市政排水管道頂管工藝的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

【摘要】在市政排水設(shè)計(jì)工作中，由于城市交通量較大，且地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜，若進(jìn)行大范圍破土開挖將對(duì)交通出行及其他地下管線造成破壞，而且施工難度也相對(duì)較大。針對(duì)這種實(shí)際情況，可運(yùn)用頂管工藝，該工藝方法主要有兩方面特征，其一為無(wú)需進(jìn)行破土開挖，其二為支持大管徑工程設(shè)計(jì)，具有工期短、環(huán)境影響小、經(jīng)濟(jì)合理、施工便利等特點(diǎn)，在當(dāng)前市政排水設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)圍繞實(shí)際工程，對(duì)頂管工藝設(shè)計(jì)及應(yīng)用進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】市政排水管道；頂管工藝；設(shè)計(jì)與應(yīng)用

為了盡量減少排水管道頂管施工對(duì)城市道路交通以及鋪設(shè)排水管道造成的影響，應(yīng)選擇適宜的施工方法。目前的排水管道頂管施工中，存在一些施工工藝和施工技術(shù)方面的問題，影響施工的順利進(jìn)行，因此應(yīng)采取合理有效的措施，掌握施工中需要注意的問題，并在施工中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，積極開展技術(shù)創(chuàng)新。

工程案例

福州市洋里污水處理廠廠區(qū)及廠外管網(wǎng)三期工程-外管二干管，頂進(jìn)總長(zhǎng)度為3500米，管徑為2400mm，III級(jí)鋼筋混凝土管F型接口，管道覆土為4.0-6.0米，沿線有DN600給水管、16孔電力管、16孔通訊管、雨水管道、污水管道等，最長(zhǎng)頂距長(zhǎng)度為1008米，穿過(guò)多個(gè)路口。

1、市政排水管道頂管工藝的設(shè)計(jì)

1.1 頂管間距與覆土設(shè)計(jì)

針對(duì)頂管設(shè)計(jì)而言，正確設(shè)定頂管的間距與覆土至關(guān)重要。①應(yīng)著重分析頂進(jìn)過(guò)程中防止管道之間相互作用的水平和垂直凈距與降低地面實(shí)際沉降的覆土厚度。保持平行關(guān)系的排水管道凈距需依據(jù)土層的基本性質(zhì)、管體直徑以及埋深等情況綜合確定，通常不能超過(guò)管體外徑的1倍；而呈空間交叉形式的管道間距，對(duì)于常用的鋼混管，其間距不能低于管體外徑的1倍。如果管頂?shù)母餐凛^不穩(wěn)定，則其厚度不能小于管體外徑1.5倍，并在1.5m以上。②應(yīng)對(duì)當(dāng)前道路中其他市政管線造成的實(shí)際影響。通過(guò)對(duì)道路周邊的考察得知，道路上埋有給水管、通信電纜、電力電纜、中水管、污水管以及雨水管等。大部分管線的實(shí)際埋深都在1.5m以上，污水管埋深相對(duì)最大，為3.5m，設(shè)計(jì)施工中必須予以足夠重視。以免造成不必要的影響。

1.2 管材與接口選擇

頂管的設(shè)計(jì)管徑為2400mm，材質(zhì)為鋼筋混凝土，外壓荷載為Ⅲ級(jí)，運(yùn)用強(qiáng)度等級(jí)為C50的混凝土，兼顧密實(shí)性與防水性，設(shè)計(jì)抗?jié)B等級(jí)可以達(dá)到P8。管材質(zhì)量需切實(shí)滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求，如《混凝土和鋼筋混凝土排水管》（GB/T11836-2009）。而管道接口可運(yùn)用F型鋼套環(huán)接口。

2、市政排水管道頂管施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 非開挖頂管施工技術(shù)的應(yīng)用

對(duì)非開挖頂管施工技術(shù)進(jìn)行研究時(shí)，應(yīng)該明確非開挖頂管施工技術(shù)是一種地表施工方式，在施工過(guò)程中需要進(jìn)行工作溝的開挖，并不是不挖溝或者不需要開挖。隨著時(shí)代的快速發(fā)展，非開挖頂管施工技術(shù)當(dāng)前已經(jīng)超越了原有的地質(zhì)工程技術(shù)手段，如果利用原有地質(zhì)工程技術(shù)手段限制非開挖技術(shù)的應(yīng)用，工程建設(shè)過(guò)程中將會(huì)出現(xiàn)明顯偏差，進(jìn)而對(duì)施工建設(shè)的順利進(jìn)行造成影響，同時(shí)非開挖施工技術(shù)創(chuàng)新也會(huì)受到不利影響。這種情況下，必須將非開挖頂管施工技術(shù)合理的應(yīng)用于現(xiàn)代工程施工建設(shè)中，這樣才能將其作用充分發(fā)揮出來(lái)。與此同時(shí)，施工建設(shè)人員還要加深對(duì)非開挖頂管施工技術(shù)的認(rèn)識(shí)，對(duì)其進(jìn)行合理的應(yīng)用，只有這樣才能促進(jìn)工程建設(shè)的快速發(fā)展，更好的為市政給排水施工建設(shè)服務(wù)。非開挖頂管施工技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中會(huì)涉及到管道設(shè)計(jì)，有助于管線敷設(shè)質(zhì)量的提升，可以充分保證問題出現(xiàn)時(shí)及時(shí)進(jìn)行更換，長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)在市政給排水施工中的應(yīng)用可以對(duì)這些問題進(jìn)行很好的解決。

2.2 頂管施工頂力設(shè)計(jì)的計(jì)算方法

雖然，我國(guó)的長(zhǎng)距離頂管技術(shù)在施工應(yīng)用中快速發(fā)展，但是對(duì)頂力的計(jì)算還存有一些制約因素和差異，頂力的計(jì)算對(duì)確定頂力以及工作坑后的設(shè)計(jì)、中間的設(shè)置和設(shè)計(jì)及管體強(qiáng)度的要求造成直接影響。

（1）管線偏差影響。在頂進(jìn)過(guò)程中，管道會(huì)不斷出現(xiàn)偏差，校正過(guò)多。通常情況下，在進(jìn)出洞口處，因?yàn)樽枇υ黾樱芫€會(huì)出現(xiàn)較大偏差，糾偏次數(shù)也會(huì)增加，會(huì)增加很大的頂力。

（2）管徑影響。將不同管徑的頂力在相同條件下進(jìn)行比較，根據(jù)對(duì)頂力變化情況的實(shí)測(cè)，頂力與管徑的關(guān)系呈線性上升，即管徑越大，頂力越大。要對(duì)頂管的頂力進(jìn)行計(jì)算，要考慮管道的摩阻力和工具管的迎面阻力，收集觸變泥漿、土質(zhì)性質(zhì)、土壤與管道接觸的緊密度等信息，計(jì)算管道的摩阻力。

2.2 工作坑的施工

工作井與接收井合稱為工作坑，工作坑通常采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。工作坑的施工主要有裝配式和現(xiàn)澆式兩種類型。裝配式施工工藝是指在工廠中澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土板，并在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝；現(xiàn)澆式施工工藝是指在現(xiàn)場(chǎng)直接進(jìn)行澆筑。我國(guó)市政給排水工程頂進(jìn)法施工時(shí)，工作坑主要采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑的方式。

工作井對(duì)于頂管施工的施工質(zhì)量有重大影響，工作井應(yīng)該足夠牢固，可以在工作井外壁設(shè)置水泥攪拌樁或者支撐物體，以增強(qiáng)工作井抵抗千斤頂后推力的能力。同時(shí)，工作井內(nèi)應(yīng)有足夠的空間，以方便工作坑內(nèi)排水、運(yùn)輸和出土等。

2.3 注漿系統(tǒng)

注漿系統(tǒng)也是頂管施工中的重要系統(tǒng)，由拌漿、注漿和管道組成。將注漿材料兌水，然后再進(jìn)行攪拌即所謂的拌漿。注漿時(shí)需要嚴(yán)格控制注漿量和注漿的壓力，而這一功能由注漿泵來(lái)實(shí)現(xiàn)。管道分為兩種，即支管和總管，漿液的傳遞方向，是由總管到支管，進(jìn)而到每個(gè)注漿孔，總管位于管道內(nèi)的一側(cè)。土體的移動(dòng)會(huì)受到注漿壓力的穩(wěn)定性和大小的影響。注漿壓力過(guò)小，管道和周圍土體的間隙不能順利地被填補(bǔ)好，注漿效果不理想，不能形成泥漿套。注漿壓力過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致地面隆起或者土體側(cè)向位移，對(duì)管道周圍土體造成擠壓。

如果注漿壓力的穩(wěn)定性不好，就會(huì)擾動(dòng)土體，使土體結(jié)構(gòu)遭到破壞，甚至?xí)?dǎo)致沉降的發(fā)生，特別是施工后期的固結(jié)沉降。因此應(yīng)控制好注漿的壓力，在不對(duì)地層造成嚴(yán)重?cái)_動(dòng)的前提下，使?jié){液能夠順利注入管段外壁。

頂管施工技術(shù)具有不妨礙交通、占地面積少、大大降低沿線拆遷的工作量、施工的過(guò)程控制相對(duì)嚴(yán)格以及經(jīng)濟(jì)性較高等優(yōu)點(diǎn)。相對(duì)于開槽埋管從社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益上來(lái)講更具有優(yōu)越性，另外一方面從切實(shí)做到保護(hù)環(huán)境考慮，頂管施工技術(shù)應(yīng)該得到大力推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1] 梁紹容.市政排水管道頂管工藝的設(shè)計(jì)和應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2011，27（1）：31-33.

[2] 肖鵬.頂管施工技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用[J].中國(guó)城市經(jīng)濟(jì)，2011，31（8）：57-58.