市政給排水施工中的非開挖頂管施工技術

蔣 奇

（中國市政工程中南設計研究總院有限公司， 湖北 武漢 430010）

市政給排水的定義是，涉及給水、排水、處理污水等領域，從而為城市解決基礎難題。我國的城市給排水系統建設與傳統的施工方式存在很大的差異，現在的系統建設更多的顯現出規模大、建設難度大的特點，而過去往往是在施工地大面積開挖，在此基礎上，會對生產生活和公共交通產生重大的影響。將非開挖頂管施工技術廣發應用于市政給排水之中，能最大限度的解決這些難題。

1 非開挖頂管施工技術特征及應用優勢

1.1 特征

非開挖頂管施工技術的定義是，在開挖工作井或接收井時，以不開挖或少開挖的方式，鋪設地下管道的施工技術。非開挖頂管施工技術能通過開挖較小面積的施工面，實現管線的更換、鋪設和維修，這也是其結合非開挖技術、頂管施工技術優勢的體現。非開發頂管技術能實現多種管道的良好應用，包括綜合管道、給水管道、燃氣管道、排污管道以及通信管道等，通常為為2～4d/100m施工速度、φ350～φ4000的管徑范圍。[1]

1.2 應用優勢

傳統的給排水施工為了進行大面積的開挖，會在道路周圍設置路障，屏蔽周圍行人，以保證施工條件和路上行人的安全。這種開挖方式有很多的弊端，尤其是我國社會迅速發展、人口越來越多的許多城市內，常常會造成嚴重的交通和安全事故。與此同時，地表會因為高頻率、長時間的開挖，導致內里結構受損，長久的施工造成不可修復的后果，而采取施工技術具有明顯的優勢，能產生較大的經濟和社會收益，也會使得作業不受氣候、環境等的影響，同時也能最大限度的縮短工期、減少噪音、粉塵和道路占用，解決開挖過程中灰塵、污水多的弊病，不受河流、地下管線、鐵路等的限制，順利完成在深度低下管道鋪設道路的目的。同時，其也具有適用范圍廣、方向可控、精度高等優點。市政看重其對地面干擾小的優勢，而將其廣泛應用于給排水施工過程中。同時該技術對沿線交通和環境的影響也較小，能通過高壓液壓千斤頂，以工作井的方式，不需要開挖或穿越管線，放置鋼質管道，從而實現施工目的。

2 市政給排水非開挖頂管施工技術要點

2.1 前期準備

2.1.1 科學選擇頂進管

只有前期做好施工準備，后續的施工安全才能得到有效的保障。利用非開挖頂管施工技術，在選擇頂進管方面要格外注意，結合實際需求選擇合適的設備。通常來說，在不考慮抗腐蝕性的影響，可以鋼筋土管作為首選，以鋼筋混凝土的標準和技術規定進行選擇，做好計算。施工人員需按照實際需求和工程的特點進行選擇和考慮，舉個例子，假如按照鋼筋混凝土頂管的外徑進行施工，就要按照其能承受的壓力進行考慮。在市政實際施工中，往往頂進管的內徑是在500mm范圍之內，這是由于其往往采取非開挖頂管技術和人工相互結合的方式進行給排水工程施工。市政給排水工程建設中，非開挖頂管的頂進管長度會直接影響相關的質量好壞和經濟收益的大小，尤其是鋼筋混凝土的頂進管。[2]在設計時，往往這類頂進管能達到要求，具備相關的經濟效益，但是實際操作中，往往不盡如人意，可能出現偏差。為了避免這種問題的消極影響，設計人員應當在施工之前，精準按照鋼筋混凝土頂進管的長度和管徑確定需要的管道，這樣也能最大限度的降低成本浪費，同時也能保證工程的質量和經濟效益。

2.1.2 科學選擇頂管機

地下水位以上和低下通常會選擇不同的頂管機，水位以上會選擇敞開類頂管機，類似機械式頂管機、擠壓式頂管機、人工挖掘頂管機等，而水位以下則選擇平衡類頂管機，類似土壓平衡式頂管機、泥水平衡式頂管機、氣壓平衡式頂管機等。同時要充分考慮土層的特點，應當在選擇頂管設備時，充分考慮其的安全性和效率性。在選擇主頂油缸時，要考慮頂進管的承受能力，精準計算其機頭迎面阻力、管道表面摩擦阻力、頂進貫入阻力、管材自重、管道上垂直水平側壓力等，最終得到頂進的總阻力，并將其與頂管允許頂力進行對比。再者，要確保工作井、接收井的施工的安全和穩定，提前做好周圍土體加固、安全防護、安全檢測工作。為了確保設備能安全有效的運轉，還應當在選擇好頂進管后，在工作井內安裝好機頭、千斤頂、頂鐵、軌道、油泵、出泥設備、送風設備、后座、測量設備、排水設備、供電系統、起重設備、控制系統等。[3]

2.2 非開挖頂管施工技術要點

舉個例子，在某市政給排水工程施工中，綜合考慮交通和環境方面的要求后，以開挖頂管施工技術的應用，來完成管道施工作業，并取得較好的效果。現以相應施工數據為基礎，具體分析應用該技術的重點。非開挖頂管施工技術參數如表1所示。

表1 非開挖頂管施工技術參數

2.2.1 頂管穿墻技術

為了提高施工的效率，使穿墻管道在抗水土方面具有良好的表現，在打開穿墻悶板時，需要將保障工具管放置在作業井外面。頂管穿墻技術是在把所有的穿墻悶板和工具管放置到井外并安裝合適的穿墻止水設備等。通常來說，是用合適的粘土填充到穿墻管道里，例如采用經夯實的黃粘土和低強度的水泥粘土，并用頂進管堵住中間的縫隙，從而達到止水的目的。[4]再之后，對穿墻管外側注漿使其凝固，而后再穿墻，如果在此過程中出現任何問題，需要及時有效的解決。然后，在悶板被開啟后，要同時進行工作管的推進和止水工作，在此要格外注意選擇好的止水板環，通常是選擇拉伸性和耐磨性好的材料，并依靠管道把其頂入提前安裝好的橡膠板，從而達到最終止水的目的。

2.2.2 頂管出洞技術

施工人員在保質保量的完成頂管穿墻工作之后，要按照相關的標準和規定，進行頂管進出洞施工作業，該項施工作業在整個非開挖頂管作業中具備重要的地位。現場工作人員在市政給排水施工過程中接觸到這一環節時，要在磚封門前，及時將前期所準備的鋼板樁均勻鋪設好，在這種情況下，通常能使施工的安全性能更好、效率更高，可避免施工可能出現塌方的問題，從而推進頂管出動作業順利的完成。施工人員要趕在頂管機出洞前，將磚封門及時拆掉，然后及時推進頂管機沿著鋼封門前行，如果二者距離在50 ～100mm 之間時，要全部拆掉前期安裝的一排鋼板樁，并按照一側向另一側的順序出洞，這樣才能避免水分的滲入，確保止水環在洞口周圍真正發揮應有的作用。當該項作業完成后，施工人員需按照相關的標準和規定，規范化操作和管理頂管機的運作，從而確保頂進方向按照預期進行，防止出現操作不當等問題。

2.2.3 注漿施工技術

注漿作業的功能主要是為了消除空隙，尤其是管線周圍的空隙，從而確保管線的壽命。注漿作業的質量把控對整個排水管道施工質量具有非常重要的作用。非開挖管定技術重要的一環便是注漿減阻，能確保整個施工的質量，但如果碰到特殊情況時，諸如管線線路過長、管道直徑和預先規定的要求不相符合等，則會給管道填埋帶來很大的技術方面的難題，更嚴重的會出現上層土方塌陷事故等，因此，在對市政給排水項目進行施工時，首先要按照相關的標準，選擇合適的注漿材料，這些材料必須要嚴格符合國家的要求，為了確保泥漿的穩定性和粘性，要采取主要材質為聚合物強化型的，然后再把總量不超過2%的優質的膨潤土加入泥漿中，這樣才能確保泥漿的穩定性和粘性。[5]隨后，施工人員可通過打穿三個注漿孔的方式完成注漿測操作，泵送出口的壓力需要進行嚴格的檢測，并保持在有效的范圍內，通常注漿壓力為105-130Pa 之間，這樣才能使得注漿施工能最大程度的減少空氣阻力，使注漿作用發揮到最大化。

2.3 頂管測量與偏差校正技術

頂管測量工作包括頂管中線樁測設、工作坑內高程控制、導軌安裝測量、頂進中管道中線及高程測量等，其構成頂管工作的全過程。首節頂進每200mm～300mm 測一次，正常頂進每0.5m～1.0m 測一次，校正時每頂進一鎬測一次，這也體現出頂進中管道中線及高程測量頻次高重要地位。在校正中互相嚴格配合是十分必要的，頂管校正技術是一項偏差糾正的作業，可能受土層性質、頂進力度、管道連接方式等因素的影響，會使得頂管中線出現偏離20mm左右的問題，然后進行校正。通常會采取挖土校正法、強制校正法、工具管校正法、主壓千斤頂校正法等進行糾正。在第一節作業時，除了對長度進行合理選定，確保管材質量和頂進精準度，同時要做到勤頂勤測勤糾、盡量小角度糾、動態及時糾。如果出現不正常的頂管中線時，要嚴格監測，以實時測量以及定位等方式進行處理，校驗調整出現的偏差，盡可能把誤差控制在50mm 以內，從而確保管線敷設質量和施工的安全性、效率性。

2.4 管道試壓技術

在完成給水管道的頂進作業后，要及時檢測所有的管道水壓，在進行隱蔽處理之前，要及時對鋪設和安裝的給水管道做單項水壓測試，對所有安裝完畢的給水管道進行綜合水壓檢測。通過把所有的空氣排出，然后加水進行加壓，當壓力達到規定的程度后再停止加壓，從而能有效檢查管道是否存在滲漏的問題。當各個接口與閥門處沒有發現滲漏問題并達到規定的時間，可觀察當壓力排出時會出現的情況，以壓力增大和降低的方式，來檢測管道安裝是否達到預期目的。給水管道的試驗壓力通常是工作壓力的1.5倍，在0.6MPa以內，不論何種材質的給水管道在水壓測試時都能適用。且不同管道持續時間的要求也不一致，金屬與復合管一般為10min，塑料管一般為1h。

3 非開挖頂管施工技術注意事項

融變泥漿的選擇也很重要，選擇合適的泥漿通常能有效減少土層和管道間的摩擦力，減少地面坍塌的可能性。非開挖頂管施工技術雖然應用比較廣泛，但其實適用的時間并沒有多久，因此不能盲目使用，要綜合考慮其科學性、有效性，同時關注其施工期限，對于施工中出現的各種問題要及時發現和解決，在施工過程中，施工人員的整體施工水平也有很大的影響，要注重提高非開挖技術在實際中的操作能力。要在施工時嚴格按照市政部門所要求的的施工標準和要求完成施工作業，從而保證整個施工能按照要求及時完成。同時，要嚴格按照施工方案部署施工步驟，同時方案要綜合考慮非開挖頂管施工技術可能出現的各種問題和意外情況，并制定各種應急預案，這樣才能及時應對各種問題，確保工程能順利完成。

4 結語

市政給排水工程建設中，采取非開挖頂管施工技術具有無可比擬的優越性，尤其是提高工程效率、保證施工質量，降低對環境和交通方面的影響等方面，能發揮積極的作用。為了能使該技術的優勢持續有效的發揮，應當有目的、有節奏的對其優勢進行開挖，同時要加大對其應用和熟悉程度，這樣才能避免各類問題的出現，同時保證市政給排水工程建設能按照預定計劃順利完成。