市政工程中頂管施工技術(shù)要點探討

江 心

（南京市水務(wù)工程建設(shè)管理中心，江蘇 南京 210000）

頂管施工技術(shù)相比于其他施工技術(shù)，最主要的特點是可以縮小施工范圍，減小施工對周圍環(huán)境以及人民日常生活的影響。頂管施工是一項施工復(fù)雜的工程，由于其本身特性，導(dǎo)致在進(jìn)行頂管部分工作時，所需的施工周期較長，而且頂管施工對于施工要求相對嚴(yán)格。如何在工程建設(shè)中巧妙地應(yīng)用頂管技術(shù)，是目前市政管線工作的重點之一。

1 頂管技術(shù)概述

隨著人口數(shù)量的不斷增多，對公共基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)有了更多、更高的要求，從而推進(jìn)了更多市政項目的開展。市政項目涵蓋各種各樣的類型，涉及人們生活的各個方面，例如道路建設(shè)、電力設(shè)施建設(shè)等。頂管技術(shù)，主要指的是在不破壞地表土層的情況下，進(jìn)行管道鋪設(shè)。它所具有的一個明顯特點就是可以直接穿越地面的建筑物和地下管線、公路、鐵路等淺度較淺的建筑，主要施工操作就是把管子直接在液壓作用下頂進(jìn)到地層中，最終完成管道的鋪設(shè)任務(wù)。在施工中，省去了人力開挖的時間，是可以直接進(jìn)行施工的一項技術(shù)，具有明顯的優(yōu)勢。在建設(shè)施工中，減少了對環(huán)境的破壞，避免了對人們生活的干擾，縮短了工期。在傳統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用中，施工耗費的人力、物力、財力比較突出，經(jīng)濟(jì)效益低，頂管技術(shù)的應(yīng)用，避免了許多不足，減少了對城市的干擾，在一定程度上提高了市政工程的建設(shè)效率。在社會發(fā)展過程中，建筑施工環(huán)境不斷趨于復(fù)雜化，對施工要求也就變得越來越高，在這種情況下，頂管施工技術(shù)應(yīng)運而生，解決了很多技術(shù)上的難題。

2 頂管施工技術(shù)原理

頂管技術(shù)將質(zhì)量與效率相結(jié)合，不僅提高了市政工程管道施工的工作效率，對于城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也起到了不可忽視的作用。由于城市地下管線的復(fù)雜性，頂管施工技術(shù)可以繞過大型建筑和城市主要管線，避免原本需要拆除工作的建設(shè)項目，降低成本，合理利用資源，提升頂管施工技術(shù)的整體性能（如圖1 所示），使城市居民在正常生活的同時，還可以享受頂管施工技術(shù)帶來的便利。為了滿足具體工程要求，在施工過程中需要開挖工作溝，從而達(dá)到市政管道施工目的。縱觀當(dāng)前非開挖頂管技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，總是受到地質(zhì)因素的影響，從而導(dǎo)致整體施工與具體工程要求不符合，嚴(yán)重影響了整體施工質(zhì)量。頂管工程對所有參與到工程施工中的人員素質(zhì)要求很嚴(yán)格，施工人員要明確了解非開挖技術(shù)，對施工勘察和方案設(shè)計等進(jìn)行控制，并最大程度提高管線設(shè)計的合理性，并編制相關(guān)預(yù)案。頂管技術(shù)由于其良好適應(yīng)環(huán)境的特點，根據(jù)不同的環(huán)境情況，可以選取相對應(yīng)的施工方式。運用頂管施工泥水平衡、土壓平衡、氣壓平衡的三項平衡理論，選擇匹配的機(jī)械設(shè)備和輔助設(shè)施，在頂管施工過程中也是十分重要的。在市政地下管道施工中采用頂管施工技術(shù)，可以大大提高工程施工效率，保證良好的施工質(zhì)量，從其應(yīng)用流程來看，具有一系列的優(yōu)點：第一，它對于施工場地的面積沒有太大的要求，不會占用過多的土地，而且這種操作形式也可以減少成本費用的支出；第二，它的施工環(huán)境是在較深的地下中，可以減少對地面的影響，包括噪音、空氣以及交通條件等；第三，可以使施工的難度系數(shù)降低，促進(jìn)工程施工效率提升。

圖1 頂管施工流程

3 頂管施工技術(shù)應(yīng)用要點

3.1 頂管施工準(zhǔn)備工作

良好的開始是成功的一半，頂管施工亦是如此，在給排水項目施工準(zhǔn)備工作中，最為重要的就是對施工現(xiàn)場進(jìn)行勘測，完成平面布局等相關(guān)工作。總體平面布置工作比較煩瑣，既包括施工中可能用到的起重裝置以及自動控制裝置等設(shè)備，還需要對注水系統(tǒng)、拌漿棚和拌漿材料、千斤頂、反力架等進(jìn)行嚴(yán)格檢查。在施工前期準(zhǔn)備過程當(dāng)中，還需要制定一個詳細(xì)的施工規(guī)劃，并預(yù)測可能出現(xiàn)的情況，制定出相應(yīng)的應(yīng)急方案。在施工之前，需要對現(xiàn)場的工作做一定的計劃和梳理，包括要用到的工具、器械以及場地的設(shè)置、各種現(xiàn)代化的裝置，提前做好準(zhǔn)備工作。然后根據(jù)具體的施工情況，做好人員的調(diào)配和工作的調(diào)度，主要進(jìn)行一些設(shè)備的安裝，例如頂管機(jī)、發(fā)射架等，以保證施工順利開展。

3.2 頂管施工流程及質(zhì)量控制

不同的施工條件要有不同的實施方案。在施工中，總是要進(jìn)行多次實地勘測，選擇最合適的鋪設(shè)技術(shù)，從而提高工程的綜合效益。頂管施工有著嚴(yán)格的流程要求，每個步驟之間相互銜接，共同組成整個施工流程。根據(jù)以往的經(jīng)驗，在施工過程當(dāng)中，曾經(jīng)出現(xiàn)了類似于頂管機(jī)在進(jìn)出時，導(dǎo)致泥水流失等現(xiàn)象，這就要求在施工的工作井之中必須有止水裝置，同時也對施工人員提出了要求，在操作頂管機(jī)時應(yīng)該盡量保證泥漿不會流失。頂管施工的工序主要可以總結(jié)為穿墻、頂管出洞、減少注漿的阻力和頂管矯正這四個步驟。

3.2.1 穿墻

所謂穿墻，就是為了安裝止水裝置而將管推工具移到工作井之外，這個過程需要打開穿墻門板，過程就是穿墻。在將門板打開之后，就可以進(jìn)行頂管出洞的工序。為了達(dá)到較好的效果，需要在穿墻之前對墻管周圍做好加固工作。在穿墻之前，要對墻體的質(zhì)量做一定的檢測，了解其堅固程度。緊隨著門板的打開，要快速地把頂管推到井外，同時安裝注水設(shè)備，可以采用一些加固技術(shù)進(jìn)行止水處理，但是也要保證符合標(biāo)準(zhǔn)。在這個技術(shù)實施的過程中，可能有許多障礙物，可以采用GPR技術(shù)進(jìn)行提前探測，分析施工環(huán)境，對地形、地質(zhì)、地貌、水文情況做一定的了解，然后再擬定不同的處理方案，解決問題。

3.2.2 頂管出洞

頂管出洞是整個頂管施工過程中最為重要的一步，有著至關(guān)重要的地位。穿墻頂進(jìn)后，開始進(jìn)行頂管出洞，在井口要預(yù)留較大的出洞口。在頂管推進(jìn)的過程中，不僅需要做好止水工作，還需要對頂管推進(jìn)過程中出現(xiàn)的偏差進(jìn)行矯正。應(yīng)該根據(jù)環(huán)境土質(zhì)的不同采用不同的止水措施，一般澆筑一道級別較高的素混凝土作為前止水墻。如果施工區(qū)域為圓形，則需要澆筑一道同樣的弓形前止水墻。同時，針對內(nèi)襯預(yù)留洞結(jié)構(gòu)，要安裝雙道橡膠止水裝置，最大程度提高止水處理質(zhì)量，以及安全性和可靠性。頂管施工過程中的出洞口處理，施工人員要對觸變泥漿進(jìn)行壓注處理，以避免對出洞段土地造成干擾。關(guān)于止水工作，可以采用比較常用的法蘭加壓板止水法，也可以根據(jù)實際情況使用填充物，填充物一般為紙筋黏土，并經(jīng)過夯實達(dá)到適宜的強(qiáng)度。

3.2.3 減少阻力

頂管穿洞會導(dǎo)致地面下沉，同時，頂管會和大地的土層發(fā)生摩擦，產(chǎn)生阻力。而通過注漿的方式向管道外壁注入泥漿，可以在頂管外壁形成一個泥漿圈，有效降低頂管與土層的摩擦，同時因為泥漿圈具備的支撐力，還能夠有效地減少因為粉質(zhì)黏土坍塌所引發(fā)的地層流失，進(jìn)而控制地面下沉。在注漿過程中，主要使用的是觸變泥漿，經(jīng)過注漿后，可以真實地減少施工阻力，同時也可以加大相應(yīng)部分的堅固度，充當(dāng)一個框架的作用，對地面進(jìn)行一個力的支撐，從而緩解地面塌陷的問題，促進(jìn)土地的平整。同時，在施工中要保證壓漿和管道頂進(jìn)工作的共同實施，保證工程的安全和質(zhì)量。值得一提的是，減少阻力的效果如何，主要在于泥漿圈的好壞。因此，壓漿工作就尤為重要，需要按照嚴(yán)格的要求完成。根據(jù)經(jīng)驗，泥漿實際用量要比理論上的用量多4倍～5 倍，配置標(biāo)準(zhǔn)通常將堿水、膨潤土和水按照0.02：0.4：1 的比例來配置。

3.2.4 頂管糾偏

頂管糾偏是針對施工工程中出現(xiàn)的頂進(jìn)管偏離原定軸線現(xiàn)象所進(jìn)行的矯正工作，其具體方法為通過糾偏千斤頂組來矯正頂管的偏差，根據(jù)管道的不同傾斜，做出不同的處理對策。在施工時根據(jù)實際需求，對于頂進(jìn)管道端口采用加強(qiáng)力矩的形式來修正，并且要注意使用的力度大小，如果力度過大，則會使偏差增大。因此，在施工時應(yīng)該注意地區(qū)的地域結(jié)構(gòu)，并在出現(xiàn)偏差時及時進(jìn)行較小力度的修正，通過這種方式，可以快速有效地糾正偏差。當(dāng)千斤頂左伸右縮時，可以將頂管將向左偏離糾正。同理，當(dāng)千斤頂右伸左縮時，將頂管向右偏離矯正。頂管糾偏需要施工人員冷靜穩(wěn)重，采取多調(diào)慢校的戰(zhàn)略。總而言之，該工序考驗的是施工人員的經(jīng)驗和控制力。

4 結(jié)語

由于頂管技術(shù)在施工成本和施工時間上的顯著優(yōu)勢，越來越多的施工單位選擇運用頂管技術(shù)。面對該技術(shù)的優(yōu)勢，在工程施工中，施工團(tuán)隊要積極推廣，提高該技術(shù)的適用性，完善和創(chuàng)新頂管施工技術(shù)，開創(chuàng)更多具有建設(shè)性的應(yīng)用，不斷提升市政工程建設(shè)質(zhì)量。