng)正常工作，保證氧氣充足，這樣才能夠保證施工人員的生命安全。管道施工的通風(fēng)形態(tài)一共有三種，即抽風(fēng)形態(tài)、鼓風(fēng)形態(tài)以及鼓風(fēng)抽風(fēng)組合形態(tài)。

4 頂管施工頂力設(shè)計的計算方法

隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的提升，頂管技術(shù)在實(shí)際工程施工中的應(yīng)用效果也有了顯著提升，但是在頂力計算方面工作還有很大的提升空間，這也成為限制工程高質(zhì)量完成的一個重要因素，因此需要對這種計算方式進(jìn)行完善[8]。頂力的計算對工作的坑被的設(shè)計以及頂力有直接的影響還將影響管體的強(qiáng)度以及設(shè)計位置。

4.1 合理設(shè)計管徑大小

在工程實(shí)際施工過程中，經(jīng)常會因為管徑頂力的變化而需要改變管徑大小。在設(shè)計管徑大小時最常用的方法是通過讓管徑的承受壓力能力和管徑大小之間的關(guān)系進(jìn)行比較，進(jìn)而得出頂力作用和管徑大小之間的比例關(guān)系。經(jīng)過實(shí)踐研究可知，在相同條件下，頂力越大管徑也就越大，兩者呈現(xiàn)出正比關(guān)系。

4.2 減少管線設(shè)計的偏差

在管道頂進(jìn)國過程中，經(jīng)常出現(xiàn)位移情況，會增加施工人員的工作量，用來糾正管道。通常情況下，頂力會隨著阻力的提高而增加，而頂力的變化又常集中在洞口位置，隨著管線偏差的增大，糾正次數(shù)也隨之增加，頂力也會發(fā)生變化。

5 給排水施工中長距離頂管施工技術(shù)影響因素

在市政給排水工程施工過程中，工程執(zhí)行質(zhì)量受多種因素影響，同時還會在情況發(fā)生變化時，產(chǎn)生相應(yīng)的變化。外界推動力是直接影響長距離頂管技術(shù)應(yīng)用效率的關(guān)鍵，管道壓力會在管道長度的不斷增長都越來越大，管道越長壓力越大。因為管道在安裝時很容易出現(xiàn)位移情況，因此需要我們在安裝時加強(qiáng)外界的推動力，確保管道的平穩(wěn)性[9]。在實(shí)際施工過程中，處理起來會復(fù)雜一些，只有通過增加推理，從而在一定程度上保證管道施工的安全性。

6 長距離頂管施工的技術(shù)要點(diǎn)

6.1 選擇合適的施工材料

在市政給排水施工過程中，所需要的材料種類很多，并且對材料的個性化特點(diǎn)有著非常明確的要求，比如使用壽命長、抗腐蝕性強(qiáng)等。想要保證工程的高質(zhì)量完成，除了確保工作各階段工作能夠按照規(guī)定完成，還要重視施工材料的選擇。因此在材料的選擇上，需要根據(jù)施工地區(qū)土質(zhì)特點(diǎn)，選擇安全、耐腐蝕性強(qiáng)、使用壽命長的材料。還要在滿足以上要求的情況下，降低材料購買的成本消耗。就目前的情況來看，大部分地區(qū)因各方面因素相知，選擇的材料以鋼管材料為主，第二選擇是混凝土管材。

6.2 科學(xué)設(shè)定管道推力

市政給排水工程實(shí)際施工過程中，需要根據(jù)實(shí)際情況，對管道長度以及管徑的進(jìn)行設(shè)計，并且還要在施工之前充分考慮城市未來規(guī)劃方向，對實(shí)際給排水施工方案進(jìn)行修訂，保證施工方案執(zhí)行符合城市發(fā)展總體規(guī)劃。在結(jié)合地質(zhì)勘察的結(jié)果以及管道自身的壓力設(shè)定等方面因素合理的設(shè)定相應(yīng)的推動力。

6.3 減少管道的位移偏差

長距離頂管技術(shù)施工首先需要做好管材的連接工作，但是在實(shí)際施工過程中，因為機(jī)械設(shè)備輔助施工或者施工人員的人為動作影響，連接工作經(jīng)常因振動問題都產(chǎn)生偏差。因此，面對上述問題，施工人員的首要任務(wù)就是明確施工規(guī)范制度內(nèi)容，在實(shí)際施工過程中嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)完成施工人，確保油缸中的推動力能夠一直保持在相對平衡的狀態(tài)下。在推動力不均衡的情況，就會出現(xiàn)連接偏差的問題，從而導(dǎo)致安裝的實(shí)際位置和預(yù)期所規(guī)定的位置出現(xiàn)偏差[10]。此外，還要確保管內(nèi)壓力維持在能夠控制的范圍內(nèi)，從而確保其能夠滿足施工標(biāo)準(zhǔn)，提高整體施工質(zhì)量。

6.4 采取必要加固手段

在整個工程施工工作完成之后，需要針對施工路面的下方進(jìn)行加固，最常用的加固材料是水泥注漿，這種方法能夠讓施工路面盡快恢復(fù)到施工前期的狀態(tài)，避免因使用造成長時間的道路堵塞情況。

6.5 利用長距離頂管施工技術(shù)解決頂管出洞問題

從技術(shù)上來看，頂管出洞存在著一定的難度，在實(shí)際施工過程中非常容易出現(xiàn)管道變形或者和設(shè)計的初始路線偏移的情況，針對這種問題，需要施工人員對所使用的工具管道參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。同時如果在工作中出現(xiàn)了偏移的情況，還要將其糾正。在收到外界強(qiáng)大的壓力作用下，管道中的其他材料也會受到不同程度的影響，這種壓力會讓管道變形。為了避免或者減輕管道的變形情況，需要在管道的洞口處設(shè)置支撐物，這樣就能夠減少管道所受的壓力，這種方式也是目前解決管道變形的一種最常用的手段。這種技術(shù)在應(yīng)用過程中因為其所需要技術(shù)要求不高，同時對于支撐物材料的要求也相對平常，而所產(chǎn)生的效果卻非常顯著，所以備受相關(guān)施工單位的青睞，也將在未來成為一個主要的發(fā)展趨勢。

7 結(jié)束語

綜上所述，隨著我國城市人口的不斷增加，市政給排水工程的施工質(zhì)量要求也越來越高。為了滿足城市居民在用水方面的需求，要求市政施工部門和單位在實(shí)際施工過程中，加強(qiáng)對長距離頂管施工技術(shù)的應(yīng)用，并且這項技術(shù)將成為未來相關(guān)工程建設(shè)中不可或缺的一項重要技術(shù)手段。做好在頂管施工技術(shù)上的研究分析，能夠促進(jìn)市政給排水工程的長效發(fā)展，對于加快城市化建設(shè)發(fā)展有著非常重要的意義。目前，我國無論是在施工技術(shù)應(yīng)用還是在施工工藝上都和其他發(fā)達(dá)國家有著一定的差距，這就要求相關(guān)部門和企業(yè)加大對相關(guān)技術(shù)應(yīng)用等方面的研究，從各方面入手，加強(qiáng)整體施工質(zhì)量控制，為長距離頂管施工技術(shù)的進(jìn)步、施工安全保障以及成本控制等方面做好基礎(chǔ)工作，為促進(jìn)行業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。