頂管技術在城市給排水管道建設中的應用研究

于 雷

(吉林市市政設施管理處，吉林 吉林132000)

給排水管網作為城市的重要基礎設施，為城市的生產和生活提供重要的保障。但在傳統的給排水管網工程建設中，施工期內由于要對管網所對應的地面進行挖掘，使本來就緊張的交通環境又雪上加霜，造成人們出行的不便，也給城市的整體環境造成相當大的影響。同時在給排水管網的改擴建中由于部分城市特別繁忙的路段是禁止開挖的，所以如果再采用傳統的施工方法進行施工就不太可能，隨著科學技術的不斷發展，非開挖技術已為我們解決了這一難題，頂管技術就是作為非開挖技術的一種已逐漸在城市給排水管道工程中進行普及，此技術是對施工地段進行少開挖或不開挖技術來進行管道的鋪設及更換，是一種非常經濟安全的施工方法。

1 頂管施工的特點

作為非開挖技術的一種，頂管施工在城市給排水施工中得以廣泛應用，由于其不需要進行開挖作業，所以在成本和工期上都會有很大程度的節省。同時由于不需要大面積的開挖地面，所以對地面的交通不會產生影響，同時周圍的居民不會受施工中的灰塵及噪音的影響，能正常的生活，城市的環境也不會受到破壞，此技術不受地面建筑等的影響，施工范圍大，施工成本低。此技術在國外早已開始廣泛應用，由于其具有較高的技術難度，所以在我國還沒有廣泛的應用到工程當中，在進行頂管技術施工前需要對施工過程中的地質條件及水文環境進行詳細的了解，以便于根據不同的地質條件制訂不同的施工方案。

2 頂管技術施工應用分析

2.1 頂進管的選擇

在進行城市給排水管道施工過程中，對頂進管有一定的要求，正常情況是選用鋼筋砼管，但對腐蝕性沒有要求的條件下，也可用鋼管。同時對頂進管的各項指標的要求較為嚴格，需要符合相關的鋼筋砼管的標準和技術規程。

2.1.1 頂進管直徑的選擇

在進行給排水管道的施工過程中，可根據該項工程的性質來對頂進管的內徑進行選擇，正常情況下內徑內需要配備作業人員，所以內徑一般都不會小于500mm，對于外徑的選擇則會根據頂進管所需要承受的荷載力來確定配筋及管壁的厚度。

2.1.2 頂進管長度的選擇

在施工過程中會根據不同的要求及情況進行頂進管的選擇。在施工過程中由于頂進管的使用，經濟上有很大的節省，但在施工過程中對施工的可控性和經濟性的控制則多數與頂管的長度有很大關系。如果在直線推進的情況下，頂進管長的則會節省工作時間，加快工作效率，但是隨著施工的進行，如果頂管鋪設過程中偏離了原來的路線，因頂管較長，則恢復起來會很困難，難度加大的同時，費用也會加大。但在直線上推頂時短管也不利于推進行速度，因為管短，所以容易向土層中擠入，這在推進過程中管與管之間就很難保證直線性，會呈彎曲型排列，這在施工中就對管頂進過程中的可控性就會減弱。所以頂進管的長度選擇要科學合理。

一般情況下，管長度須相對于管徑來衡量，當L/D外≤1.10時，為短管；當L/D外=1.15時，為標準管；當L/D外≥2.10時為長管。

2.2 頂管施工的前期準備

2.2.1 現場平面布置

平面總體布置包括起重設備、自動控制室、料具間、管片堆場、拌漿棚及拌漿材料堆場、注水系統、棄土坑的布置等。始發工作井內安裝發射架、頂管機、前頂鐵、主推千斤頂、反力架等頂進設備，工作井邊側設置下井扶梯供施工人員上下。

2.2.2 頂管機進、出洞處以及后靠土體加固

為確保頂管機出洞的絕對安全，需對后靠土體及進、出洞區域土體進行高壓旋噴樁加固。為防止頂管機進、出預留洞導致泥水流失，并確保在頂進過程中壓注的觸變泥漿不流失，必須在工作井安裝洞口止水裝置。

2.3 頂管施工的工藝

頂管施工工藝在市政管道建設中是比較常見的一種做法，又將這種做法稱之為頂進法的施工工藝，這種施工方法是利用一定的施工設備將事先定制好的構造物慢慢的頂進到路基當中去，這種做法可以構成立體式的交叉通道或者是涵洞。這種施工工藝需要首先確定施工的管道位置，然后在這個位置上設置工作井和接收井，在工作井當中要安裝推力設備對頂管機頭進行施力，將其推入到土體當中去，在機頭的導向作用下，將事先定制好的鋼筋混凝土的土管按照土管方向頂進，在前端的土體可以通過工作井排出井外，通過這一系列的施工過程，完成管道的鋪設工作。

2.3.1 頂管井的設計

頂管井分工作井與接收井兩種，頂管井的建造結構有很多種類，一般使用鋼筋混凝土結構。工作井的結構形式通常有單孔井和單排孔井。前者形狀有圓形、正方形、矩形等，后者則大多為矩形，它們的結構受力性能由高至低依次為圓形——正方形——矩形。結構布置時，可在井內設置內支撐，改善結構受力。在建造過程中，工作井按雙向頂進設計，與接收井間隔布置，間距與設計檢查井間距一致，施工完畢，在工作井和接收井的位置上按設計要求做檢查井。

2.3.2 頂管施工工序

①穿墻：打開穿墻悶板將工具管頂出井外，并安裝穿墻止水裝置，主要技術施工措施如下：

a穿墻管內填夯壓密實的紙筋粘土或低強度水泥粘土拌和土，以起到臨時性阻水擋土作用；

b為確保穿墻孔外側一定范圍內土體基本穩定并有足夠強度，工作井工具管穿墻前，對穿墻管外側采取注漿固結措施；

c穿墻前對可能出現的問題進行分析并制定相應處理措施；

d悶板開啟后迅速推進工具管，同時做好穿墻止水，采用止水法蘭加壓板，中間安入20mm厚的天然優質橡膠止水板環，要求具有較高的拉伸率和耐磨性，借助管道頂進帶動安裝好的橡膠板形成逆向止水裝置，應防止因穿墻管外側的土體暴露時間過長而產生擾動流變。

②頂管出洞：頂管出洞是頂管作業中一個很值得注意的問題，為防止管線出現偏斜，應采取工具管調零，在工具管下的井壁上加設支撐，若發現下跌立即用主頂油缸進行糾偏，工具管出洞前預先設定一個初始角彌補下跌等措施。

③頂管糾偏：糾偏是指機頭偏離設計軸線后，利用設置在后部的糾偏千斤頂組，改變機頭端面的方向，減少偏差，使管道沿設計軸線頂進。頂進糾偏是采用調整4臺糾偏千斤頂組的方法，進行糾偏操作，若管道偏左則千斤頂采用左伸右縮，反之亦然。

結語

隨著技術的不斷進步，頂管技術無論從社會效益和經濟效益都是具有可行性的一項給排水管道施工技術，同時頂管技術涉及多門學科的復雜應用，所以在頂管技術中的關于頂管推力的計算要準確，這樣才能正確的估計泥水平衡壓力，高效的完成管道的施工。

[1]王峰.頂管技術在泵站出水管道施工中的應用[J].城市道橋與防洪.2006.(2):22-23.

[2]給水排水管道工程施工及驗收規程[S].中華人民共和國建設部發布.1997.