市政工程建設(shè)中頂管工程技術(shù)應(yīng)用研究

摘" 要：市政工程建設(shè)對城市發(fā)展有一定影響，也關(guān)乎到民眾生活和城市宜居性的提升，這要求以各類現(xiàn)代化技術(shù)為市政工程建設(shè)提供支持，頂管工程技術(shù)在此背景下應(yīng)運而生。從特點上看，頂管工程技術(shù)具有施工擾動小、工程量較小的優(yōu)勢，其應(yīng)關(guān)注前置性工作、管材選取、管道溝槽開挖和沉井施工、頂管掘進(jìn)等環(huán)節(jié)，未來則可能更多趨于發(fā)展精細(xì)化和擾動控制，以進(jìn)一步服務(wù)市政有關(guān)工作。

關(guān)鍵詞：市政工程 "頂管工程技術(shù) "管材選擇 "頂管掘進(jìn)

中圖分類號：TU991

Research on the Application of Top Pipe Engineering Technology in Municipal Engineering Construction

HOU Maosheng

Wushan County Urban and Rural Environmental Sanitation Governance Service Center， Tianshui， Gansu Province，741300 China

Abstract： Municipal engineering construction has a certain impact on urban development and is also related to the improvement of people's lives and urban livability. This requires various modern technologies to provide support for municipal engineering construction， and the top-down engineering technology has emerged in this context. From the perspective of characteristics， pipe jacking engineering technology has the advantages of small construction disturbance and small engineering quantity. It should pay attention to preliminary work， pipe selection， pipeline trench excavation and sinking well construction， pipe jacking excavation and other links. In the future， it may tend to develop more refinement and disturbance control to further serve municipal related work.

Key Words： Municipal engineering; Top pipe engineering technology; Pipe selection; Top pipe excavation

頂管工程技術(shù)也簡稱頂管技術(shù)，屬于一種較常見的地下工程施工技術(shù)。就市政工程而言，地下空間工作內(nèi)容較多，包括給排水工程、供熱管線建設(shè)等，常規(guī)開放性施工也可以滿足管道安放、連接等一般工作需要，但施工擾動和工程量均較大，工程效益不能達(dá)到最佳水平^[1]。頂管工程的土木部分工程量明顯較小，并且施工主要集中于地下，因此對地面的影響也相對可控，這使其能夠在市政活動中快速得到關(guān)注。就市政工程建設(shè)中頂管工程技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢、流程、具體方法進(jìn)行分析，有助于該技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用、發(fā)展。

1" 市政工程中頂管工程技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢與流程[2]

1.1" 技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

1.1.1" 空間要求小

市政工程建設(shè)中應(yīng)用頂管工程技術(shù)，可以發(fā)揮其對施工空間要求相對不高的優(yōu)勢，匹配不同條件下的施工需要。部分市政工程可能鄰近老城區(qū)、商業(yè)區(qū)，相關(guān)區(qū)域內(nèi)空間比較緊張，常規(guī)開放性施工模式下，對空間要求較大，難以保證施工質(zhì)量和效率。頂管施工模式下，在鬧市區(qū)、老城區(qū)某一個區(qū)域建設(shè)通道，采用沉管、頂管作業(yè)模式可以完成管道鋪設(shè)和重建等一般性工作，即便施工空間整體不大，也可以妥善完成工程建設(shè)，降低施工的難度，提升總體建設(shè)效益^[2]。

1.1.2" 工程量較小

與常規(guī)開放性施工模式相比，頂管工程技術(shù)應(yīng)用于市政工程建設(shè)中，也擁有工程量較小的優(yōu)勢。包括給排水系統(tǒng)建設(shè)、供暖工程、燃?xì)夤芫W(wǎng)建設(shè)在內(nèi)，各類地下工程均可借助開放性施工、頂管施工技術(shù)完成作業(yè)，但前者需要投入大量精力完成地表施工，包括開挖、填埋等。頂管工程技術(shù)下，在施工起始區(qū)域、中繼點組織土方開挖和填埋即可，工程量相對較小。一些地下、地表構(gòu)筑物較復(fù)雜的區(qū)域，應(yīng)用頂管工程技術(shù)也可以減少工作復(fù)雜性，降低總工程量^[3]。

1.1.3" 對周邊擾動不大

頂管工程技術(shù)對周邊環(huán)境的影響較小，這是其綜合應(yīng)用效益較高的原因之一。一方面，該技術(shù)對施工空間環(huán)境要求較低、工程總量不大，大多不會嚴(yán)重影響城市周邊民眾的生活和企業(yè)的生產(chǎn)活動；另一方面，由于頂管工程技術(shù)工程量較小，其施工周期也相對偏短，可以在更短時間內(nèi)完成施工作業(yè)，從時間線角度降低工程的社會性負(fù)面影響，減少施工帶來的其他延伸壓力^[4]。

1.2" 技術(shù)應(yīng)用流程

從流程上看，市政工程建設(shè)中頂管工程技術(shù)的原理明確、施工經(jīng)驗豐富，技術(shù)也已經(jīng)比較成熟，其主要工藝流程如圖1所示。

按照圖1所示模式，要求在組織施工前常規(guī)完成各項準(zhǔn)備工作，進(jìn)入施工現(xiàn)場后，首先進(jìn)行測量定位、位置標(biāo)示，之后進(jìn)行工作坑開挖、支護(hù)，并利用導(dǎo)軌、止水圈等設(shè)備提供輔助，完成沉管作業(yè)。頂進(jìn)過程中做好地下工作，排除廢土，并根據(jù)工程特點設(shè)置中繼點，妥善跟蹤掘進(jìn)方向、進(jìn)度、質(zhì)量，必要時提供泥漿護(hù)壁加快掘進(jìn)速度。完成施工后進(jìn)行竣工驗收，直到工程全部完成^[5]。

2 "市政工程建設(shè)中頂管工程技術(shù)應(yīng)用方式

2.1" 前置性工作

以Z工程為例，Z工程屬于市政排污工程，由于本地原有排水管網(wǎng)建設(shè)、使用時間已經(jīng)過長，部分管道老化問題比較嚴(yán)重，難以滿足排污要求，決定進(jìn)行局部更換。考慮到需要更換管道的主要為老城區(qū)，空間狹窄、居民眾多，并且地上建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、老化問題比較嚴(yán)重，基于控制工程影響、盡快完成施工作業(yè)的目標(biāo)，決定應(yīng)用頂管工程技術(shù)。施工前，應(yīng)編制專門的施工方案，報審獲得批準(zhǔn)后方可組織實施，與此同時，要求完成各類前置性工作，包括工程信息采集、設(shè)備選取、材料準(zhǔn)備、工作隊伍建設(shè)等。

以設(shè)備方面的準(zhǔn)備工作為例，對施工區(qū)域進(jìn)行環(huán)境分析后，發(fā)現(xiàn)土體強度不高，但地形比較復(fù)雜，存在地下工作管線，為保證工作效率和安全性，選用氣壓平衡網(wǎng)格（水沖）式工作設(shè)備，該設(shè)備作為機頭時，可以通過氣壓平衡正面土壓，實現(xiàn)掘進(jìn)作業(yè)穩(wěn)定化，避免方向偏移損傷地下管網(wǎng)，也可以提升作業(yè)效率，盡快完成施工。其他方面的準(zhǔn)備工作也按此思路有序進(jìn)行，在施工前完成各項前置性準(zhǔn)備^[6]。

2.2" 管材選擇

管材選擇是頂管工程技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，高質(zhì)量的管材可以保證頂管作業(yè)效率和工程建設(shè)質(zhì)量，以及Z工程的排污作業(yè)能力。基于提升排污能力、保證管材使用效率和壽命的目的，要求選用內(nèi)徑較大且耐腐蝕能力較強的管材，頂管施工模式下，又需要保證管材的基本剛性。施工方根據(jù)主觀經(jīng)驗，擬在鋼管、球墨鑄鐵管、連續(xù)纏繞玻璃鋼夾砂管、PE給水管之間進(jìn)行選擇。不同管材的特點如表1所示。

結(jié)合對比結(jié)果，施工方?jīng)Q定以PE管作為核心材料，進(jìn)行頂管作業(yè)施工，同時，為保證頂管施工效果，部分土質(zhì)堅硬的部分，少量使用鋼管作為替代。其他工程也應(yīng)參考此模式，根據(jù)施工實際需要，確定合理的管材類別和使用方式^[7]。

2.3" 管道溝槽開挖和沉井施工

完成管材選擇后，進(jìn)入現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)。Z工程位于市區(qū)范圍內(nèi)，基于控制施工影響的目的，施工方選用了中型作業(yè)設(shè)備，以設(shè)備和人工相結(jié)合的方式，在頂管施工的起始位置進(jìn)行溝槽開挖，采用放坡式開挖模式，于地表人員較少、建筑不多的綠地部分進(jìn)行施工，臨時邊坡系數(shù)取 1∶0.5，根據(jù)早期方案，默認(rèn)管道的埋設(shè)深度為1.6 m，機械設(shè)備完成主要挖掘作業(yè)，人工進(jìn)行補充，提升作業(yè)規(guī)范性。

管道溝槽開挖完成、確定質(zhì)量合格后組織沉井施工，按照一般工序組織測量放線和位置標(biāo)示，借用換填砂墊層法，利用鋼筋綁扎的方式提升沉井牢固性，現(xiàn)場組織綁扎施工，并利用設(shè)備提供綁扎的牢固性^[8]。下沉過程中，根據(jù)其位置，控制下沉的速度，避免過快下沉影響沉井作業(yè)質(zhì)量，根據(jù)Z工程施工方案，允許小幅出現(xiàn)誤差，最大不超過3 cm，核準(zhǔn)無誤后完成封底。

2.4" 頂管掘進(jìn)施工

完成沉井施工后，組織頂管掘進(jìn)作業(yè)，該環(huán)節(jié)的主要工作為確定合理的工作參數(shù)，做好中繼處理和接口作業(yè)，部分環(huán)節(jié)使用了注漿工藝，也應(yīng)控制質(zhì)量水平。工作參數(shù)方面，Z工程使用定功率為200 t的千斤頂，行程參數(shù)1.4 m，中繼間使用的千斤頂額定功率30 t，默認(rèn)行程參數(shù)0.3 n，主頂使用數(shù)目為1臺，中繼間千斤頂使用數(shù)目10臺。

因施工范圍較大，中繼點共4個，默認(rèn)間隔為100 m，實際工作中，受到建筑因素、地形因素阻礙，間距分別為89.3 m、110.5 m、108.6 m、92.3 m，基本符合施工需要。作業(yè)過程中，首先啟動主頂進(jìn)行頂進(jìn)，利用注漿工藝（如圖2所示）降低掘進(jìn)阻力，在此過程中密切關(guān)注掘進(jìn)效率、校正方向，達(dá)到中繼間后，利用設(shè)備進(jìn)行位置牽引，并為管道提供掘進(jìn)動力。所有管道均以鋼套環(huán)、橡膠止水帶、軟土襯墊進(jìn)行固定，完成初步連接后，借助通水實驗評估密閉效果，檢測合格后再做后續(xù)施工。

Z工程按期完成，社會層面的負(fù)面影響較小，工程工期較短且質(zhì)量合格，表明頂管工程技術(shù)應(yīng)用于市政工程建設(shè)，可以發(fā)現(xiàn)預(yù)期作用。

3 "市政工程建設(shè)中頂管工程技術(shù)發(fā)展趨勢

3.1" 精細(xì)化

從趨勢上看，市政工程建設(shè)中頂管工程技術(shù)發(fā)展、應(yīng)用仍具有重要價值，需要設(shè)法提升技術(shù)的精細(xì)化水平。例如：掘進(jìn)參數(shù)控制，可以根據(jù)不同工程特點，確定主頂?shù)墓ぷ鲄?shù)，包括一類土、二類土、三類土以及城市內(nèi)管網(wǎng)分布清理、地標(biāo)建筑老化態(tài)勢等，以比較精細(xì)、有效的參數(shù)指導(dǎo)市政工程建設(shè)中頂管工程技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步降低施工擾動，提升作業(yè)質(zhì)量。

3.2" 新技術(shù)應(yīng)用

未來工作中，也可以借助各類現(xiàn)代工作技術(shù)，為市政工程建設(shè)中頂管工程技術(shù)應(yīng)用提供服務(wù)，包括定位技術(shù)、可視化技術(shù)等。例如：部分城市地下環(huán)境復(fù)雜，可以利用可視化技術(shù)提供指導(dǎo)，確保工作人員了解頂管掘進(jìn)周邊、前方環(huán)境特點以及官網(wǎng)配置態(tài)勢，以提升工作質(zhì)量，減少工作過程中出現(xiàn)意外情況的可能。

4" 結(jié)語

綜上所述，市政工程建設(shè)中頂管工程技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢突出，對施工空間要求偏小，工程量也較小，對周邊環(huán)境的影響較低。結(jié)合Z工程實際情況，可知該技術(shù)應(yīng)用應(yīng)關(guān)注管材選取、管道溝槽開挖和沉井施工、頂管掘進(jìn)等環(huán)節(jié)，也應(yīng)做好前置性工作，以服務(wù)施工方案的有效設(shè)計。從趨勢上看，未來市政工程建設(shè)中，頂管工程技術(shù)仍擁有廣闊的應(yīng)用空間，其可能更關(guān)注技術(shù)發(fā)展、應(yīng)用的精細(xì)化，同時進(jìn)一步尋求降低施工擾動，發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢的同時，提升綜合應(yīng)用效益。

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