頂管技術(shù)在市政給水管道施工中的主要技術(shù)應(yīng)用

鄭 婧 廣西綠城水務(wù)股份有限公司，廣西 南寧 530031

頂管施工時非開挖施工方法的一種，頂管施工解決了市政給水工程對城市建筑物的破壞和施工過程中對道路交通的堵塞，能夠有效的穩(wěn)定土層并保護城市環(huán)境。在城市給水工程建設(shè)時，由于管道需要通過交通繁忙的人口密集地區(qū)，而且又涉及到許多地面建筑，因此頂管技術(shù)在城市給水管道施工中得到了廣泛的應(yīng)用。

1 頂管施工概述

頂管施工就是借助于頂進設(shè)備產(chǎn)生的推力，使管道克服與周圍土壤的摩擦力，并將管道按設(shè)計坡度頂入土中，實現(xiàn)管道埋設(shè)的技術(shù)。在頂管施工中，需要借助于主頂油缸和管道間、中繼間等推力，把工具管或者掘進機從工作坑內(nèi)穿過土層推進到接收坑內(nèi)吊起，之后將管道埋設(shè)在兩坑之間。頂管施工作為盾構(gòu)施工技術(shù)后發(fā)展的一種地下管道施工方法，在進行管道鋪設(shè)時不需要開挖面層，就能夠有效穿越公路、鐵路、河流以及建筑物完成地下管線鋪設(shè)作業(yè)。

我國頂管施工技術(shù)起步較晚，但經(jīng)過多年的發(fā)展，我國頂管施工技術(shù)很多方面都已經(jīng)達到了國際一流水平，隨著我國城鎮(zhèn)化進程的突進，頂管技術(shù)廣泛的應(yīng)用優(yōu)勢必然使其獲得更大的發(fā)展空間。但由于我國區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展不均衡，因此應(yīng)用于頂管施工的機械設(shè)備還相對較落后，加之行業(yè)人才的缺乏，導(dǎo)致頂管技術(shù)在應(yīng)用時遇到很多問題。但頂管技術(shù)作為非開挖管道施工技術(shù)的代表，其在我國仍然具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。

2 頂管技術(shù)在市政給水管道施工中施工注意事項

2.1 做好地質(zhì)勘查、保證頂管施工過程中土層穩(wěn)定性

我國的城市多數(shù)都沿河而建，即便不在河邊的城市也距離水系較近，因此市政給水工程的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件沿管線變化較大，在進行頂管工程施工前，我們一定要做好工程地質(zhì)勘查工作，確保頂管施工不會導(dǎo)致土層變化過大引發(fā)城市道路、建筑等地面工程出現(xiàn)損壞。對于可能在頂管施工過程中出現(xiàn)問題的區(qū)域，需要對其進行加固處理，以防止頂管施工過后地表下沉過大，造成地面沉陷、開裂給地表建筑帶來威脅。

2.2 做好頂管施工過程檢測，保證工程人員安全

頂管施工時會穿過淤泥層，淤泥層的腐爛動植物會生產(chǎn)許多有毒氣體，一旦這些氣體隨著工程施工擴散到空氣中，會給施工人員帶來直接的傷害，甚至直接威脅施工人員的生命，我們在施工過程中要做好工程檢測，并及時做好通風(fēng)，保證頂管施工操作過程中有害氣體能夠有效外排，確保施工人員的人身安全。

2.3 做好地面勘探工作，避免工程施工給其他管線帶來破壞

目前的頂管設(shè)備具有探查施工線路上是否存在障礙功能，但為了保證頂管施工不會給諸如通訊、電力、天然氣等管線造成傷害，做好地面勘探工作仍然是必要的。地面勘探工作能夠有效的預(yù)測出頂管鋪設(shè)線路上所建設(shè)的管線類型，并在施工時對其他管線進行有針對性的避讓或者技術(shù)處理，從而保證公眾的正常生活不會受到頂管施工影響。

2.4 根據(jù)工程地質(zhì)及工程需要準(zhǔn)確計算頂進推力，合理設(shè)計中繼間

頂進推力計算是保證頂管施工能夠有效開展的前提，我們在施工前一定要根據(jù)地質(zhì)勘查結(jié)果并綜合工程設(shè)計對頂進推力進行有效的計算，并根據(jù)計算選擇合適的油缸類型和中繼間的分布，另外我們還需要做好工作井的設(shè)計，并注意根據(jù)計算的最大定力做好工作井的加固工作，保證頂管施工能夠安全、有效的開展。

3 頂管施工在市政給水工程中的應(yīng)用技術(shù)分析

3.1 頂進管及設(shè)備選擇

為了使頂進管能夠更好的應(yīng)對工程地質(zhì)環(huán)境的腐蝕，一般選擇鋼筋混凝土管作為工具管，在頂進管設(shè)計制造時，應(yīng)該進行完整的應(yīng)力驗算和配筋，保證頂進管的強度和韌性符合工程設(shè)計要求。之后我們需要對頂進管的直徑和長度進行選擇確定，一般來說首先要根據(jù)工程需要確定頂進管的內(nèi)徑，之后再綜合定盡管的受力情況和鋼筋混凝土頂進管的韌性確定外徑，一般來說頂進管的管徑大于500mm，以方便挖土工人在頂管上作業(yè)。頂進管的長度選擇從原理上分析是越長越好，但過長的頂進管一旦在施工過程中發(fā)生路線偏移其恢復(fù)難度也較大，另外隨著頂進管長度的增加其挖坑、支護、回填的成本也會增加，因此我們在選擇時需要進行合理的長度選擇。

頂進設(shè)備主要包含千斤頂、頂鐵、高壓油泵及運土設(shè)備等，在設(shè)備選擇時我們需要針對工程需要和頂進管的直徑和長度進行合理選擇，在施工時要適當(dāng)調(diào)整這些設(shè)備的規(guī)格、臺數(shù)以讓其在頂進施工中發(fā)揮更好的施工效果。

3.2 頂管施工的準(zhǔn)備工作

頂管施工前的準(zhǔn)備工作包括自動控制室、料具間、拌漿棚及拌漿材料堆場、起重設(shè)備、注水系統(tǒng)、管片堆場和棄土坑的布置。頂管進、出洞處以及后靠土體加固，可以在后靠土體以及進出洞區(qū)域進行高壓旋噴樁加固，以確保頂管機出洞的安全。必須在工作井安裝洞口止水裝置以防止頂進管機進、出預(yù)留洞而導(dǎo)致泥水損失，同時確保不流失頂進過程產(chǎn)生的觸變泥漿。

3.3 頂管井的設(shè)計

頂管井分工作井與接收井兩種，頂管井的建造結(jié)構(gòu)有很多種類，一般使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。工作井的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)受力性能由高至低依次為圓形、正方形、矩形。

3.4 頂管施工工藝流程分析

穿墻:打開墻悶板并將工具管頂出井外并安裝止水裝置的過程叫做穿墻。主要技術(shù)施工措施如下:(1)穿墻管內(nèi)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;(2)為確保穿墻孔外側(cè)一定范圍內(nèi)土體基本穩(wěn)定并有足夠強度，工作井工具管穿墻前，對穿墻管外側(cè)采取注漿固結(jié)措施;(3)穿墻前對可能出現(xiàn)的問題進行分析并制定相應(yīng)處理措施;(4)悶板開啟后迅速推進工具管，同時做好穿墻止水。

頂管出洞:頂管出洞就是讓頂管機和第一節(jié)管子從工作井中破出洞口進入土中的過程，在進行頂管出洞時施工人員要尤其注意避免安全事故發(fā)生，并注意管子不要因為受力嚴(yán)重出現(xiàn)問題。為了保證管子在出洞過程中不會出現(xiàn)問題，可以采用工具管來處理，另外為了確保出洞的安全，在頂進工作井、接收工作井外側(cè)采用注漿加固對土體進行改良。

注漿減阻:為了減小管材與土壤的摩擦阻力，我們可以采用注漿工藝提高頂距，注漿減阻用到的主要材料是膨潤土和水，當(dāng)膨潤土和水混合后，會形成凝狀流動狀態(tài)的潤滑層，這種材料夾在管外殼和土壤之間能夠大大降低管節(jié)的推進的摩擦阻力，從而提高管子推進距離，這種泥漿凝結(jié)后還能夠有較好的穩(wěn)定，對管壁還能起到保護作用，為了獲得更好的減阻效果，我們還可以在制漿過程中加入例如純堿、纖維素CMC以及緩凝劑等材料。

頂進糾偏:當(dāng)頂管位置偏移時導(dǎo)致管子不能合攏，需要進行糾偏，糾偏有超挖糾偏、頂木糾偏、千斤頂糾偏三種方法，超挖糾偏針對偏差為1～2cm 時可以采用，是利用在偏向反側(cè)超挖形成阻力從而使管子回到正確位置。頂木糾偏一般應(yīng)用于偏差大于2cm 時，一般在超挖糾偏不起作用時也會使用這種方法，這種方法使用圓木或者方木一端頂在管子偏向的另一側(cè)管壁上，另一端斜撐在墊有鋼板或木板的管前土壤上，支頂牢固后則可以頂進，利用頂進時斜支撐產(chǎn)生的阻力，使頂管得以校正。千斤頂糾偏的方法與頂木糾偏方法相同，只是在頂木上用小型千斤頂強行將管慢慢移位校正。

綜上所述，頂管施工技術(shù)的好壞，會直接影響市政給水工程的質(zhì)量，市政給水工程作為民生工程的重要項目，其保證了人們生產(chǎn)和生活的正常用水需要。在城鎮(zhèn)化進程推進過程中，保證給水管道的施工質(zhì)量，是城市得以健康發(fā)展的重要前提。頂管技術(shù)在市政給水工程中的應(yīng)用，不僅給城市街道帶來的環(huán)境影響小，由于其不需要大挖大建，因此還能有有效保證城市的交通和地面建筑不受影響。頂管技術(shù)在城市建設(shè)過程中，必將以其技術(shù)優(yōu)勢贏得更廣闊的發(fā)展空間。

［1］魏綱.頂管工程技術(shù)［M］.化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

［2］周先桂，潘承猛，莫培華.頂管施工在市政道路給排水管道中的應(yīng)用研究［J］.企業(yè)導(dǎo)報，2011(16).