分析市政給排水工程中頂管技術的應用

摘要：給排水工程是是市政工程中一個非常重要的系統工程，在城市建設中起著重要作用。隨著地下工程建設的日益發展，對給排水工程的施工要求也越來越高。頂管技術憑借其噪音小、施工場地小以及對環境影響小的特點在市政給排水工程中得到了廣泛的應用。本文通過對頂管技術應用的分析，進一步對其有所了解。

關鍵詞：市政，給排水，頂管技術

我國人口眾多，并呈現密集分布的態勢，這也使得城市建筑物有著非常高的密集度，所以，對于市政給排水施工的難度也相應較大。頂管技術作為目前市政給排水工程中應用較為廣泛的一項技術，具有噪音小、施工場地小以及對周圍環境影響小的特點。通過頂管技術使管道埋沒施工中對城市建筑物的破壞和道路交通的堵塞等難題得到徹底解決，對土層的穩定和環境的保護有著非常明顯的優勢。這對當前人口密集、交通繁忙、地下管線復雜、地面建筑物眾多的城市生活是極其重要的，它為人們營造了一個舒適、美好和潔凈的城市環境。

一、頂管技術

1、頂管技術的工作原理

在市政給排水工程中，頂管技術是一項非開挖掘進式管道鋪設施工技術，其主要施工原理是按設計的方案在管道的沿線設置工作井和接收井，并且在工作井內有堅固的后座設置，把油壓千斤頂和要頂進的鋼管或混凝土管吊入，將泥漿管、油管、照明等管線接好，再利用油壓千斤頂緩慢地頂進，在管節周圍利用壓漿系統形成泥漿套，在泥漿套中管道可以滑行，在利用激光經緯儀對頂進過程中頂管的方向進行測量，與此同時，頂進、排土、調整要同步進行，一直到鋼管或混凝土管被頂進接收井內。

2、頂管技術的工藝流程

在市政給排水施工中，頂管技術的主要施工流程是：前期施工準備、測量放樣以及復核、工作井施工、攪拌樁施工、準備工作井上下設備安裝、吊裝工具頭下井、調試全套設備、穿墻頂進工具頭、對管道的后續吊放、管道頂進和測量控制及糾偏、外運管道排泥和廢泥漿、吊放就位下—管節、下段頂管頂進、貫通管道及工具頭回收、閉水試驗、竣工驗收及清場。

二、在市政給排水工程中頂管技術的應用

1、工作坑的相關施工

頂管工作坑的選用位置，要能夠對出土、排水以及運輸等提供方便，同時可以使地上與地下建筑物、構筑物保護和安全生產措施很方便的得到實行；由方木、型鋼或鋼板等組裝完成裝配式后背墻；封閉式模框架是由工作坑形成的，在矩形工作坑的四角需要設置有斜支撐。頂管井分為兩種，分別是工作井和接收井，而其建造結構有很多種類，通常使用的是鋼筋混凝土結構。

2、安裝設備

（1）導軌的制作要選用鋼質材料，對導軌的安裝，要保證平行、牢固、等高、順直，使縱坡與管道設計坡度保持一致。在使用過程中，為避免導軌移位，要對導軌經常核查校核。

（2）安裝千斤頂時要在支架上固定，同時和管道中心的垂線相對稱，合力的作用點在管道中心線的垂線上。

（3）油泵要與千斤頂相匹配，并有備用油泵的設置；在完成安裝后先試運轉。如果油壓在頂進過程中突然增高，要將頂進馬上停止，找出原因解決后才可以繼續頂進。

（4）分塊拼裝式頂鐵的剛度要足夠大，并垂直于相鄰面。頂鐵安裝后，其軸線要和管道軸線保持平行、對稱；不能使頂鐵和導軌的接觸面上有油污、泥土；在頂鐵更換時，保證其沒有異常現象。

3、施工中的頂進

通常采用手掘式頂進管理，使地下水位下降，直到超過管底以下0．5米的位置，同時通過相關措施的實施，避免頂管管道中有其它水源的進入。在檢查、試運轉全部設備并且合格后才可以開始頂進。頂進一般程序是：頂鐵安裝，油泵開動，使頂鎬活塞伸出一個行程后，將油泵關閉，停止運行頂鎬，收縮活塞，將頂鐵加在空隙處，再將油泵打開，這樣進行循環操作。在工具管與土層接觸或切入后，進行從上到下的分層開挖。要根據具體的施工情況對管前超挖進行確定，對其安全保護措施進行制定。在穩定土層中，可以超挖且正常頂進時，在管下部135度范圍內不可以超挖，同時不能超過15毫米的超挖量。

4、校正頂進偏差

在頂進過程中發現管位偏差10毫米左右，要立刻進行偏差校正。要緩慢進行糾偏校正，可以逐漸復位管子，千萬不要猛糾硬調。糾偏是通過設置在后部的糾偏千斤頂組，將機頭端面的方向改變，使偏離設計軸線的機頭沿著設計軸線頂進，使偏差減小。在高程和方向同時出現偏差時，則需要先對偏差較大的一邊進行糾正。在頂進中糾偏工作最好是分級逐步以小角度進行，做到勤調微糾。在頂管機頭出現旋轉偏差時，可以通過在管內相反的方向放置壓重塊，或者是在中間站設置旋轉糾正力矩等方法進行糾正。

5、施工中洞口止水方法

通常將工作井的預留洞口設置的比管節外徑稍微大一些，以保證管子可以從工作井內順利的出洞，而在頂進時，則需要實施有效的措施，將此間隙封閉。洞口止水方法就是常用的間隙封閉方法，具體就是在制作沉井的時候，預先埋置一個10毫米厚的鋼法蘭在洞口，同時將螺栓焊接在鋼法蘭上，再安裝厚為16毫米的橡膠法蘭，使用厚度為10毫米的鋼壓板將其壓緊，可以有效的防止工作井內流入地下水和泥砂，同時可以回收橡膠法蘭和壓板，其有很好的效果。

在頂管施工中，進出洞是一道非常重要的工序，這是由于掘進機在穿墻之后，其方向是否準確會對以后控制管道的方向和井內管節的拼裝工作有著極大影響。首先，要避免穿墻時井外的泥水大量涌入井內，嚴格防止塌方和流沙問題的出現，那么就要在工作井邊一定的距離范圍內以管子頂進的方向為參考，改良、加固整個土體，通過井點降水措施的實施，使這部分土體的強度得以提高，避免在掘進機出洞時發生塌方；其次，要保證頂進方向的準確性，使管道不會偏離軸線。

6、對地面沉降或隆起的防治

如果開挖端面的取土過多或過少，則會使地面出現的沉降或隆起的問題。為了防止這種問題給施工帶來不良影響，可以通過采取一定的措施進行避免：（1）控制好壓漿時的壓力，使其對“泥漿套”以上土體的壓力有很好的平衡作用；（2）對管道接口的密封質量嚴格控制，避免滲漏；（3）在離地面不到15m，埋藏某些管節鉸淺的位置，可以通過對沿管線局部壓鋼板、加載上堆砂包的實施，解決該問題的出現。

總結：

頂管技術施工過程可以說是一個比較復雜的力學過程，它對流體力學、材料力學、彈塑性力學、巖土力學等諸多學科都有所涉及。頂管技術能夠以最小的破壞性以及最大的環境保護，在不穩定及飽和的土層中使市政給排水網管的難題得到解決，頂管技術對各種復雜的城市地形都比較適用，對我國城市建設的進一步發展起著重要作用。

參考資料：

[1]周森軍.淺析市政給排水施工中頂管技術的應用[J].城市建設理論研究，2011，(10)

[2]楊勤.頂管技術在城市給排水管道建設中的應用[J].水利工程建筑，2009

[3]王長洪.市政給排水工程中頂管技術的應用[J].黑龍江科技信息，2011，(14)