非開挖頂管技術在市政排水管線施工中的應用

趙東峰

摘 要：隨著社會主義市場經濟的不斷發展，我國市政工程事業發展也取得了不錯的成績。作為市政道路工程建設的重要技術之一，非開挖頂管技術施工是否符合施工要求，對其發展具有至關重要的作用。為提高市政排水管線工程施工質量，必須建立與完善其施工技術體系，選用科學有效的技術進行施工。在提升非開挖頂管施工技術水平的同時，施工單位應規范施工流程，做好各個環節的質量控制工作，才能為市政排水管線施工整體質量的提升提供可靠的保障。文章主要對非開挖頂管技術的概況、市政排水管線施工中非開挖頂管技術的施工準備、施工流程進行了分析與探究。

關鍵詞：非開挖頂管技術；市政工程；排水管線施工；概況；施工準備

中圖分類號：TU992.05 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）24-0044-02

作為城市基礎設施的主要構成部分，地下管線是一個城市生存、發展的主動力。鋪設地下管線的質量，對城市經濟建設與現代化水平的提升具有重要意義。隨著我國城市化發展水平的提升，城市管道網線規劃已經無法適應城市發展的需求，尤其是市政工程排水管線鋪設往往存在諸多問題，為有效提升市政工程的質量，部分單位為降低成本，都會選用"挖槽鋪管法"進行排水管線施工。但這種方式必須在地表無建筑物、河流等情況下，才能進行地下管線的鋪設，其不僅會對原有路面、建筑物質量造成極大的損壞，在開挖施工中，還會產生極大的噪音，并嚴重影響道路交通與沿線居民生活，為此，非開挖頂管技術因其經濟性良好、環境、交通影響小，在市政排水管線施工中得到了廣泛地應用與推廣。

1 非開挖頂管技術的概況

二十世紀八十年代，現代非開挖頂管施工技術在發達國家興起并形成新的產業，該技術對鋪設、更換及修復傳統地下管線具有重要意義。與其他技術的對比，見表1。非開挖頂管技術對環境、交通影響較小，并具有較高經濟性，在市政排水工程中得到了廣泛的應用。

非開挖技術是指利用導向、定向鉆進等途徑，在地表極小部分開挖的情況下，對地下各種管線進行敷設、更換及修復的施工新技術，該技術具有較小的地表干擾性。頂管技術作為非開挖技術的重要組成部分，其主要應用于市政工程，相比開挖埋管技術，非開挖頂管技術可以深入地下作業。其作業原理為：工作井垂直地面進行制作，隨后把水泥、鋼制管道利用高壓液壓千斤頂向地下頂入。在面層不開挖的情況下，進行公路、地下管線的穿越。頂管施工的主要推力包括：主頂油缸、管道中繼間等。該技術的應用，可對埋設管道施工中對沿線建筑物與交通的影響力降到最低，在土層穩定與保護環境發揮著積極的作用。特別是在市政工程交通量大、人口眾多及建筑物、地下管線繁雜的情況下，得到了廣泛地應用與推廣。

2 市政排水管線施工中非開挖頂管技術的施工準備

2.1 頂進管的選擇

一般選用鋼筋混凝土管作為市政排水管線施工的頂進管，鋼管一般用于沒有腐蝕需求的情況下。嚴格按照鋼筋混凝土標準與技術規定確定鋼筋混凝土管的規格設計、配筋與應力驗算。

按照工程性質及需求，對頂進管內徑進行確定。外徑可嚴格遵循頂進管受荷載的情況進行確定，并對混凝土管的配筋、壁厚進行確定。因頂管工作面施工必須與人工方式相配合，要求其管內徑在500 mm以下。

頂進管長度直接影響著頂管的可控性與經濟性。將長管應用到直線推頂施工中，可降低裝管次數，以此提升施工效果。但在不斷增加管長度的同時，如與原定路線出現偏離現象，將加大恢復的難度。通常情況下，當L/D（長度為L，管徑為D）在1.10以下或等于1.10時，通常選用短管進行施工；當L/D等于1.15時，通常選用標準管進行施工；當L/D大于或等于2.10時，可選用長管作為頂進管。

2.2 頂管施工準備

起重設備、自動控制室、料具間及注水系統等為現場平面總體布置內容。并將發射架、頂管機、千斤頂等設備合理安裝到始發工作井內，并將下井扶梯設置在工作井邊側，為施工人員提供便利。為增加頂管機出洞的安全性，必須選用高壓旋噴樁對土體、進出洞相應范圍進行加固。為避免泥水流失現象出現在頂管機進出預留洞位置，必須將止水裝置安裝在工作井內。

3 市政排水管線施工中非開挖頂管技術的施工流程

市政工程是關系到國民經濟增長的重要工程，隨著我國市政排水管線發展建設要求的不斷提高，因大氣因素與行車荷載的直接作用，往往會出現各種質量問題。為此，只有重視其施工流程，選用與之相適應的施工方式，才能提升施工質量，才能為市政排水管線建設提供可靠的技術支撐。

3.1 工程案例

某排水工程，居民區分布于其管線兩側，管線中心與建筑物外側之間的距離為12 m。該工程頂管的總長度為514 m，管節外徑為2 640 mm，其內徑為2 200 mm，管節長度為2 400 mm，最大控制距離為189 m，該頂管施工段無坡度，管頂覆土厚度為4.3 m。選用土壓平衡式多刀盤頂管機（該機的外徑長度為2 640 mm）進行頂管施工，最大后頂力為1400 t。因管道施工具有較大的復雜性，可選用天然橡膠制成鍥型橡膠圈。

3.2 市政排水施工中非開挖頂管技術的施工流程

3.2.1 測量放樣與井下、地面設備安裝

頂管軸線與設備安裝標高等都是測量放樣的內容，利用井下投點、后視點精度的確定，可對頂管軸線放樣精度進行有效控制。在安裝井下設備時，設備安裝部件包括：導軌、千斤頂等。安裝施工中，軸線確定必須嚴格遵循相關測量規定，確保操作符合施工要求。為防止標高人為誤差的產生，應降低軸線安裝量。安裝地面設備時，其設備包含：起吊設備、主頂泵站等，施工時，必須嚴格按照現場具體情況，進行合理設置，并與頂管軸線存在一定的距離。

3.2.2 頂管機下井與出洞

通過起吊設備將頂管機吊入安裝好的導軌上，臨時千斤頂安裝后，應和頂管機連接的管線相連。必要的安全措施應在頂管出洞前進行，如軟眼位置在工作井施工中，可進行相應墻體的澆筑，應確保該墻體具有較高的強度及可對洞口外水土壓力產生抵抗作用，向出口器放入頂管機后，可對墻上的出洞進行直接切割與封堵。同時，還可以將部分鋼封門安裝在工作井軟眼位置，以此起到加固洞口外土體及地下水位降低的作用。在打開洞口后，對土體自身的穩定性及牢固性進行加固。如頂管出洞沒有地下水，可將一定量的鋼板樁打在洞口外部，進而對打開洞口后出現的土壓力加以抵抗。在打開洞口后，出口器內進入頂管機時，可拔出鋼板樁，隨后不斷頂進。

3.2.3 正常頂進控制

正常頂進施工中，應利用頂速控制、出土控制，使土倉內壓力與機頭水土壓保持一種動態平衡狀態。如土質出現改變，必須按照土質具體情況，合理調整頂管機參數。

①合理布置中繼站。應充分考慮井內總站頂力與管線頂進時的最大摩擦力。施工過程中，由于頂管內中繼站具有較高運動頻率，必須確保其密封件性能符合施工要求。

②頂進編制控制。按照監控屏內頂管機偏位情況，操作人員可及時將頂管機頭內的糾偏系統啟動，同時做好處理工作。施工過程中，必須與頂頭偏位、后續管節縫等充分結合。如頂管為曲線形式，地面控制系統無法對頂管機偏位信號接收時，應指派相關負責人員及時監控管道，并將糾偏調控結果上報。

3.2.4 頂管機進洞、起吊及轉移

在洞口位置放置頂管機時，必須依據洞口位置的具體情況、地質條件及地下水文狀況進行相關措施的選擇。在確保施工安全的前提下，指派施工人員及時除去軟眼封門，隨后不斷頂進，直至頂管機進入接收機內，最后將機頭與管道的連接解除。

3.2.5 洞口密封處理、管道修補及驗收

在井中進行頂管機轉移，并徹底清理洞口，根據安裝軌道，進行止水設備的安裝，洞口封閉可利用混凝土澆筑的方式進行施工。在完成該段管道施工后，必須先清理管道，在回填管縫，并補襯、修補施工受損位置。隨后驗收管道，確保管道軸線位置不出現任何誤差、回填管縫施工效果良好等。選用"F"型鋼筋混凝土頂管作為該工程的方式，密封時可選用橡膠圈。在混凝土管內埋設鋼套，可對其剛度進行有效提升，并確保變形現象不出現在運輸過程中。與此同時，焊接其和管內鋼筋骨架，當頂進管端位置混凝土時，如產生受壓情況，可起到約束保護管端混凝土的作用。

4 結 語

綜上所述，作為市政施工中一種非開挖掘進式技術，頂管技術的特點為對附近環境影響小或無影響，施工不需要較大的場地及噪音污染低等。在市政排水管線施工中，非開挖頂管技術的廣泛應用，對其發展具有關鍵性的作用。施工單位為提升市政排水管線施工質量，必須重視非開挖頂管技術，根據施工現場具體情況，選擇頂進管，確保其長度、直徑等符合施工要求。在做好施工準備工作的前提下，規范施工流程，實現市政工程建設的社會效益與經濟效益。

參考文獻：

[1] 王萌萌，姚守勤.非開挖頂管技術在市政排水管道施工中的應用[J].技術與市場，2015，（1）.