市政施工中地下管線長距離頂管施工技術研究

翁程亮

（山東省路橋集團有限公司，山東青島 260000）

1 引言

市政工程建設涉及的工程項目較多，施工過程相對復雜，導致對管道的埋深要求越來越高，頂管施工的難度也逐步增加。因此，為了保證該技術能夠滿足高質量的施工要求，切實提高工程建設質量，必須提高設計方案的合理性，適當調整技術流程，改善技術應用中的不足之處。為了確保相關應對措施更具有針對性，需要對長距離頂管施工技術的具體內容進行深入分析。

2 市政施工中地下管線長距離頂管施工技術分析

2.1 應用特點

頂管施工技術的優勢包括：（1）不會破壞施工現場，由于其本身不需要進行地面挖掘便可以完成管線的鋪設，能夠有效解決傳統施工技術造成的交通堵塞、建筑物破壞等弊端，并且減少了大范圍的開鑿動土，也能降低施工噪聲，不會對周邊人們的生活造成不良影響；（2）施工速度快，頂管施工大部分工作面都在井下區域，無須工作人員在路面鋪設路障圍欄，也無須進行拆遷工作，可以切實降低工程量，節約管線鋪設時長，并且當前頂管施工所應用的機械設備性能較高，可以大幅度降低人工費用支出，進一步提升頂管施工的經濟性，目前工作效率最高的頂管機如圖1 所示；（3）環保效果好，頂管施工采用的是點狀形式完成小范圍施工，不會對附近的基礎設施、綠色植被產生破壞，并且在井內施工時，需要不斷灌注黏土漿與清水，可以抑制塵土揚到空氣中，以此避免城市空氣污染。

圖1 頂管機

2.2 技術類型

2.2.1 穿墻技術

穿墻技術主要是為了將防水套管與墻體預埋管進行連接，在實際應用時，要切實保證構成材料具有良好的抗震性與防水性，能夠在高壓環境下保持良好的應用強度與較高的荷載力。同時，施工人員要確保管道安裝的精確性，全面考慮可能影響施工有序進行的外部因素，并制訂有效的解決方案，及時清理可能會堵塞管道的污染物，保證管道良好的運輸功能。

2.2.2 螺旋鉆井技術

螺旋鉆井技術即是利用螺旋鉆機的推力將鋼管放至指定位置，并通過采取一系列的管道施工方法，保證周邊的土層能夠維持基本形態，不會形成地質塌方、地表開裂等不良現象，以此避免降雨量較高時出現水土流失。通常螺旋鉆井法適用于孔徑較小的應用管道，在施工過程中難免會產生一定的誤差，需要工作人員根據實際要求盡快調整，實現高質量的精度控制。

2.2.3 減阻技術

灌漿減阻的目的在于改善土壤物理性質，適當減少機械裝置在進管過程中遇到的阻力，并確保管道放置時土層能夠保持較高的穩定性。通常施工人員會采用在土層與管道間灌注泥漿的方式，使間隙處形成保護膜，用以提升土壤的支撐力，并起到防止地面沉降的作用。同時，工作人員要及時檢查泥漿量的剩余情況，確保灌注過程的連續性。

3 施工流程

3.1 施工準備

施工準備工作包括：（1）要制訂完整的設計方案，明確各項施工要求，保證水電資源配置合理、科學，確保工程計劃符合相關安全標準。比如，變壓器功率應設置為200 kW；水資源的采集應遵循就近原則等。（2）結合實際應用需求，選擇性能、質地優良的頂管材料，保證施工過程有序進行，表1 為鋼管材料特點分析。在施工時，要注意建材在投入使用前要經過精確計算，減少材料二次加工，使其能夠準確安裝在所需位置。此外，施工單位要在工程現場布置視頻采集點，完成整個建設流程的監控與審查，提高市政工程的安全性，排除安全隱患。（3）要購入性價比高、運行狀態良好的機械裝置，比如，當前應用效率最高的XDN500 頂管機頭，如圖2 所示。

表1 頂管材料特點分析

圖2 頂管機頭

3.2 井下布置

井下布置主要是將鋼梯、導軌等裝置下放到井內，并將Q253B 鋼材作為頂管基座制作原材料，由施工人員完成管線長度測量后，再進行基座的安裝固定，以此降低誤差值，提升施工的穩定性[1]。

3.3 管線運輸

管線運輸需要優先得到相關部門的開工批準，之后才可將建筑材料運輸到施工現場并開展組裝、拼接工作，在將成品鋼管投入使用前，還要對其應用質量進行檢測，包括頂管耐久性、抗腐蝕性、是否存在結構破損等，避免后續二次維護需要重新開鑿破土，加大工作量造成不必要的經濟支出[2]。

3.4 注意事項

1）為了保證管道推力大小適中，能夠完全抵御土壤與管道外壁產生的摩擦力，需要合理設計管道長度與徑口大小，同時，設計人員還要充分收集工程現場的勘察數據并進行相關閉水實驗，從而將管道壓力控制在安全標準范圍內，并將土拱效應、管端阻力等影響因素考慮到位，保證計算結果的合理性與適用性，其頂力計算公式為：

式中，F 為總推力；F1為迎面阻力；F2為頂進阻力；Pe為土壓力，N；Bc為管外徑，m；L 為頂進長度，m；Pa為土層主動壓力，通常為200 kPa；Pw為土層地下水壓力；P 為土倉預加壓力，通常為20 kPa；Fk為管壁與土體的摩阻力，kN/m2。

2）明確管道位移偏差，長距離的頂管施工不可避免地會在安裝過程中出現距離誤差，為了解決此類問題，施工人員要進一步提升自身技術水平，減少設備振動情況，依照相應規范的要求，使油缸推力處在均衡狀態，以此降低推力變化，控制管道位移，確保頂管誤差值控制在允許范圍內，其具體數值見表2。

表2 頂管允許偏差

3）開展加固措施，工作人員可采用水泥灌注的方式修復破損區域，保證路面平整，還要使用高壓注漿的方式完成鋼管頂穿處的封堵，并控制好相應凝固時間，保證加固位置符合安全標準要求的強度[3]。

4 長距離頂管施工技術應用過程中存在的安全隱患與解決措施

4.1 安全隱患

4.1.1 土體形變

由于長距離頂管施工的工作原理是借助機械設備的推力將運輸管道移動至指定區域，因此，不可避免地會對土體本身造成一定的擠壓效果，若土層質地相對稀疏，便會使土體受高壓作用影響，難以承受大重量的負荷而產生土體形變、土地失衡等現象，不僅會嚴重阻礙施工建設的有序開展，降低施工效率與施工質量，還會因地勢結構的改變對施工人員的生命安全造成威脅。因此，需要相關人員重視土體變形控制，切實消除此類安全事故產生的可能性。

4.1.2 環境破壞

長距離頂管施工造成的環境破壞體現在以下方面：一方面，因人員操作不規范或受自然因素影響，使管道安裝出現大范圍的位移偏差，導致頂進時周邊土地在較大推力作用下發生位置改變，造成坍塌現象的產生；另一方面，污染物對生態環境造成了破壞。雖然頂管施工技術本身的污染物產量相對較低，但產生一定的生活污水、光污染等，如果不能及時開展相關治理工作，會使有害物污染周邊環境，影響居民的正常生活。

4.2 控制措施

4.2.1 控制管線與地面形變

首先，技術人員要對土體形變的產生原因進行全面分析，當前，導致土體形變最主要的原因是端頭地層承受的壓力比其他區域的壓力值大，因此，出現結構損失的可能性也最大，并且管道與土壤間的摩擦效果也是引發地層變動的重要因素；其次，在明確事故形成原因后，需要對勘測數據進行二次研究并重新在工程現場完成數據測量，探究土質的真實情況進而確定準確的挖掘深度與管線長度；最后，施工企業要在施工過程中加強坡度的偏差控制，使其維持在平緩狀態，盡可能減小管道下放時與土層間產生的摩擦阻力，以此達到改善地面形變現象的目的。

4.2.2 接收頂管井

一方面，要減小施工建設對生態環境造成的影響，通過開展砌筑工作與開鑿作業的方式加強井壁的保護效果，提升周邊土地的穩固度，使其能夠承受較高的推力作用，防止地面坍塌現象的產生。另一方面，施工人員需重視污染物的管理與清理，比如，將生活污水進行統一收集并進行污染檢測，若污染量超標，則需進行降解工作，之后將檢測合格的水資源用以地面沖刷或設備清洗，以此達到資源二次利用的目的。對于金屬材料受陽光照射產生的光污染，需在材料存放時鋪設遮光板或擋光布，避免反光造成的光污染。

5 結語

綜上所述，通過對市政施工中地下管線長距離頂管施工技術的應用特點、技術類型、施工流程進行分析討論，闡述其在應用過程中存在的安全隱患，并提出具有針對性的解決措施，從而確保市政施工效果符合預期目標，幫助建設單位進一步提高施工效率，降低對生態環境的破壞與污染程度，實現綠色化發展，推動城市經濟化建設，為相關施工企業提供切實可行的參考。