復雜地質條件下長管徑距離頂管工程綜合研究

崔 浩

（西安思源學院城市建設學院，陜西 西安 710038）

地下管網的施工在鋪設中，頂管法進行施工是最為常見的一種采用暗挖方法的施工形式，在城市各類地下管網的建設中得到了廣泛應用。由于這樣的施工方法，有效的避免了城市各個路面的開挖數量，所以它們具有盡可能多地減少土方工程、減少房屋的拆除或者縮短施工周期和使用時間，對于周圍環境的干擾小，且不間接中斷當地的人流交通及其他物流運輸活動等優勢，在文明施工方面取得了顯著成果，在開挖數量控制方面，僅僅應用于工作區域部位和接受區域部位的時候，使得施工在安全這兩個方面都得到了有力保證，在建筑工程的實踐中已經體現了很好地表達出較高的社會效益和經濟效益，特別是很適合于管線貫穿建筑物以及公路、鐵路等交通線，甚至于穿越江河的施工，對實現文明施工，科學施工具有重大的意義。

1 工程概況

本文以某市的一項市政供水給引水工程改造為例，該項建設工程需要在水渠的位置上分別施工3根直徑約2500mm的鋼管，每根鋼管之間有7m左右到15m之間的中心間距，工程設計長度為800m的頂進水渠長度，總高程超過2400m。在整個工程的施工中，需要穿過淤泥混砂土、殘留粘性地土、中砂以及粘土等土層，施工難度有一定難度。

2 該項目施工中頂管施工技術概述

在我國社會經濟體制不斷完善的大背景下，城市中各項基礎設施開始逐漸完善。大多數情況下，實際施工中，地質條件的多樣性會成為制約市政單位施工的開展，想要從根本上解決這一類問題，就必須依靠在實際施工中逐漸積累的經驗結合科學的施工技術整體上提升該項目施工的質量。管線、地形等情況應當是進行市政給排水施工時需要重點考慮的問題，若是施工區域周圍車流量較大且處于城市主干道，施工必然會對該區域的交通產生巨大的硬性。介于以上的種種原因，通常大多數市政施工單位都是采用頂管給排水施工技術方法進行市政給排水施工，最大程度地規避在道路面上進行施工對人們生活造成影響。

不需要進行管道開挖作業就可以進行施工的方式就是頂管技術，而所謂的頂管施工就是在進行分段給排水施工是時，每一段給排水管道的長度都在200m以上，最長的管道可能會超過1900m。這樣的施工特性也就決定著該項目施工中應用頂管施工技術相較于傳統的管道開挖技術有著明顯的技術優勢。首先，頂管施工不需要對城市道路進行開挖，能夠徹底避免管道施工對于城市道路的破壞，在一些需要穿越鐵路或者地面建筑物的項目工程中，更加適合使用頂管施工技術。其次，頂管式施工技術可以顯著地改善和提升建筑材料的施工質量，縮短建筑材料的施工時間，并且可以最大限度地節省建筑材料和工程造價。最后，頂管式施工技術在整個施工過程中所需要使用的建筑物場地通常比較小，不會直接干擾到建筑物地面的活動，更不會對交通秩序造成影響，產生的建筑物噪音相較低，避免了建筑物在施工的過程中對周圍社區和居民造成的影響，整個施工全過程綠色無污染。

3 該項目施工中的頂管式給排水施工技術難點

我們雖然不能完全否定頂管在實際施工中仍然存在著其他的技術施工頂管技術在這些施工技術上具有無法相容和比擬的巨大技術優勢，但也正因為它一次頂管改進所占用需要的施工時間相對較長，也就意味著頂管施工技術相較于其他施工技術也有著更高的施工難度[1]。由于頂管施工技術所采用的是大口徑前部缺口，在進行頂管施工時會出現較大的裂縫，在進行施工過程中會造成前部塌方等情況的出現，這也基本決定了不可能是采用人工挖掘的方法來進行頂管施工，而是否能夠采用機械手段進行頂管的施工還是需要依據所在施工地點的實際氣候和地質狀況來決定，因此，市政給排水施工中頂管施工技術有很多的施工技術要求。

3.1 頂管推力對施工材料的影響

在大多數情況下，市政施工單位往往都會利用太正頂管裝置和設備的推動系數值進行設定來提高和增加對市政給排水管線的頂管推動系數，但是我們在施工的過程中也還是需要根據現場情況相應地結合具體施工材料才能夠進行一個綜合性的考慮和分析。市面上普通混凝土管道的康業抗壓強度一般控制在50mpa左右，玻璃纖維管道的抗壓強度一般控制在80mpa～210mpa，而鋼管的抗壓強度則高達350mpa。由此我們可以清楚地看出，鋼管具有較好的耐熱和抗壓能力，因為它的摩擦系數相對較小，不必再需要太大的推動[2]。就可以進行推進。因此，鋼管是市政給排水施工中頂管施工技術會廣泛應用到的一種施工材料。

3.2 后座的承壓能力

制約該項目澆筑頂管施工技術主要影響因素之一就是其后座承壓性。對于管道加設推理方法是在頂管實際上施工中不得不慎思地考慮的一個重要原則[3]。而推力的強度又直接的關系到頂管后座能夠承受管道的反作用力，如果強度過高會出現底座損壞的現象，因此，在施工的過程中會增加后座強的厚度，進而增加后座的承重能力。

3.3 渣土排出的問題

由于頂管及時分段頂進的長度通常都較長，因此渣土排出的工作如果采用人工排出首先會極不安全，其次還很難滿足施工的實際需求[4]。而采用水排的方式進行渣土排出，首先就需要極大的長度進行，水壓能否滿足施工所需是一個值得深入思考的問題，因此往往都會需要增加水泵為水進行增壓。

3.4 管道直徑的制約

管道直徑也是制約該項目施工中頂管施工開展的一個重要因素。如果是在施工的過程中由于管道的直徑比較小，相關的工作人員對于管道中進行的施工往往都是需要彎腰或者附身，這樣就會大幅度地降低了施工效率并且也就給相關的施工人員造成了諸多的不便。因此，大口徑管道是本次項目施工中進行頂管設計的主要材料。

3.5 通風安全性的問題

由于該工程在施工頂管時所需要的長期時間是在管道內部這種具有封閉性的工作環境中進行的工作，因此，氧氣稀薄的問題時有發生。除此之外，鋼管表面的油漆在對于土壤進行頂入作業過程中時會從空氣中散發出對于人體健康有害的氣體，再者由于加上在土壤層中也是從空氣中釋放揮發有害的氣體，因此在管道中對于施工人員經常都會受到巨大的環境和生命健康威脅。

4 該項目施工中頂管施工技術的要點

4.1 頂管施工準備

要結合實際情況制定好的施工總平面圖，對多方位各個領域的施工技術內容做一個綜合性參考，例如自動化控制房間、起重裝配器、料具間、管道堆場和注漿系統等[5]。在始發工作井內除了布置逆向反力架、主堆千斤頂、頂管機以及發射架等設備外，也根據需求在工作井邊側增加一個下井式扶梯，為工作人員上下行走提供了便利。

4.2 頂管的主要施工設備

由于在建筑物的頂管施工中，如果在頂管的地基上進行了一個管道的頂進周圍并不是存在任何其他建筑物的地基，管道的直徑也大于750mm，那么在進行施工時就需要一些起重裝置、反力墻，以及千斤頂等裝置。在該項目頂管施工之前就需要對頂力進行計算，根據計算出的頂力結果選取適應的頂進施工設備。

4.3 管道頂進技術

在對實際頂進澆筑過程中需要每完成一根水平管道澆筑時就立即對其進行第一次測定。需要注意的是，它需要對最初開始時間20米以內的物體進行多次測量。允許軸線以及高程出現偏差但要控制在一定的范圍之內[6]。在總體設計施工結束之后就需要定期地檢查管道中心線和高程。在進行管道頂進施工的過程中應當保持充足的連貫性，施工過程中不允許有停頓產生。更為重要的是需要有橡膠或者其他的材質的緩沖材料在頂進作業的接觸面作為緩沖，確保在整個施工過程中能夠有一個均勻的受力狀態。對橡膠添加潤滑劑能夠保障施工過程的流程，確保不會出現梗阻的現象。

4.4 管節止轉技術

大多數情況下，在進行市政排水管道的施工作業過程中機頭會因為受到為力的作用在不斷地旋轉，這就為施工帶來了很多不必要的困難，因此適當的采取相應的止轉措施來應對，進而為工程的順利開展。

4.5 制作與澆筑泥漿

在整個市政排水管道頂管的施工過程中都需要大量的泥漿作為潤滑材料，而施工中的要點就是水泥漿的配比[7]。為了使工程的質量能夠得到保障，需要科學的計算泥漿的被配比，并盡量選擇材質優良的材料進行攪拌。在注漿的過程中要將注漿機的壓力合理地控制起來確保注漿的壓力始終低于頂管體上精致土的壓力，并且以絕食及的地下結構層變化來調整注漿方案。完成整個施工之后需要制定有效的保護措施，避免沉降現象的發生。

4.6 降水措施

適當的降水措施也是地下水位較高頂管作業時必備的作業項目，進而能夠保障順利地展開施工，通常井點將水的方式是施工過程中最經常采用的一種施工手段[8]。需要根據實際的地質條件以及地下水位來確定井點的位置，要確保井點的位置與坑壁有1米以上的距離，各個井點之間的間距也應當保持在一米以上，并且確保在水層以下埋設。井點的鉆孔直徑應當不小于350mm以及不小于450mm的深度。在進行井點降水時應當實時掌握周圍建筑物地基的沉降情況，若出現異常情況，需要及時的采取有效的防護措施。

5 結語

總而言之，在復雜地質下進行頂管施工技術還存在一定的問題以及難點。本文針對現實中的頂管工程概況和頂管施工技術現狀開展了分析，根據實際在頂管施工過程中存在的一些問題針對頂管施工技術重點進行了補充。只有能夠確保建筑物的施工材料和結構設計的技術科學性以及高度嚴格的建筑地質施工技術要求。