淺談市政工程中頂管技術(shù)應(yīng)用

馬建省

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摘要：隨著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市城下建設(shè)工程將越來越多，頂管施工技術(shù)的優(yōu)越性越來越突出，在市政管網(wǎng)建設(shè)中，采用頂管施工技術(shù)，能夠有效地降低對(duì)附近城市構(gòu)筑物和道路、管網(wǎng)的影響，取得安全、環(huán)保、高效、經(jīng)濟(jì)的效果。本文對(duì)頂管技術(shù)在市政工程的應(yīng)用中的相關(guān)問題進(jìn)行探索和分析。

關(guān)鍵詞：市政工程頂管施工技術(shù)應(yīng)用

一、頂管技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用

（一）適用范圍

1、在城市中心地區(qū)，或商業(yè)繁華街道，以及城市建設(shè)中遇到無法遷移或不能實(shí)施大型開挖的文物古跡遺址等特殊地段，對(duì)不能進(jìn)行空中架線、開槽埋管來實(shí)施作業(yè)施工時(shí)。一般是采用管徑中Φ80 -Φ600mm 的地下埋管工程可使用頂管法施工。

2、在敷設(shè)城市污水管道直徑大于Φ600mm 時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)無法采用明溝開挖埋管施工而管道沿線又無其它建筑物基礎(chǔ)時(shí)，可使用頂管法施工作業(yè)。

（二）頂管技術(shù)在市政管網(wǎng)中的應(yīng)用

1、舊城改造過程中，由于多年形成的各種管網(wǎng)相互交錯(cuò)，很多管線地下位置不明，原始資料丟失或不全等因素，市政管網(wǎng)鋪設(shè)時(shí)無法對(duì)地面進(jìn)行有效開挖。

2、城市架空線路遇交通干線、繁華街道、文物古跡，鐵路或江河阻截，需轉(zhuǎn)入地下過渡。

3、當(dāng)污水管道直徑較大（Φ600mm 以上），而施工現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境受限，無法采用明溝開挖來埋管施工管道。

二、頂管施工技術(shù)的基本原理

頂管法施工是借助主頂油缸及管道間中繼間等的推力，將工具管或掘進(jìn)機(jī)從工作坑內(nèi)穿過土層一直推到接收坑內(nèi)吊起。與此同時(shí)，也就把緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后的管道埋設(shè)在兩坑之間。對(duì)于長(zhǎng)距離頂管，由于主油缸的頂力不足以克服管壁四周的土體摩阻力和迎面阻力，常將管道分段，在每段之間設(shè)置由一些中繼油缸組成的移動(dòng)式頂推站即中繼間，且在管壁四周加注減摩劑以利于長(zhǎng)距離管道的頂推。

（一）頂管施工與開挖施工法相比的優(yōu)點(diǎn)：開挖部分僅僅只有工作坑和接收坑，而且安全、對(duì)交通影響小；在管道頂進(jìn)過程中，只挖去管道斷面部分的土，挖土量少；建設(shè)公害少、文明施工程度高；在覆土深度大的情況下，施工成本低。

（二）與開挖施工法相比較存在的不足：曲率半徑小而且多種曲線組合在一起時(shí)，施工就非常困難；在軟土層中容易發(fā)生偏差，而且糾正這種偏差又比較困難，管道容易產(chǎn)生不均勻下沉。

三、頂管施工技術(shù)要點(diǎn)分析

（一）現(xiàn)場(chǎng)踏勘及調(diào)查

1、觀察現(xiàn)場(chǎng)人、車流情況確定人流及車流交通組織及路線，考慮在路口設(shè)立交通導(dǎo)向牌、高峰期安排人員指揮交通；2、摸查清楚附近的排水系統(tǒng)，設(shè)計(jì)最佳的排泥水線路，必要時(shí)施工臨時(shí)排水管道，避免污水橫流；3、對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的煤氣、電力、通訊、煤氣、供水等管道現(xiàn)場(chǎng)定位，并標(biāo)示出來看是否需要臨時(shí)關(guān)停或搬遷；4、調(diào)查雨水渠箱、原有污水管道等埋設(shè)較深的市政地下構(gòu)筑物；5、對(duì)于附近一些橋梁等構(gòu)筑物調(diào)查其橋臺(tái)基礎(chǔ)、樁基深度及間距，附近建筑物基坑采取什么結(jié)構(gòu)形式，是否采用噴錨結(jié)構(gòu)施工，其長(zhǎng)度是否在頂管頂進(jìn)軸線內(nèi)。

（二）施工前技術(shù)準(zhǔn)備

可以要求業(yè)主及設(shè)計(jì)方提供頂管頂迸路線詳盡的地質(zhì)資料。盡量了解土層的物理性質(zhì)、力學(xué)參數(shù)、分布狀況等。了解地下水的狀況及變化規(guī)律如地下水來源、水面標(biāo)高及是否受到潮汐影響而變化等。如果有砂層則要搞清含砂量多少及砂的細(xì)度情況及級(jí)配關(guān)系。巖層則要搞清楚是否有裂隙發(fā)育。如果是風(fēng)化巖足則要搞清楚是否強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化抑是弱風(fēng)化，其抗壓強(qiáng)度及抗剪強(qiáng)度多少，是粉沙質(zhì)泥巖還是砂巖，是否為條片狀結(jié)構(gòu)還是整體結(jié)構(gòu)等等。一般來說現(xiàn)行業(yè)主及設(shè)計(jì)單位提供的地質(zhì)資料不夠詳細(xì)，甚至是截然不同，作為施工單位，我們一定要求業(yè)主補(bǔ)鉆。業(yè)主應(yīng)承條件下我們自己也可以在頂進(jìn)線路上補(bǔ)鑒別孔，局部問題點(diǎn)補(bǔ)技術(shù)孔。

（三）頂管線路確定及井位設(shè)計(jì)

頂進(jìn)距離由設(shè)備條件及周圍環(huán)境來綜合決定。考慮到工作井的造價(jià)比較昂貴，應(yīng)少一些工作井，盡量安排往兩個(gè)方向頂進(jìn)。由于現(xiàn)行設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)管道大多按照明挖方式設(shè)計(jì)，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查后盡量?jī)?yōu)化線路設(shè)計(jì)，避開不利頂管的土層、盡量讓頂管線路避開結(jié)構(gòu)物及樹木。最好在每個(gè)工作井或者接收井內(nèi)設(shè)計(jì)成檢查井位。線路與附近結(jié)構(gòu)物的距離設(shè)計(jì)必須考慮到以后作檢查井的方便和空間，盡量避免沖突。檢查井間距按照現(xiàn)行規(guī)范可以和設(shè)計(jì)單位研究適當(dāng)加長(zhǎng)。頂進(jìn)深度范圍內(nèi)土層較為復(fù)雜時(shí)，與設(shè)計(jì)部門協(xié)商考慮抬高或者降低標(biāo)高。

（四）頂力及管材設(shè)計(jì)

頂力大小和很多因素有關(guān)，如土層的變化情況、是否有糾偏、采用設(shè)備的形式、機(jī)頭的切削形式、采用管材形式、后靠背的剛度、工作井的形式、注漿的壓力、頂進(jìn)速度等。實(shí)踐證明，現(xiàn)行考慮采用整體三維模型，考慮多參數(shù)系統(tǒng)來模擬頂管頂進(jìn)過程中各結(jié)構(gòu)的受力情況。關(guān)于管材設(shè)計(jì)，現(xiàn)行對(duì)于管材的配筋量、鋼筋布置、砼的強(qiáng)度及端部的細(xì)部處都區(qū)別于一般承受縱向線荷載的排水管道，一般可以按照軸心受壓柱的考慮來設(shè)計(jì)管材，但是注意到頂管是需要糾偏處理的情況，必須考慮到管道的偏心受壓及局部應(yīng)力集中的情況而要預(yù)留一定的安全系數(shù)。

（五）現(xiàn)場(chǎng)施工管理

在現(xiàn)場(chǎng)施工中，管線中常常帶有污物和施工殘留物，應(yīng)及時(shí)清掃，否則會(huì)對(duì)閥門、設(shè)備、儀表帶來嚴(yán)重的損害。管道在安裝前后都要進(jìn)行清掃，要焊一段清掃一段，這樣可大大減少系統(tǒng)封閉后的清掃工作量。清掃后可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體或分段打壓，檢驗(yàn)系統(tǒng)的強(qiáng)度和氣密性。這里要注意季節(jié)對(duì)打壓工作的影響，如在寒冷地區(qū)，冬季一般只打氣壓，打水壓易造成管道內(nèi)結(jié)冰，如打水壓則要采取一定的防凍措施。打氣壓要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)真分析，制定打壓方案并采取相應(yīng)的安全保障措施。

四、頂管施工要注意的幾個(gè)問題

（一）工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件：施工前必須了解土層的變化情況；對(duì)于要經(jīng)過回填土的地帶，需要提前加固處理，避免施工過后地表有過大幅度的下沉。

（二）有毒有害氣體的檢測(cè)和預(yù)防：頂管施工通過的地層一般都會(huì)有淤泥層，腐爛的動(dòng)植物會(huì)在地下生成有毒有害的氣體，頂管施工過程中，需要定時(shí)監(jiān)測(cè)管內(nèi)有毒有害氣體的含量，及時(shí)通風(fēng)換氣，確保安全。

（三）地下管線的提前探察：頂管施工時(shí)提前查明其它地下管線的埋設(shè)深度，走向位置等，不僅有利于頂管施工工程的順利進(jìn)行.而且對(duì)于保證其它地下管線的安全。

（四）穿越建筑物時(shí)對(duì)基礎(chǔ)的探察：頂管在建筑物基礎(chǔ)下施工時(shí)，需要明確施工路線上所遇到的建筑物基礎(chǔ)類型，對(duì)部分不穩(wěn)定的基礎(chǔ)，頂管頂進(jìn)前可以采取托換、加固措施。

（五）頂進(jìn)計(jì)算：根據(jù)準(zhǔn)確計(jì)算頂進(jìn)推力等計(jì)算結(jié)果，選用相應(yīng)的油缸類型和確定中間的分布；通過工作設(shè)計(jì)，根據(jù)計(jì)算得到最大頂力，提出工作井的加固方案。

五、結(jié)束語

隨著城市建設(shè)步伐的加快，頂管施工技術(shù)具有對(duì)公路、河流、建筑物擾動(dòng)很小，不會(huì)影響到既有建筑物和構(gòu)筑物的使用；地下施工噪聲低，土方和泥漿集中排放，對(duì)環(huán)境的破壞很小；施工進(jìn)度快等特點(diǎn)，應(yīng)用的領(lǐng)域也越來越廣泛，可廣泛應(yīng)用于地下管道、過街隧道等市政工程中，為城市的建設(shè)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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