淺談市政道路排水工程污水管頂管施工技術

李雪梅

（云南友源工程造價咨詢有限公司　云南　昆明　650000）

淺談市政道路排水工程污水管頂管施工技術

李雪梅

（云南友源工程造價咨詢有限公司云南昆明650000）

隨著城市的發展，市區污水排放量的硬性需求不但增加，近年來各個城市不得不將污水管道進行改造、增添。市政道路排水工程污水管頂管施工技術施工速度快，對周圍環境擾動小，是適合市內管道的施工工藝。本文在論述頂管施工技術基本原理的基礎上，從施工組成要素，施工技術要點和頂管的類別等方面對頂管施工技術做出詳細論述，為類似工程提供參考。

頂管施工技術；污水管道；施工原理；施工要點；施工類別

引言

伴隨國家城鄉一體化的加速推進和城市多元化的發展，城市各類工場、企業、業態場館和人口的增多，導致城市污水排放量也與日俱增。城市現有的污水管道已不能對市區污水進行良好的排放，導致管網堵塞、污水直接排入河流等現象十分普遍。近年來，各個城市污水管道的建設工作異常繁忙，如不能采用良好的施工工藝，不僅費時費力，且會對現有市區環境產生負面影響。以往城市污水管道的施工較多采用明挖法，不僅占地較多、工時較長，對市區環境污染較大，甚至引起市區地面下沉。而頂管施工工藝施工速度快[1]，在施工過程不需對現有路面進行開槽，挖掘過程路面不會下沉，且不需要關閉交通，適合市區污水排水管道的建設。本文擬對頂管施工技術的基本原理進行闡明，并從施工組成要素，施工技術要點和頂管的類別等方面對頂管施工技術做出詳細論述，從而全面深入介紹排水工程污水管頂管施工技術，為類似市政工程提供參考。

1　頂管施工技術原理

頂管施工技術最初是針對穿越鐵路鑄鐵管道的施工技術，1896年起源于美國的北太平洋公司。其施工精度高，適用于各類土質土層，施工距離較長，管徑為30～400cm的給水排水管道綜合管道。如今的頂管施工技術已不像往日的人工頂進施工，已發展到集機械化和電子化為一體的施工技術。頂管法施工技術管道的頂進是借助于主頂油缸、相鄰管道或中繼等設備，使得鋼制或水泥混凝土的管道按照設計路徑穿越兩個工作井之間的土體，穿越過程中依次連接相鄰管道的施工技術[2～3]。

在頂進過程中通過安置在第一節工作管道前端的盾構設備或頂管機，可以對頂進的路徑進行適當矯正，也可以實現直線頂進及曲線頂進路徑的切換。一般頂進作業由工作井內的工作人員在操作平臺上完成，在特殊作業條件下則需在地上的操作間完成操作。而頂進過程遇到巖石則可以采取多種破碎方法，如人工破碎，機械設備破碎及采用高壓水力沖蝕的方法，對破碎的巖石及時挖運至指定地點。

2　頂管施工的組成要素

頂管施工設備組成要素較多且較為復雜，一組完整的施工設備一般包括以下組成要素：管道，運輸車輛，扶梯，主頂油缸，安全護欄，注漿潤滑系統，操作室，電力設備（供電和照明），操作系統，反力后座，測量及校正系統，導軌，弧形、圓形頂鐵，機頭，通風換氣設備等。

3　頂管施工技術要點

頂管施工的全過程是指施工機械進場到施工結束的整個作業過程，主要流程為工程開始→測量放樣（復核）→工作井修筑→設備安裝（地面設備及井下設備）→注漿材料準備→挖運土方→頂進（注漿）→測量→卸管及接口連接→進洞→取工作管→全線測量→收坑→施工結束。

3.1工作井

工作井是安裝工作設備及工作人員工作的場所，也是導管頂進的起點位置。內有整個工作系統的發力裝置（主頂油缸）。工作井的施工需根據現場水文地質條件、土層類型采用合理的開挖及支護方式。工作井在開挖就位后盡快做好井壁及井底的水泥混凝土硬化工作，并對主頂油缸的支座強度進行檢測，確保強度滿足設計要求。這也是決定整個施工階段能否順利進行的關鍵因素。

3.2接收井

接收井是接收及起吊掘進機的場地，管道在工作井逐個頂進，進入接收井后，在接受井吊起掘進機，用主頂油缸繼續頂進工作管道，直到推出接收井一定長度。在多段管道連續頂進的情況下，工作井也可以用來接收掘進機，但接收井不能用于安裝主頂油缸等頂進設備。主要原因是接收井較工作井小很多，且其內部沒有供主頂油缸安裝的反力支座。

工作井及接收井位置的布置需選擇在易排水、便于挖運土方及井壁土體堅實的地方。

3.3止水

止水一般安裝在工作井的工作管道頂進點位和接收井的工作管道頂出點位，主要是為了避免地下水及泥漿涌入工作井和接收井。當地下水水頭較小時，止水可以直接采用橡膠材料。而當地下水水頭較大，或者穿越江河時，則需做兩道止水。

3.4掘進設備

掘進設備掘進機安裝在工作管道的最前端，是頂進過程應用的設備。掘進設備的選取需考慮施工場地的土層類型、地質條件及布置深度等因素。

3.5主頂油缸

主頂油缸、主頂油泵、操作平臺及液壓油管是頂進裝置的組成部分，而主頂油缸是頂進裝置的主體部分，是工作管道的動力輸出設備，一般采用對稱的方式進行布置，以保證動力均勻。工程常見的主頂油缸壓力為30～50MPa。為了保證管道的順利頂進，主頂油缸的頂力需克服各類阻力，如工作管道剪切土體的阻力，管道與周圍土體的摩擦力等[4]。在頂進過程中也時刻關注管道的頂進路徑，確保按設計路徑頂進，若發現路徑偏離，需及時采取糾偏措施。

3.6頂鐵

頂鐵的一般形狀有環形、弧形及馬蹄形等形狀，環形頂鐵可以把主頂油缸的頂力均勻的分布在工作管的橫截面上。弧形頂鐵及馬蹄形頂鐵主要用于補充主頂油缸與工作管道的長度。在人工掘進及土壓力平衡式的頂進作業方式中，一般采用弧形頂鐵，由于其開口方向向上，對于工作管道內土方的開挖有利。而在泥水平衡式頂進作業方式中則常用馬蹄形的頂鐵。

3.7反力支座

主頂油缸在頂進過程做會產生很大的頂進力，而反力支座則是將反力的傳向工作井壁的土體中。主頂油缸一般采用對稱布置，反力支座的受力也是分散的點狀，為了保證支座不被主頂油缸損壞，加大受力面積，在主頂油缸與支座之間需添加一塊厚度20～30cm的鋼制墊片。墊片對主頂油缸的反力具有擴散作用，并將反力均勻的傳遞到支座上。

4　頂管施工的類別

對頂管施工技術的分類方法較多，每種方法都有其特有的側重點，也有一定的局限性。按照管口直徑的大小可以分為：微型頂管、小口徑頂管、中等口徑頂管和大口徑頂管。微型口徑的頂管，直徑一般不超過40cm，甚至不到10cm。此類管道的布設深度都不大，可以穿越比較復雜的土層。小口徑的頂管，直徑一般在50～80cm，工作人員只能以爬行的方式進入管道。中等口徑的頂管，其直徑一般為80～180cm，工作人員可以彎腰前行。大口徑的頂管直徑一般在200cm以上。根據掘進技術可以分為：人工掘進，注漿式，氣壓、泥水和土壓平衡式等。依據頂進力的傳遞方式，可以分為中繼式和無中繼式兩類。根據頂進管道的材料可分為：鋼管式、水泥混凝土和鋼筋混凝土式。根據頂進路徑的曲直分為曲線式和直線式。以300m為分界，大于此距離的稱為長距離頂進，小于此距離的稱為普通頂進。

5　結論

（1）掘進設備的選取需考慮施工場地的土層類型、地質條件及布置深度等因素。

（2）在頂進過程中也時刻關注管道的頂進路徑，確保按設計路徑頂進，若發現路徑偏離，需及時采取糾偏措施。

（3）為了保證支座不被主頂油缸損壞，加大受力面積，在主頂油缸與支座之間需添加一塊厚度20～30cm的鋼制墊片。墊片對主頂油缸的反力具有擴散作用，并將反力均勻的傳遞到支座上。

[1]余劍鋒.頂管施工引起地表變形問題研究[D].廣州大學，2006.

[2]余劍，戴一殳.淺析市政道路排水工程的施工技術[J].江西建材，2014，15：135.

[3]張衛東，簡德武.泉州市中心城區污水管網改造工程設計[J].中國給水排水，2007，20：43～47.

[4]王綿坤.頂管施工中力學效應問題研究[D].廣州大學，2007.

TU992.05

A

1673-0038（2015）17-0078-02

2015-4-10

李雪梅（1987-），女，四川成都人，助理工程師，從事市政造價工作。