市政給排水工程長距離頂管施工技術的應用

范 俊

武漢武鋼綠色城市技術發展有限公司

1 前言

市政給排水施工中，為了滿足城市交通流量需求和減小對地面建筑物及周邊環境的影響，需要使用長距離頂管施工技術，采用非開挖的方式進行頂進施工，以提高施工效率和質量。由于整個施工過程均在地下區域進行，施工技術要求較高、難度較大，施工作業環境較惡劣，需要合理運用具體的施工技術，確保市政給排水工程頂管施工的順利進行。

2 長距離頂管施工技術簡介

長距離頂管施工技術可以在不開挖施工的情況下穿越鐵路、道路、建筑物等各種障礙物，利用液壓頂進工作站從頂進工作坑將待鋪設的管道頂入，從而在頂管機之后直接鋪設管道的非開挖地下管道施工技術。長距離頂管施工適用于各種土層，施工精度較高，一般小于±50mm，施工距離為1000m以上，適用的管道直徑為300mm~4000mm。

3 長距離頂管施工工藝流程及優點

3.1 長距離頂管施工工藝流程

開工前的各項施工技術準備→地下管線的測量定位、放線→工作井、接收井的施工→頂管機、液壓千斤頂、照明通風系統等設備安裝→全套設備的調試→頂管始發→下放管節、接管→正常頂進、測量→管道排泥及廢泥漿外運→頂管接收→下一段頂管施工→管道貫通→閉水試驗→竣工驗收、清場。

3.2 長距離頂管施工技術的優點

3.2.1 工程影響方面

由于給排水工程頂管施工一般在地下區域進行，對城市路面交通及地表影響較小，且整個施工過程中產生的噪聲也比較小，不會對周邊建筑物及環境帶來不利影響，有利于現場的安全文明施工及環境保護。

3.2.2 施工進度方面

相較于其他施工技術，長距離頂管施工技術在開工前不需要提前開挖地面，且施工過程中風雨雪雹等惡劣天氣對施工進度影響較小，由于施工過程主要在地下所建的工作井中，不會因惡劣的天氣因素而被迫停工，有利于縮短工期，降低工程造價，確保施工單位的施工進度。

3.2.3 管線設施方面

隨著城市基礎設施的不斷完善，導致城市地下管線規格及數量較多、結構較復雜。利用頂管施工技術，不需要開挖地面，在頂管施工過程中，管道在地下可以曲線的方式穿行，便于繞開地下已存在的管線或障礙物，在整個頂管施工過程中對地下管線設施影響較小。

3.2.4 周邊環境方面

由于頂管施工對地表的開挖面積較小，可以對管道的走向進行靈活控制，對工程周圍環境影響也比較小，且工程竣工驗收后周邊環境恢復快，不需要重新進行綠化，對地面植被以及綠地設施的影響基本可以忽略不計，有效地節約了資金成本，提升了環境質量。

4 長距離頂管技術施工難點分析

4.1 管道材質及長度的選擇

頂管的材質應根據管道用途、管材特性及現場的具體情況確定，一般使用的管材類型有鋼管、鋼筋混凝土管、球墨鑄鐵管等。市政給排水工程頂管施工中，由于千斤頂提供的推力較大，且管道內流淌的多是生活用水或生活廢水，對管片腐蝕性較大，因此選用強度高且抗腐蝕性較好的鋼筋混凝土管可以長期使用而不漏水，有利于保證工程進度和質量。另外，管道長度要根據管線彎曲弧度進行選擇，若管線彎曲弧度小且較長、較緩和的地段，頂管長度不宜過短；若管線彎曲弧度大且較短的地段，頂管長度不宜過長。

4.2 頂管機的選型

市政給排水工程頂管施工應根據工程地質及水文情況、地下水位、施工技術要求等，在保證施工質量及安全的前提下，合理選用頂管機型。地下水位以上的穩定地層頂管可采用敞開式頂管機或土壓平衡式頂管機；在不穩定地層和地下水位以下的頂管可根據地層條件采用土壓平衡式頂管機或泥水平衡式頂管機；在卵礫石及地下水發育的破碎巖石中頂進施工員時，宜采用泥水平衡式頂管機。

4.3 工作坑的施工

市政給排水工程頂管施工時，工作坑主要采用現場澆筑的方式，其形狀一般有矩形、圓形、多邊形等，其中最常見的為矩形工作坑。矩形工作坑的長邊與短邊之比一般為3:2，一般用于直線頂管或兩段交角接近1800的折線頂管的施工。

若兩段交角較小或在一個工作坑中需要向幾個不同方向頂進時，且工作坑深度較大時，一般采用圓形工作坑，并采用沉井法施工。施工過程中為了加強工作坑的剛性與穩定性，一般在工作坑周圍設置支撐物對其進行支撐；也可采用水泥攪拌樁或在坑內打入鋼板制成圍墻。

4.4 管道偏移的控制

頂管施工過程中，管道偏移會對整個頂推控制系統帶來不利影響。頂管在推進過程中需要對頂進的軸線進行實時檢測，每頂進一節管就應當測量一次軸線，確保頂進軸線和設計軸線的一致性，必要時可復測或增加監測的頻率，避免管線偏移現象的出現。在管道偏移發生時，施工操作人員應嚴格控制壓力，確保頂推系統的持續正常運轉和安全順行。

5 長距離頂管技術在給排水施工中的應用

5.1 頂進施工中測量與糾偏技術

頂進施工過程中，首先需要對給排水管道的中心線及高程控制點進行測量，一般在頂管工作坑的兩側設置中心線，其高度與管件線路應保持一致。為了使頂進軸線和設計軸線保持一致，在頂進過程中，通常每頂進一節管節測量一次，在進出洞及糾偏時，測量次數需適量增加。為了保證測量的精度，還應經常對測量控制點進行復測。在施工過程中，施工操作人員應及時了解糾偏的方向，并根據測量報表繪制出管道頂進軸線控制圖，便于跟蹤掌握頂進軸線的偏差狀況并進行動態調整。頂進軸線和設計軸線經常容易發生偏差，糾偏的方法可以采取調節糾偏千斤頂的伸縮量，逐漸較小偏差值，最終使頂進軸線與設計軸線調整到一致的位置。糾偏時應當按照“勤測、勤糾、緩糾”的原則，嚴禁劇烈糾偏，否則會對管節和頂進施工造成不利影響。若實際偏差值為10mm~20mm，可采用挖土校正法。若實際偏差值大于20mm,則采用頂木或千斤頂校正。

5.2 洞口土體加固技術

洞口土體加固技術一般有注漿技術、深層攪拌樁技術、高壓旋噴技術和凍結技術等，加固時須考慮土的摩擦角、滲透系數、滲水量和標準貫入度等參數。若土質較軟，在頂進施工中須對整個斷面進行加固；若土質不是很軟，可在管道兩側和頂部一定長度及寬度范圍內進行土體加固，避免頂管在進出洞過程中發生坍土現象；若土質較硬、較好，且開挖面上的土體有自立性和溫度性，也可以不對土體進行加固。

5.3 注漿減阻技術

注漿減阻技術就是在頂管施工過程中，通過在管道和地層之間的環狀間隙中注入潤滑減阻漿液，形成泥漿保護套，以達到濕潤管壁、減小管道頂進施工中的摩擦阻力的效果。

長距離頂管施工線路長，為了保持全程注漿壓力的穩定性，一般每間隔400m須增設壓漿泵以增大注漿壓力。長距離頂管的布漿與補漿應分別設獨立的注漿系統，布漿宜使用低壓力、大流量的注漿泵；補漿可使用高壓力、小流量的注漿泵。在注漿過程中，應經常檢測注漿壓力、漿液的黏度和用量，并盡可能使漿液在管道外壁分布均勻。管道頂進過程中，注漿應和頂進同步進行，遵循同步注漿與補漿相結合，先注后頂、隨頂隨注、及時補漿的原則，使管壁外圍形成泥漿潤滑套，充分發揮減阻和支撐作用，并且頂進中不允許中斷注漿，若因故中斷注漿，須先停止頂管再停止注漿。

5.4 管節止轉技術

頂管施工過程中，機頭在刀盤及出土機的作用下可能會發生旋轉，對機頭的旋轉主要采用加壓重塊的方法，即先在機頭兩側做好放壓重塊的架子，并均衡放置重塊，當機頭右轉時，將右側壓重塊搬向左邊，反之將左側壓重塊搬向右邊。

5.5 水平螺旋鉆進技術

水平螺旋鉆進技術是沿管道中軸線將螺旋鉆桿鉆入土中，以確定管道導向，并按設計管徑用螺旋擴孔鉆頭進行擴孔，再用螺旋鉆桿把管子拖入孔洞中。因螺旋鉆桿直徑較小且裝有導向儀，可以精確定位并控制管道軸線質量。由于水平螺旋鉆進技術在頂管施工中對地表的影響較小，一般適用于小口徑給排水管道施工，可降低管道頂進的偏差，保證管道安裝位置準確無誤。

5.6 通風技術

給排水頂管施工一般在地下區域進行，由于施工作業場所比較封閉，空氣流通不好，一些施工人員經常會出現缺氧、呼吸不暢等問題，且施工環境也比較惡劣，所以，為了確保施工人員的安全，施工單位需要在施工現場構建良好的通風系統。通常是在長距離管道施工區域安裝常規通風設備抽風機和鼓風機進行抽風、供氧，加快施工區域的空氣流通。一般情況下，施工人員下井前應先通風10min，并利用儀器對施工區域的有毒有害氣體進行檢測。該方法通風效果較好，但由于通風設備的長時間運轉使施工單位的成本增加較大。

6 結束語

總而言之，在市政給排水工程施工中，長距離頂管施工技術具有施工過程中對地表干擾小、對城市交通及周邊環境影響小、施工精度高、速度快且施工成本較低等顯著優勢，是市政給排水工程施工的常用施工方法。市政給排水工程施工中應用長距離頂管施工技術，不但可以提高施工效率和質量，而且還可以降低施工過程中對交通和環境的影響，具有較好的經濟效益、環境效益和社會效益。