頂管技術(shù)在市政給水管道施工中的應(yīng)用分析

于博 劉平

濟(jì)南水務(wù)集團(tuán)有限公司 山東 濟(jì)南 250022

一、頂管技術(shù)

頂管施工技術(shù)是非開挖施工方法的重要內(nèi)容，頂管施工技術(shù)不但能夠避免對(duì)建筑物以及公共設(shè)施造成破壞，同時(shí)能夠減少施工過程中對(duì)地面交通產(chǎn)生影響，對(duì)保護(hù)城市土層以及維護(hù)市容具有重要作用。城市中人口密集，交通壓力也比較大，給水管道一旦出現(xiàn)問題進(jìn)行施工維護(hù)，波及的建筑范圍較大，因此要加強(qiáng)頂管技術(shù)在給水管道施工中的應(yīng)用，以避免施工給周邊環(huán)境帶來(lái)的影響。

通過頂進(jìn)設(shè)備的推力來(lái)克服管道與土壤之間的摩擦力，從而按照設(shè)計(jì)坡度來(lái)將管道正確的放置在土層中，這種埋設(shè)管道的技術(shù)就稱為頂管施工。在進(jìn)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(lái)，以利于工具管從工作坑內(nèi)的土層穿過，進(jìn)入到接受坑內(nèi)進(jìn)行起吊，然后再將管道在兩坑之間進(jìn)行埋設(shè)。這種方法與地鐵施工中的盾構(gòu)法類似，但是不用進(jìn)行土層開挖，就可以把管道穿過土層，進(jìn)而完成管道的鋪設(shè)，所以廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、河流及建筑物下給水管道施工。頂管施工技術(shù)隨著我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展而日益成熟，發(fā)展前景良好，同時(shí)因?yàn)楦鱾€(gè)地方的經(jīng)濟(jì)情況還存在著設(shè)備老舊，專業(yè)技術(shù)人員短缺等問題，對(duì)實(shí)際施工中的應(yīng)用纏上了一定的影響。

二、頂管施工在市政給水管道中的應(yīng)用

1.施工前的準(zhǔn)備。在頂管施工前，首先必須要弄清楚將要施工的區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境，主要包括水文、地質(zhì)狀況、地基土壤種類及物理性質(zhì)，各層土的密實(shí)度、含水層的滲透系數(shù)、地下水位、流量和地表水排水情況，預(yù)防在施工工程中出現(xiàn)危險(xiǎn)。對(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的可能會(huì)對(duì)工作面有影響的土體及塊石進(jìn)行預(yù)處理，排除各種干擾因素。其次就是合理配置頂管施工的起重設(shè)備、注水系統(tǒng)和管片堆場(chǎng)，同時(shí)要對(duì)物料工具放置處、拌漿材料處和拌漿棚、自動(dòng)控制室及棄土坑的位置進(jìn)行合理規(guī)劃。

2.頂進(jìn)設(shè)備的選擇、安裝調(diào)試。在給水管道的鋪設(shè)中，常用鋼筋混凝土為頂進(jìn)管，經(jīng)過充足的應(yīng)力和配筋計(jì)算達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)使用要求，同時(shí)避免了地質(zhì)中可能存在具有腐蝕性的物質(zhì)對(duì)罐體的腐蝕。獲得準(zhǔn)確的頂管的長(zhǎng)度和直徑后，進(jìn)一步推算出內(nèi)外徑數(shù)據(jù)，考慮到現(xiàn)場(chǎng)工人的施工作業(yè)空間，頂進(jìn)管通常需要保證 500mm以上的管徑。頂進(jìn)管的長(zhǎng)度要根據(jù)實(shí)際情況選擇合理的長(zhǎng)度，否則出現(xiàn)路線偏移，很難處理，增加工程挖坑、支護(hù)以及回填的施工成本。頂鐵、運(yùn)土設(shè)備、高壓油泵和千斤頂是頂管施工中的必要設(shè)備，合理搭配使用設(shè)備的臺(tái)數(shù)和規(guī)格對(duì)工程的順利進(jìn)行有著重要的影響。

3.頂管井的設(shè)計(jì)。頂管井有工作井和接收井兩種，在設(shè)計(jì)建造頂進(jìn)管時(shí)大多數(shù)情況下會(huì)選擇鋼筋混凝土頂管井結(jié)構(gòu)，單孔結(jié)構(gòu)的工作井主要有正方形、矩形和圓形三種形式，其中圓形結(jié)構(gòu)的工作井受力性能高于正方形和矩形。

4.頂管施工應(yīng)用流程。

4.1 穿墻：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。首先夯實(shí)穿墻管內(nèi)的紙筋凝土，使穿墻管具有暫時(shí)的阻水擋土功能。其次對(duì)穿墻管周圍的土體進(jìn)行預(yù)注漿加固，提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在打開悶板工具管迅速推進(jìn)的過程中，必須要做好穿墻止水工作。

4.2 頂管出洞，頂管機(jī)從第一節(jié)管子中破除工作井洞口進(jìn)入土層中的過程。這個(gè)環(huán)節(jié)很關(guān)鍵，較為容易出現(xiàn)問題，因此嚴(yán)重點(diǎn)關(guān)注，施工前要保證管道的完整和無(wú)破損等外觀質(zhì)量以及管道端面的平直狀況。然后用起重設(shè)備運(yùn)輸下放到指定位置，頂進(jìn)前要進(jìn)行緩慢的試頂，等各個(gè)設(shè)備接觸良好后，進(jìn)行頂進(jìn)工作。施工過程中油壓變化巨大，要停止頂進(jìn)，排查問題后在進(jìn)行頂進(jìn)。一般在管道頂出洞口時(shí)，可以采用小導(dǎo)管注漿加固洞口的土體，保證境內(nèi)施工人員及設(shè)備的安全。

4.3 中間加設(shè)千斤頂。對(duì)于管體頂進(jìn)距離較長(zhǎng)的工程一般要在管體之間加設(shè)千斤頂，分段向前頂進(jìn)，同時(shí)分散了住千斤頂?shù)膲毫?，進(jìn)而增加一次頂進(jìn)的長(zhǎng)度。

4.4 注漿施工。頂進(jìn)施工前對(duì)管道周圍土體進(jìn)行預(yù)注漿，輔助管道的頂進(jìn)和管道護(hù)壁的安全，其作用主要有兩個(gè)方面：一是起潤(rùn)滑作用，注漿后減少了管道外幣與土體之間的摩擦阻力；二是穩(wěn)固管道周邊土體，漿液填充了管道外幣與土體之間的縫隙的同時(shí)會(huì)有部分漿液滲入周邊土體，預(yù)防地面產(chǎn)生大面積的沉降變形，增強(qiáng)了整體性。

4.5 安裝工程脹圈。在頂進(jìn)管道的接口處用工程脹圈進(jìn)行連接密封，通過調(diào)整螺栓或使用背楔把脹圈和管壁連成一個(gè)剛體，減小管道線路的偏移，在頂進(jìn)過程中隨時(shí)檢查調(diào)整。

4.6 頂進(jìn)糾偏。頂管過程中，管道發(fā)生偏移就會(huì)使各個(gè)管節(jié)之間無(wú)法合攏，這就需要進(jìn)行糾偏。糾偏措施一般可分為超挖、頂木和千斤頂三種方法，當(dāng)管道偏移量很小的時(shí)候，可通過反側(cè)超挖，在偏向位置預(yù)留土坎，使得管道逐漸回正，或者采用頂木利用偏移一側(cè)的土壤作為反力支撐，在頂進(jìn)過程中借助阻力進(jìn)行糾偏，千斤頂?shù)姆椒ㄅc頂木類似。頂管過程主要是力學(xué)原理的應(yīng)用，施工前要精密的計(jì)算，避免不必要的問題耽誤工程進(jìn)度。

結(jié)語(yǔ)：在市政給水工程中用頂管技術(shù)，充分利用其對(duì)城市地上建筑物以及交通的影響小的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也節(jié)約了資源，減少人力物力的投入，適應(yīng)當(dāng)今可持續(xù)發(fā)展的主旋律，特別是對(duì)發(fā)展較為落后城市提供了便利，既解決了市政用水的問題，又保護(hù)了城市的市容市貌，還帶動(dòng)了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展。