淺談頂管技術在給排水管道建設中的運用

楊輝

（身份證號：1301251984****3518）

一、頂管技術原理與優缺點

（一）頂管施工的基本原理

頂管施工就是借助于主頂油缸以及中繼間的頂進力,把工具管或頂管掘進機從工作坑內穿過土層一直頂進到接收坑內吊起。與此同時,把緊隨在工具管或掘進機后的管道埋設在兩個工作坑之間。在頂管施工中主要有三種工作面平衡理論：氣壓、土壓和泥水平衡理論。

（二）頂管施工的優缺點

優點：地表施工面積小，由傳統的線狀縮小為點狀，因此對對面破壞不嚴重，降低了對交通與居民生活環境的干擾；噪音污染了也極小，在施工的過程中不影響現有管線及構筑物的使用。

缺點： 盡管頂管技術具有很多優點，但在施工的過程中也存在一些缺點，主要有以下幾個方面：當曲率半徑比較小且多種曲線組合在一起時，頂管施工就很難順利進行；在施工的過程中，如果遇到軟土層也極容易發生偏差，一旦發生偏差糾偏比較困難，從而引起管道發生不均勻的沉降；遇到障礙時處理這些障礙較困難。

二、頂管技術在給排水管道建設中的施工技術

（一）頂進管的選擇

頂進管一般選用鋼筋砼管，如沒有腐蝕要求可選用鋼管。鋼筋砼管的規格設計、配筋和應力驗算應遵守有關鋼筋砼的標準和技術規程，特別是有關鋼筋砼管的標準和技術規程。

1.頂進管直徑的選擇。頂進管的直徑選擇是首先根據工程性質、工程需要確定內徑，根據頂進管所受荷載確定砼管的配筋及壁厚，進而確定外徑。

2.頂進管長度的選擇。頂進管的長度對頂管過程的可控性和經濟性有很大的影響。在直線推頂的情況下使用長管可以減少裝管的次數，取得良好的效果，但隨著管長度的增長，如果偏離原定的路線，使之恢復正確路線要比使用短管更加困難。建造頂壓坑時頂壓坑的長度也要增大，挖坑、支護、回填、修復的費用將相應地增加。反之，在直線上推頂很短的管也較困難，因為短管比較容易向周圍土層中擠入，致使整個管列呈蛇形彎曲，這便降低了管路頂進的可控性。一般情況下，管長度須相對于管徑來衡量，當L/D外≤1.10時，為短管；當L/D外=1.15時，為標準管；當L/D外≥2.10時為長管。

（二）頂管施工的準備工作

在城市給排水管道建設前要做好以下幾個方面的準備工作：首先在頂進施工前要確定機械數量是否充足，認真檢查機械設備是否能夠正常運轉，所備燃料是否完備等；其次是要仔細排查施工所需要的工具，如工具頭刀盤轉動情況良好，開進出渣漿泵交班和例行檢查均無誤后，方可接通電源，轉動工具頭刀，以確定設備運行狀況是否處于最佳狀態，再開進出渣泵；再次是在施工的過程中，機械工人之間必然會涉及到交接班手續，如果機械運轉出現不良情況時，在交接班時應及時將信息反饋給下一班組，并將機械運轉狀況整理成文字資料，以方便下一班組人員詳細掌握機械的相關狀況，有效避免人為因素造成對機械的損害。

（三）調整進出渣漿泵流量達到平衡

工具頭的操作全部采用在管道外(工作井上)控制臺控制，只需1個機手操作，可實現對工具頭刀具的轉動、糾偏控制、壓力顯示、時時監控(工具頭安裝 了攝像頭、控制臺上安裝了電視機）。頂進千斤頂，觀察工作倉的土壓力表，調 節渣漿泵的流量達到工作倉的泥水平衡，其平衡的原理是，當進泥和吸泥泵穩 定工作時，調節進泥和吸泥的泵量，使工作倉內應保持一定壓力，倉內泥水壓 力應與地K水壓力相平衡，泥水壓力過大，地面隆起。

（四）泥水處理系統處理好砂土、裝車、外運

采用泥水平衡式工具頭出土，需耍在工具頭中注入含有一定泥量的泥漿，通過大刀盤切削工具頭前方的原狀土，與注入的泥水攪拌，泥水通過吸泥泵排 到地表泥水處理系統處理，泥漿可以反復循環使用，處理好的泥沙用泥漿車外運。

（五）穿墻

打開穿墻悶板將工具管頂出井外，并安裝穿墻止水裝置，主要技術施工措施：穿墻管內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；為確保穿墻孔外側一定范圍內土體基本穩定并有足夠強度，工作井工具管穿墻前，對穿墻管外側采取注漿固結措施；穿墻前對可能出現的問題進行分析并制定相應處理措施；悶板開啟后迅速推進工具管，同時做好穿墻止水，本工程采用止水法蘭加壓板，中間安入20mm厚的天然優質橡膠止水板環，要求具有較高的拉伸率和耐磨性，借助管道頂進帶動安裝好的橡膠板形成逆向止水裝置，應防止因穿墻管外側的土體暴露時間過長而產生擾動流變。

三、頂管技術在給排水管道建設中的運用

某市區區三級污水管網某標段改造工程中，管道新建和改造DN1400管道，總計長度2.1km，其中頂管部分全長為780 m，共分10個頂進階段施工；此加壓站DN700供水管道改造工程，就有某段在穿越公路運用頂管技術，頂管全長為42m，上述工程運用頂管技術施工，減少了工程在市區的干擾，取得了相當好的社會效應，但是，由于施工地區的地質巖層比較淺，而污水干管工程埋置深，管道頂進土層多為堅硬的砂巖，刀盤損耗大，導致管道頂進速度慢。通過工程總結得出，頂管的前期地勘資料應詳細和進行復勘以及在管道頂進的技術控制相當重要。

四、結束語

當前頂管施工推廣的難度在于施工費用的居高不下，使很多中小城市望而止步，其實綜合考慮交通，周圍管線開挖的危險、市民的生活質量等等因素，非開挖頂管施工的費用是可以接受的。所以頂管施工在我國的發展是可以預測的，在不久的將來，此技術必定會被給排水和市政行業所接受，并且廣泛用于穿越公路、鐵路、橋梁、高山、河流、建筑物等障礙物鋪設各種管線。