關于頂管施工的技術探討

廖穎

摘要：當前中國經濟飛快增長，這給頂管技術的發展帶來了很大的機遇。這需要不斷借鑒國外先進技術，持續創新，加速頂管技術升級，促進其全面發展。文章就頂管施工這門市政工程中頻繁使用的技術，聯系實踐，闡述了這門工藝及其相關技術，針對頂管施工必備技術進行了詳細分析，敘述了其包含的原理，給相關單位的頂管施工提供有效的參照。

關鍵詞：頂管施工；工藝；技術

由于經濟的發展和社會的進步，隨之而來的是城鎮化轉變、地下管道升級，而先前的地下給排水管道已經無法跟上時代的步伐。然而地面上的障礙物特別多，例如街道、建筑、鐵路、溪流等。所以頂管施工等非開挖施工技術愈發受到人們的關注。同以往的開挖施工對比，這種非開挖施工不用挖掘地表，還可以穿過各種障礙物。這種施工手段不僅排除了不良季節對施工的阻礙，而且不會由于管道掩埋深度而加大挖土量。由于管道不需要安裝必要裝置，這就避免了管道沿線對外部環境的污染。因此，頂管施工非常適合運用到城市地下管道建設中。本文將對長距離頂管施工進行介紹，為這門技術的發展貢獻微薄之力。

1.頂管施工工藝簡介

頂管施工的工藝大致有四種，即土壓平衡式、泥水平衡式、氣壓平衡式和手掘式。然而現在頂管施工工藝被應用最多的是前兩種，這兩種工藝各有千秋。就口徑這點，土壓平衡式由于應用螺旋式干出土的方式，管內要有工作者走動以及運送土，一般應用在大、中口徑的頂管上；而泥水平衡式應用濕出土的方式，一般應用在中、小口徑的頂管上。就地層狀況這點，前者一般應用在類別不同的地層，而后者由于出土方式的制約，一般只能應用在軟土地層，除非掘進機頭有破碎功能的情況下才能夠應用在其他地層。

2.頂管施工重要技術要點

2.1頂進的測量和偏差糾正

頂進測量必須設定在測量控制網內，利用天頂儀把后視點置入井里，選取Wild2級經緯儀實施測定。水平測量能夠應用水平連通管的方式展開，應用s3水準儀逐步復測校正，就能夠把誤差降低在20毫米以下。頂進偏差發生的主要原因大致在以下幾點：墻后的土質雜亂不均；迎面土的不規則阻力；主頂油缸的后背墻不與頂管軸線垂直或其表面不平；導軌的安裝有很大誤差；工具管過墻的管軸線同頂進線出現角度偏差；主頂油缸的頂力不夠均勻；管外的摩擦力各異。傳統的偏差糾正通常是出現管道頭部與軸線偏離的狀況才開始，可是這種情況下管道已經出現了偏差，管軸線隨之產生了相當程度的彎曲，這項工作通常很不容易。故在頂進過程中的方向把控最根本的在于搞好預防控制工作，例如依據頂力不平衡這一問題，提高對頂進系統的監測，就能夠避免這一問題，進而能夠預防管道偏差。如果施工條件較好，就可以利用計算機進行糾偏工作。將原始數據輸入計算機進行處理，并且參照管道偏差軌跡、管道方位與外力平衡等因素，讓計算機得出解決辦法。偏差糾正工作，利用逐步法，限定每次的糾正量，決不能出現糾偏量過大的情況，以防反向偏差出現。在頂進的全過程都要把偏差一直限制在20毫米以下。

2.2降低頂進的阻力

在頂管施工過程中，管壁和土之間由于摩擦會出現很大程度的阻力，一旦頂推力超過管道的最大承受力，管道就會損壞，所以就想到了利用中繼環與觸變泥漿作潤滑劑來降低阻力的方法。觸變泥漿的工作原理是管道外部空間包圍著觸變泥漿產生的泥漿環套，既降低了土層對管道的垂直壓力，又由于泥漿的浮力功能而降低了管道對下面土層的正壓力。由于泥漿處在流動濕潤狀況，就使之呈現濕潤摩擦，這種摩阻狀態的摩擦系數很小。觸變泥漿使得摩擦系數有著5到25倍的變化，它的降低阻力成效能夠在百分之五十到六十之間。觸變泥漿是水和膨潤土混合制成的，其配比是8：1。泥漿通過攪拌注入儲漿箱，利用注漿機通過管道傳輸到混凝土管的注漿孔，與土體結合轉變成泥漿套。中繼環的修復工作中，就要天天持續補漿。

2.3管道內部空氣達標

如果頂管的頂進時間很長，工作人員在里面需要足夠的氧氣，而管道內部的含氧量不夠高，時間一長就會使工作人員由于缺氧而出現健康問題。在修理或者拆除中繼環工作中，堵漏所選取的材料受熱會產生有毒氣體。要想確保管道內部空氣達標，可利用二路供氣，使工具管的空氣符合國家規定，氧氣含量達到百分之二十一，相對濕度控制在百分之七十以下。假如管道太長，就在其頭部裝配接力抽吸式風機保證管道內部空氣達標。

2.4平衡局部氣壓

頂管在頂進過程中，會由于正面擠壓力不能達到阻止坍方的強度，就很可能出現正面坍方。這不但會加大出泥量，而且會使得地面出現沉降、管軸線出現彎曲，就會給糾偏工作制造很多麻煩。想要消除這個問題，在施工過程中要平衡局部氣壓。局部氣壓的強度要根據實際情況設定，通常土層以不坍方為基準。

2.5控制地表沉降

當頂管頂進的時候，地層會被影響，土體會有損失，隨之地表會出現下降。要想確保地表建筑足夠安全以及管道內部頂進機器的運行，一定要控制地表沉降。一般可憑借相關部門規定的最大沉降量，通過計算來檢測地表沉降量是不是符合規定。然而先前的頂管施工經常會出現土體流入洞中以及水土流失使得地表出現很大沉降。想要降低出現這種情況的概率，可使用以下手段減少地表沉降：利用黏土、變熟石灰、水和水泥混合攪拌形成磚坯，分層加入穿墻管；工作井內外都實施壓密注漿；使用外套或止水柵欄。

3.結語

總之，頂管施工有著很多優勢，它對地面的障礙物擾動很小，不會對人們的正常生活產生不良影；在地下施工，土方與泥漿都會集中排放，噪聲小且不會污染環境；施工進度也較其他方式快。因此，頂管施工被大量利用在很多市政工程當中。