頂管施工技術在雨污水管道建設中的應用研究

沈路燕

（上海奉賢賢潤水務建設有限公司，上海市201499）

0 引言

雨污水管道是現階段城市管道建設中的重要內容，就具體的雨污水管道建設來看，采用傳統的方式做管道建設，一方面工程量巨大，會有大量的成本消耗，另一方面會對城市美觀性以及生態環境形成較大的影響，所以其利用的弊端顯著。頂管施工技術能夠有效的避免上述問題，在具體實踐中的作用優勢顯著，因此在雨污水管道的建設中采用此技術具有顯著現實價值[1]。

1 頂管發展史

頂管法施工是繼盾構施工之后發展起來的地下管道施工方法，最早于1896年美國北太平洋鐵路鋪設工程中應用，已有百年歷史。20世紀60年代在世界各國得到推廣：近20年，日本研究開發土壓平衡、水壓平衡頂管機等先進頂管機頭，并提出相應工法。中國從50年代在北京、上海開始試用，1986年上海穿越黃浦江輸水管道，采用鋼頂管應用計算機控制，激光導向等先進技術，單向頂進距離1120m，頂進軸線精度：左右＜±150 mm，上下＜±50 mm。1997年上海黃浦江上游引水工程的長橋支線頂管工程，中國創造鋼管頂管世界記錄，一次最大頂進距離為1 743 m，鋼管直徑3.5 m。

2 頂管施工技術概述

頂管施工技術是一種非開挖的施工方法，是一種不開挖或者少開挖的管道埋設施工技術。頂管法施工就是在工作坑內借助于頂進設備產生的頂力，克服管道與周圍土壤的摩擦力，將管道按設計的坡度頂入土中，并將土方運走。一節管子完成頂入土層之后，再下第二節管子繼續頂進。其原理是借助于主頂油缸及管道間、中繼間等推力，把工具管或掘進機從工作坑內穿過土層一直推進到接收坑內吊起。管道緊隨工具管或掘進機后，埋設在兩坑之間。從工程實踐應用來看，在奉賢區的工程建設中，此技術發揮了巨大的效用[2]。

3 頂管施工技術在雨污水管道建設中的應用

頂管施工技術在目前的城市管道建設中被普遍采用，主要是因為此種技術使用對城市環境的影響較小，而且實際應用效果顯著。在雨水管道的建設中，此技術有著重要的應用，以下便是對其應用的具體分析。

3.1 工程案例

在奉賢區的發展過程中，隨著新城地位的突出和影響力的加劇，其規模不斷加大，人口不斷提升，原有的雨污水管道在實際利用中呈現出負荷過重的情況，因此需要新建雨污水管道。在奉賢區金錢公路東側、奉浦大道大道北側設污水提升泵站1座，污水管道總長度3 693 m。出于環境、施工安全等方面的考慮，部分管道施工決定采用頂管施工技術，頂管施工長度為864 m，采用F型鋼承口鋼筋混凝土管，管徑DN1200~DN1650，局部路段平面圖見圖1。

3.2 施工設計

雨污水管道的頂管施工技術的施工設計具體包括三個部分：第一是施工樣圖設計。在樣圖設計中，對于管道的埋深，管道的承壓和荷載等要通過計算做詳細的確定，這樣，管道施工中的安全可以得到保證。第二是管道的施工方案設計。在施工樣圖的基礎上，考慮施工的工程量和施工周期，需要對具體的施工進度做科學的計算，根據具體的機器使用進度確定人員規模和材料使用等，這樣，具體的施工方案會得到更加全面的設計。該工程頂管基本在市政道路下穿過，地下管線眾多，對地面沉降要求較高，因此，選用性能先進的頂管機頭，是控制地面沉降、加快工程建設速度的關鍵。該工程污水干管管徑為DN1200以上，故采用泥水平衡式頂管工具頭，所有操作均可通過遙控在地面進行，且對地面沉降控制較好。第三是施工監管的設計。在施工的過程中，要避免突發事件的發生，應在施工設計的時候對突發性事件做應急預案設計，以確保整個施工的安全性。頂管施工的基本施工設計圖見圖2。

圖2 頂管施工的基本施工設計圖

3.3 施工準備

施工準備需作好三方面工作。第一是需要對施工區域的地質環境做具體考察，確定土壤的工程條件，比如土壤的含水量和穩定性。比如，如果在考察中發現施工土壤的含水量較高，那么在施工中需要利用排水措施排出土壤水分，這樣，土層工程條件提升，荷載穩定性加強。第二是做施工人員以及材料、設備的準備。這些要素是施工中必須要重視的，因此在準備工作開展的時候必須要第一時間確認。第三是做管理要素的準備，包括技術條件、管理人員水平等。

3.4 施工執行

施工執行須注意兩點：第一是施工的規范化操作。在具體的頂管施工技術應用中，技術應用的步驟、環節、機械設備的具體操作以及人員的實際操作執行等都必須要保證規范和標準。簡言之，具體執行的規范是保證施工質量的重要措施，因此無論是在施工前還是施工中，必須強調規范化操作。第二是做好施工過程中的管理工作，主要指的是機械設備的管理和人員的管理。從實際分析來看，人員和設備的不合理使用會造成施工的混亂，這對于施工安全來講十分不利，因此在現場中強化管理十分必要。總而言之，在施工執行的過程中對具體的規范性操作和場面管理做強化，施工質量、安全會有更可靠的保障。

該工程在頂管頂進過程中，地層對頂管阻力較大，易堵塞刀盤切削口，排泥管道也會給頂管施工帶來困難。而且，由于土層的不均勻性，頂管方向不易控制，易產生頂偏等不良現象。

針對會遇到的施工問題采取以下解決措施：

（1）減小頂管施工的外壁摩阻力，通過管壁外優質潤滑泥漿的制作和壓注措施降低頂進阻力；為了對正面的土體進行改良，在機迎土面的上部布置了注漿管。

（2）針對頂管方向不易控制的措施，適當調整掘進機殼體的長徑比，使糾偏過程的承載面積增加，提高糾偏穩定性；在掘進機后面緊跟一套中繼間，用于輔助糾偏，使原來掘進機的一組糾偏裝置變為二組糾偏裝置，增加了方向控制的可靠性；嚴格執行方向偏差報警制度，一旦施工中出現偏差值超過5 cm時，作業人員應立即停止頂進，并逐級向上匯報，經技術負責人匯同有關施工人員研究分析原因后，方可繼續頂進，從而避免盲目頂進。

（3）針對頂管沉降控制的措施，頂進過程的控制措施，嚴格控制正面土壓力；嚴格控制機頭糾集量；頂管接近管線時應放慢頂進速度，并加大膨潤土泥漿注漿量，以控制管線沉降；進出洞口的滲漏及管道下沉的針對性措施，在頂管施工前，必須對進出洞口的土體進行預加固，采取雙液漿法加，加固強度為0.3~0.4 MPa；頂管進入接收坑后，應盡快對洞口進行封堵，并利用前幾節管子底部。預埋注漿孔向管道下部土體壓注水泥漿，同時也向洞圈進行壓漿。

3.5 施工監督

施工監督工作在雨污水管道的具體建設中十分必要，尤其是利用頂管施工技術做的具體的管道建設，監督工作更要做全面。就施工監督來看，其工作強化需要做好兩方面：第一是構建完整的監督體系，并對體系中的監督環節責任進行明確，這樣，執行環節的人員會更加清楚的知道自身的職責所在，有了責任目標的明確，其監督工作的落實效果會更加突出；第二是監督工作要建立反饋機制，這樣，監督中發現的問題可以及時反饋，問題的具體解決也會更具實效，當然，為了實現這種實效性的提升，利用網絡構建信息共享平臺現實意義顯著。

3.6 施工檢驗

施工檢驗是頂管施工技術應用的最后一項重要工作。在具體的檢驗中，首先需要確定檢驗的項目。分析目前的實踐，檢驗的項目主要來自于工程設計，即設計中的具體項目是工程檢驗的參考項目。其次是要確定檢驗的標準，具體詳見表1。

在工程設計的時候，根據工程的規模做了相應的參數設計，在具體檢驗的時候可以比對工程設計參數和實際參數，如果差異在允許范圍內則合格，如果不合格，則需要找到不合格的原因并改善。簡單來講，檢驗是把握工程質量的最后一道關卡，只有做好檢驗工作，頂管施工技術的具體利用實效才能得以加強。

表1 允許偏差表

4 結語

綜上所述，雨污水管道建設是目前城市建設中的重要內容，因此需要得到足夠的重視。頂管施工技術在實際利用中的效果顯著，積極的利用其做雨污水管道的建設可以控制成本，也可以減少施工對環境的破壞，因此分析此種施工技術的具體應用環節并就其中的注意事項做強調，可給管道施工提供豐富的參考。