頂管技術在城市給水管道施工中的應用

王建國

【摘要】隨著城市化進程的不斷加快，市政給水工程建設數量也逐步增多，在施工過程中越來越廣泛的應用到頂管施工技術，為市政給水工程建設的成功發揮了重要的作用。為保證施工質量，提高頂管技術的施工效果，在施工過程中一定要嚴格把握每一個要點。在市政給水工程施工過程中，頂管施工技術的應用，能夠使施工作業面轉移到地面以下，不僅保障了施工過程中的人員安全，也最大程度的減小了施工對交通的影響。頂管施工技術具有專業性強，對施工人員素質要求高的特點。因此在工程施工以前，一定要做好施工現場考察工作，為選線作準備。施工過程中，也一定要做好監督管理工程，保證科學合理的實施頂管技術。

【關鍵詞】頂管技術；城市給水；管道施工；應用

林州市自來水公司擔負著城區和經濟開發區的供水，供水面積為56平方公里，DN100以上供水管網長度為335公里，在日益發展的城市供水管網建設工作中，非開挖施工方法顯得尤為重要，我公司應用頂管施工技術十余年，頂管口徑由DN100到DN800，頂管管材采用PE管、鋼制管材，頂管累計長度4.2公里，通過實踐積累了不少經驗。頂管不但能夠避免對建筑物以及公共設施造成破壞，同時能夠減少施工過程中對地面交通產生影響，對保護城市土層以及維護市容具有重要作用。在城市給水管道建設過程中由于通常都是在人口較為密集以及交通比較繁忙的地區來進行給水管道的建設，工程涉及的建筑范圍非常的廣泛，所以要加強頂管技術在給水管道施工中的應用，從而在維護城市正常秩序以及環境的情況下保證給水管道施工的正常進行。

1、頂管施工概述

通過頂進設備的推力來克服管道與土壤之間的摩擦力，從而按照設計坡度來將管道正確的放置在土層中，這種埋設管道的技術就稱為頂管施工。在進行頂管施工的過程中，需要將主頂油缸以及中繼間和管道間的推力利用起來，以利于工具管從工作坑內的土層穿過，進入到接受坑內進行起吊，然后再將管道在兩坑之間進行埋設。相對與盾構施工技術，頂管施工作為當前應用比較廣泛的一種給水管道施工技術，不用將面層開挖就可以進行地下管道的鋪設，所以無論在公路、鐵路以及河流或是建筑物下進行給水管道施工，都能夠有效的完成管道鋪設工作。頂管施工技術在國內起步比較落后，近些年來隨著我國建筑行業的快速發展以及城市化進程的加快，隨著頂管施工技術的應用不斷增加，使國內頂管施工技術的某些方面已經逐漸的進入了國際一流水平行列。并且國內的城鎮化進程依然在加速發展著，所以在未來頂管施工技術仍然存在著非常大的發展空間。在頂管施工技術發展中比較突出問題是國家區域經濟沒有得到均衡發展從而導致頂管施工機械設備的相對落后，并且投入到頂管施工行業中的人才非常的少，從而極大的影響了頂管技術的實際應用，但是作為非開挖施工技術的重點技術之一頂管施工在我國依然具有良好的發展前景。

2、頂管施工技術的優勢與不足

頂管施工技術與開挖法相比具有其不可比擬的自身優勢。頂管施工技術只需要進行工作坑和接收坑的挖掘，因此不會對交通造成大的影響，市政給水工程車輛能夠順利通行于施工現場，且更地保障了施工過程中的安全。且頂管施工只需要挖去管道斷面位置的土層，因此施工任務少，大大減少了工程量，將施工對周圍建筑所造成的破壞降到最低，符合安全文明施工的各要求，達到節約人工費、機械費等施工成本的目的。但是頂管施工技術在操作過程中也還存在著不完善的地方，在施工過程中，由于其施工曲率半徑小，可能會造成多種曲線組合重疊到一直，從而使施工難度加大，對工程建設造成不利影響。且在施工穿越軟土層時，對施工質量往往做不到精準控制，容易發生較大的念頭，使施工控制難度加大，目前對這種偏差的控制還沒有較好的解決辦法。而如果忽視這種偏差不改進措施，便會造成管道不均勻沉降，使工程質量得不到保障。

3、頂管施工技術要點

頂管施工工程中有定位儀追蹤鉆頭的方向和深度，根據施工的長度取管線的節點，施工完畢后繪制好坐標深度剖面圖，以便日后其他管線施工聯系本部門時給予出具給水管道的線路深度圖，避免其頂管施工鉆到給水管道造成施工事故。頂管施工嚴格控制落實施工技術措施，把握施工技術要點對于頂管施工技術的成功至關重要，因此在實際的施工過程中，一定要根據頂管施工建設的需要及市政給水工程的基本情況，對頂管施工技術要點進行嚴格的把控。

3.1現場勘查工作

進行施工前，一定要仔細考察頂管施工現場的交通路線及人流、車流情況。與相關部門進行溝通，必要時安排專門的人員進行交通的指揮，避免對交通運行情況造成影響；還要對施工現場及其附近的排水系統的基本情況進行調查，避開原有的給水管道，從而設計出最有利的排水管道線路，在施工時，根據需要設置臨時的排水管道，將污水排出施工現場；此外還要對現場供水、煤氣、電力及通訊管道進行定位，并標示出其具體位置，做好臨時搬遷或關停方案；對現場附近的建筑結構基本形式展開摸底調查，做好相應的防護措施。

3.2頂管施工技術準備

相關部門一定要本著認真謹慎的態度進行現場的實地考察，了解施工現場土層的力學參數及物理性質等指標；掌握巖層及砂層的細度、抗剪強度及級配等基本情況；了解地下水的來源及其變化情況。對施工現場的基本情況進行了實地考察后，便可在此基礎上進行相關的技術準備工作，設計出最合理的施工方案，對相關施工人員的權限及職責進行明確，對頂進路線進行合理的安排，做好技術管理與監督工作，有效落實施工技術措施，奠定好市政頂管施工的基礎。

3.3頂管路線確定和井位設計

頂進距離要根據設備條件及施工現場的環境進行確定，從而保證頂管施工工作的有效進行。由于工作井的相對較高，因此在滿足施工要求的前提下，進行方案設計時，要盡量減少工作井的數量。在施工過程中，可以采用安排往兩個方向頂進的方式進行路線設計的優化。施工時可采取明挖的方式，從而有效避開不利于頂進的土層。設計頂進路線時，盡量避開樹木及建筑物，保證頂進路線不會受到阻礙，從而減小頂進施工過程中的不利影響，有效的控制工程質量。

3.4頂力確定和管材施工

頂力大小的確定需要考察多種因素，如設備形式、管材形式、土層變化、機頭切削形式、工作井形式、注漿壓力及頂進速度等，一旦忽視任意一項內容，便可能對施工造成很大的阻礙。進行施工時首先要建立三維模型，從而綜合全面的展現出多方面的系統參數，對頂進施工中各結構的受力情況進行認真分析，從而確定管材的設計，如鋼筋布置、端部和細部處理、配筋量及混凝土強度的確定等，不斷優化設計水平，管材的設計往往還要根據軸心受辱柱的情況來確定，并要綜合考慮管道的局部應力和偏心受壓情況，要施工過程中，一定要注意安全系數的保留，從而保證工程的質量與效果。

4、頂管施工技術應用流程

4.1穿墻

穿墻是指將墻悶板打開然后頂出工具管至井外并將止水裝置安裝的過程。首先在穿墻管內填紙筋粘土和土，以保證穿墻管能夠擁有暫時性的阻水擋土效果，要注意將穿墻管內的紙筋凝土夯實；然后對穿墻管的外圍采取注漿措施進行固結，從而保證工具管穿墻施工前，穿墻孔外圍附近土體的穩定和強度達標；對穿墻施工前會出現的問題進行預分析有利于處理計劃和措施的及時制定和實施；在打開悶板之后要將工具管迅速推進，推進過程中要做好穿墻止水工作。

4.2頂管出洞

頂管機從第一節管子中破除工作井洞口進入土層中的過程指的就是頂管出洞。在頂管出洞的施工過程中，施工人員要時刻注意管子受力情況，避免出現受力過大從而導致安全事故的產生。為了確保管子出洞過程的順利一般都是利用工具管進行處理，并且在出洞過程中對頂進和接受工作井的外側都會采取注漿措施來對土體進行加固，來確保出洞的安全。（下轉第頁）

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4.3注漿減阻

在頂管施工過程中通常會采取注漿措施來將管材和土壤之間的阻力減小，使用的注漿材料主要是水和膨潤土。在水與膨潤土充分混合以后會形成一種潤滑層，將這種混合材料使用到管材外部和土壤之間能夠將管節的推進摩擦力有效的進行降低，從而將管子的推進距離延長，并且能夠起到保護管壁的作用，

4.4頂進糾偏

在頂管發生偏移時會導致管子無法合攏，需要采取糾偏措施。具體的糾偏措施有超挖、頂木和千斤頂三種糾偏方法。在偏差較小在1-2cm時可以采用超挖糾偏，通過在偏移一側進行反挖來使管子回正；當偏差超過2cm時可以使用頂木糾偏，主要是通過將圓木頂在管子發生偏移的另一側管壁上，另外一段則是斜撐在有鋼板的管前土壤上，頂進過程中會斜支撐會有阻力產生利于頂管回正；千斤頂糾偏和頂木糾偏方法沒有太大差異，只是在頂木上利用千斤頂強行校正管子。

結論：

在整個市政給水工程中，一定要高度重視頂管施工技術的重要作用，制定出科學合理的施工方案，保證各環節的技術措施嚴格落實，只有這樣才能保證工程質量及效果。因此在頂管施工過程中，一定要做好施工管理工作，根據實際情況制定相關的技術質量管理對策，做好每一環節的驗收管理工作，如施工進度、材料選擇及工序等。只有將各項施工技術對策落實到位，才能保證頂管施工管理水平的提高，保障市政給水工程的建設質量和效益。

參考文獻：

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