市政給排水長距離頂管施工技術研究

趙晨 趙文艷

摘 要：伴隨城市的不斷擴張，地下管網、管線系統也愈加復雜。市政給排水工程是一項與居民生活息息相關的基礎設施，如何提高工程質量成為關鍵。長距離頂管施工作為一種非開挖技術，無需開挖便可穿越地面建筑物、公路、各種地下管線。為此，在市政給排水工程施工中，必須重視長距離頂管施工技術的應用，提高施工技術水平，規范施工工藝，全面提升工程建設質量。

關鍵詞：市政工程;長距離頂管;影響因素;工程概況

1 長距離頂管工作原理

在長距離頂管施工過程中，通常將土壓平衡頂管機作為頂進機械，但在實際操作時，推動頂管機的動力大部分是通過工作井中設置的油缸產生的，該作用力不斷向前頂進進行施工。另外，通過旋轉大刀盤切割土體，土體在被切割以后，會被送入密封的土倉和螺旋輸送機中，土體在經過一定的擠壓后，會形成壓縮土體，再通過螺旋輸送機，旋轉送出被切削的土體，這個時候基本上就完成了管道的基層施工。因為不同的地層特性存在于頂管機開挖面，所以需要依據這些特性將清水、黏土漿或發飽劑等材料加入刀盤的正面和土倉的內部，這樣就能夠將影響正常施工的土質變為泥狀土。泥狀土的特點眾多，其中包括有可塑性、流動性和止水性等，所以螺旋輸送機能夠順利將其排出，同時還能夠承受住土和地下水的壓力，從而使刀盤前面土體的穩定性得到保障，并且可以在不同的土層中很好的適應。

2 影響長距離頂管施工技術的因素

1）管體的材質與選型。通常來說，給排水管道是埋設在地下的，使用周期較長，因此，給排水系統的工作人員要高度重視并盡可能地延長給排水管道的使用壽命，謹慎選擇適宜的管道材料，確保管道材料具有安全穩定、耐腐性能好等優點。而在實際的管材市場中，適用于長距離頂管施工的管材種類較多，但其生產加工質量往往難以管控，容易存在瑕疵品，需要采購人員對管材質量的選型和材質加以管控，目前最常用的是鋼制管材。

2）管道的壓力與推力。長距離頂管設計施工前，相關設計人員需要結合實際埋設管道的長度和管徑，對管道的壓力和推力標準進行試驗和計算，并根據實際的城市規劃施工方案對頂管作業的劃分區域要求，選擇出材料、型號和種類均適宜的管道，盡量避免在工程竣工后，由于管網日常供水壓力過大而導致出現管道與壓力值不匹配產生管道跑漏等問題。

3）管道的位移。實際長距離頂管施工作業過程中，通常使用的管材較長，再加上人為操作的失誤，例如，推力忽大忽小，或者頂管作業的機械設備例如頂部油缸的推力不夠穩定導致出現振動等原因，導致管道發生位移和安裝位置出現偏差等問題。這就要求相關施工人員要謹慎進行施工操作，控制好管道內的壓力，并穩定好頂部油缸的推力，確保它們均在合理范圍內，并符合施工標準和要求，為給排水系統的安裝規范化和運行穩定性提供質量保障，同時也能有效地提升管道施工和系統運行的安全性。

3 工程概況

某頂管段總長度為3200m，分2段施工。其中E至F工作井中心里程為K0+747～K2+927，總長度為2180m，屬于直線頂管，選取頂管機（1臺）從E頂進F工作井，并在F工作井吊出，2164.3m為一次頂進距離，屬于超長距離直線頂管。F至擴散器段的里程為K2+927～K3+947，總長度為1020m，屬于直線頂管，選取頂管機（1臺）從F頂進擴散器段。

選取DN2000鋼管作為頂管管材，20mm為其壁厚，-21.5m為管道底部標高，頂管全縣縱向都屬于平坡，頂管需從中砂、粉質黏土層穿越，12到19m為管道覆蓋土層厚度。

4 市政給排水長距離頂管施工技術要點

1）頂管出洞。由工作井內導軌上將頂管機頭向工作井前壁預留洞內推進，且由前墻穿過向井外土層內進入，該過程即被稱為頂管出洞。作為整個頂管施工的重要內容，頂管出洞的合理控制，才保證頂管施工質量。根據施工現場實際情況，預留進出洞口選取地下連續墻預埋鋼盒，且在洞口前與頂進方向相鄰的連續墻外邊線進行止水幕墻設置，其尺寸為2000（厚）mm、8000（寬）mm。

出洞前期，相比頂管附近摩擦力+導軌間摩擦力，頂管機正面主動土壓力較大，這種情況下將有頂管機反彈現象產生，導致頂管前方土體產生坍塌質量問題，進而影響頂管機再次推進施工。基于此，需將一條工字鋼分別設置到洞口兩側與地面平行位置，如主頂千斤頂即將回縮加頂鐵時，需保證兩條工字鋼都能焊牢于第一個頂鐵，隨后進行千斤頂回收，避免出現反彈現象。

2）正常頂進。完成管道出洞后，即可進行頂進施工。管道向前頂進的推力主要利用后座主頂油泵、主頂千斤頂產生，在推進管節過程中，經高壓水槍沖洗落下的土體可向工具管泥水倉內流入，隨后利用排泥管道向機頭外排除，并抽到地面位置。緊隨機頭分節向前推進管節，最終滿足設計要求。通常在每分鐘20～50mm之間合理控制頂進前期速度，隨后按照每分鐘50～150mm控制正常頂進速度。

3）注漿。壓觸變泥漿是頂進施工的主要工作內容，以此降低頂進阻力。一道觸變泥漿注漿孔可間隔10m進行鋼管布設，共8個，孔直徑為25mm，設置角度為45°。按照注漿孔所在位置，構成螺絲孔，且將一塊鋼板（3mm）加設到孔外側，以此實現泥漿有效擴散至管壁，避免堵塞注漿口，隨后進行注漿管安裝。注漿施工應先進行造漿靜置一段時間，隨后進行注漿，注漿時需逐步進行頂管推進，頂管停頂后，即可停止注漿。相比管道外圍環形空隙，壓漿量為其1.5到2倍左右，按照管頂水壓力合理確定壓注壓力。

4）鋼管施工。嚴格按照國家標準規定合理確定焊條質量，要求焊條干燥。選取交流電焊機作為焊接的設備，11.3mm為環縫長度，選取2臺焊機用于內環縫，3臺焊機用于外環縫，所需焊接施工共6h。完成接頭焊接后，可根據設計需求進行檢測，直到質量合格，隨后進行干型防腐涂料涂抹。6m為各節鋼管長度，17t為其重量，吊放選取的吊車重量為50t。鋼管應對齊其連接的鋼管，確保兩管軸線在同一直線上。

5）頂管進洞處理。由于該工程無接收井，相比設計位置，頂進相距1000～5000mm時，即可將水沖吸泥系統暫停，提高工具機頭前的土壓力，保證工具管腹腔內充分擠入土層，待引水鋼管向設計位置頂進后，需將工具機頭全部設備去除，并將泥漿管封閉好，隨后將工具機頭和第一節鋼管剛性聯結去除，即可進行下階段施工。

6）觀測沉降。將沉降觀測點布置在管道上方的路面頂部，在頂管機頭穿越路面過程中，需要每天進行定期觀測，觀測需要在每頂進一節的頂前頂后進行一次，從而對土體沉降、隆起曲線和最大沉降、隆起量進行詳細記錄。對每個沉降點的原始資料進行測量，編制成冊上報指揮中心，同時依據沉降量對頂管施工進行及時調整，確保管道最小程度的影響到路面。

5 結束語

綜上所述，隨著科學技術水平的不斷提升，大量新技術、新工藝、新設備廣泛用于市政給排水工程施工，很大程度上提高了市政給排水工程的質量，從而推動了城市化的進程。其中應用最為廣泛的就是長距離頂管施工，但是這種技術對工作人員要求較高，需要充分掌握理論知識，實地考察建筑周圍的環境，做出合理的安排，才能保證在建設完工后，滿足人民的供水需求，提高城市化水平。

參考文獻

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