論基于市政供水管線頂管法穿越障礙物施工技術的研究

【摘 要】頂管施工技術近年來在我國發展迅猛，市政工程中采用頂管施工可以將作業面移入地下，減輕了對城市交通和環境的干擾，從而為不適宜進行開槽埋管的城市人口密集區、交通擁堵區的市政供水管道施工提供了安全的、經濟的施工方法。本文著重對市政供水管線頂管法穿越障礙物施工技術進行了深入的研究，旨在為市政供水管線的施工提供一定的科學方法，僅供參考。

【關鍵詞】頂管技術；施工技術；質量控制

引言

近年來，隨著城市生活小區建設的迅猛發展及用戶對供水質量與供水壓力要求的日益提高，供水公司供水管網在城區的改造已成不可避免的趨勢。而伴隨著人們文明意識和環保意識的逐漸增強，供水管網施工、維修作業，開挖路面進行各類地下管線作業導致的社會問題、交通問題和環境污染問題已越來越受人們的關注，城市限制開挖施工的法規也將陸續出臺。施工條件日趨復雜，給管道施工帶來了很多不便。

頂管技術作為一種現代化管道敷設技術，在市政供水管線中得到了普遍的應用；采用頂管法施工，要比以往使用的明挖覆蓋法要好，因為運用這個方法大大降低了對施工周邊環境造成的影響，可以按照事先預定的工期順利的完工。當前，城市建設對供水管線提出了更高的要求，城市供水管線數量快速增長，由于供水管道過長，其經過的地質條件與現場條件具有一定的復雜性，致使施工過程中根本難以明槽開挖埋管，這時就需要采用頂管法對其進行有效的補充，這樣不僅能夠確保施工安全、經濟，而且也不會給周邊環境帶來影響，從而達到預期的施工效果[1-2]。

1 頂管的技術特點

頂管技術在城市鋪設管道工程的施工中具有十分重要的作用，利用頂管施工法鋪設道路具有以下幾種優點[3-4]：首先，頂管施工實質上就是非開挖鋪設技術的一種，它在國外已經普遍的得到了使用，在國內的使用也逐漸被廣泛應用。其不需要對地面進行開挖，就能夠穿越公路、鐵路、建筑物，不僅具有極高的安全性，而且對環境也不會造成任何的影響，是值得我們大力推廣的技術。其次，頂管施工可以不將地面挖開，且鋪設管道的上部土層沒有經過任何的松動，管道的管節端不會產生偏差或者變形，那么它的管道使用壽命就會比開挖地面法埋管要高很多。另外，頂管技術施工噪音低、振動小、對居民生活環境干擾小，不影響施工范圍內的現有管線及地面構筑物的使用，能夠有效的保護地面建筑物。再有，隨著頂管施工范圍的進一步擴大，頂管設備的功能對于各個土質的適應度越來越強。頂管最能適應的是中小型的管徑管道的非開挖鋪設，和其他非開挖的機械相比，頂管施工的優勢獨特。

頂管發展的新方向是將傳統的管道技術進行更新，如，隨著人口的增加，需要在原來的河水管道位置上擴徑，并且不能對附近居民的日常排污造成影響，這時就必須將傳統的管道技術進行全面的更新。此外，要在頂管機前方放置探查障礙物的儀器，這樣能夠確保頂管施工過程中可以事先制定防范辦法。

2 頂管法施工工藝

首先，施工工藝；定位作業以設計位置為依據進行質量控制，它的精準度要符合設計要求及相關技術規范；在開挖作業井時一定要根據現場實際地質情況施工，通常采用的方法主要是人工與機械配合施工，施工方法根據設計要求及現場實際情況確定；施工準備階段主要是搭設安全防護圍欄及工作井內施工設備的安裝等工作，并達到頂進施工技術規范要求。施工準備工作完成之后，對各項設備進行檢查、調試，經驗收合格后方可進行頂進施工，第一項要做的工作就是啟動千斤頂，通過橫向頂鐵對套管同時慢慢的將其頂進，根據千斤頂技術參數要求頂進，每一階段的頂進深度應該控制在1．30M以內，頂進停止后人工進行取土，取土工作完成之后裝置下一節套管，同時還要制定有效的糾偏措施確保各節套管之間的連接都能夠順直。頂管接頭一般采用帶有鋼外套環的平接式，外套環可以固定在管的一端，也可以不固定。通過驗收合格后方可繼續進行頂進。

其次，管線安裝；阻礙物被穿越貫通，并且人工管內取土完成之后，將工作井內置放的頂管施工設施拆除，安裝市政供水管線，市政供水管線與套管兩端之間的空隙部分應用混凝土進行封堵[5]。

另外，質量控制；頂鐵在安裝過程中一定要垂直，兩邊的頂鐵在安裝時要保持平行，頂進時要嚴格控制以免偏離中心，頂進速度不要過快并派專業技術人員對偏心情況進行實時監測，如發現偏心應立即進行整改。千斤頂安裝時要平行，受力點要放在鋼套管三分之一至四分之三的位置上，頂進進行應全程實時監測并注意千斤頂的壓力表以及油位的具體情況，發現異常的情況及時的進行處理；它更重要的功能是能有效的控制管線頂進時的順直程度。

圖1 頂管法施工工藝示意圖

1.工具管刃口 2.管子 3.龍門架 4.泥漿泵

5.泥漿攪拌機 6.膨潤土 7.泥漿軟管

8.液壓泵 9.定向頂鐵 10.洞口止水圈

11.中繼接力換和扁千斤頂 12.泥漿灌入孔

13.環向頂鐵 14.頂力支撐墻 15.承壓墊木

16.導軌 17.底板 18.后千斤頂

3 頂管的施工

3.1 工作井、接收井、檢查井施工

根據實際地質情況與現場條件，選擇合理的工作井、接收井的施工結構，降水方案及防水措施，井內支撐設施等。并編制專項施工方案井審批后嚴格按照施工方案開挖。工作井、接收井開挖完成后及時完成基坑底板封底與壁板混凝土澆筑，同時還要對頂管所需要的后靠背混凝土墻以及土體的穩定性進行驗算，保證混凝土和鋼板墊塊尺寸、垂直度、水平扭轉度達到頂進要求。這是關系到頂管能否順利的進行的重要步驟。

3.2 頂進施工

頂進時必須對管節進行全面的檢查，如發現外觀存在缺陷的，應禁止投入到工程中使用。管道在吊放安裝前應安裝環形防水密封圈做防水墊；將管節吊放在軌道上，放置環形狀的頂鐵，速度保持緩慢，一點一點的推進，以此讓接頭順利對接。如果發現了破損、出槽等現象的管節應及時的進行更換，重新安裝。

頂管在穿墻時應注意工具管發生不必要的偏差；剛開始穿墻時，由于入土較少，工具管的自重完全靠著兩點支承，一個是導軌，另一個是入土較淺的土體；土體的支承面的承載能力較小，很容易使得機頭出現下沉；所以機頭在穿墻過程中，其管下部要有支托，工具管的工作速度要快，從而將穿墻管內的土體暴露時間進一步縮短。另外為確保穿墻孔外側土體穩定及防止地下水涌入工作井，應對穿墻管外側采取注漿加固措施，防止出現安全問題[6]。

開挖端面的取土過多或者過少，會使得地面出現沉降或者隆起，為了防止這一情況發生，可以采取以下措施加以控制：在壓漿過程中要根據試驗參數嚴格控制注漿量及注漿壓力；對管道接口的密封質量進行嚴格的控制，避免滲漏情況的發生。在部分埋土較淺的管節，離地面不足1.5m的位置上，可以通過沿管線局部壓鋼板，上堆砂包加載的方式進行，這有效的避免了預防管節頂進過程中觸變泥漿上浮出現泥漿套失效現象。

頂管糾偏，在頂進過程中應按施工方案的要求測量頻率，對頂進的管道中線測量、高程測量進行監控。當發現管節偏離設計軸線時利用糾偏千斤頂組進行糾偏，糾偏應做到在頂進中采用小角度分級逐步糾偏。

4 結論

綜上所述可知；頂管法施工具有多種優勢，它比開槽埋管法對地面造成的影響要小，在穿越鐵路、道路、建筑物等各種障礙物方面的優勢更是有顯著成效。從工程竣工后的數據統計中表明，頂管法穿越障礙物施工技術能夠降低工程造價、縮短施工工期。由此可見，這種方法將成為市政供水管線施工發展的重要支撐。

參考文獻

[1]何偉華．城市給水管道[M]．成都：四川人民出版社，1983年．

[2]金友昌．實用給水排水工程施工手冊[R]．北京：中國建筑工業出版社，2006．

[3]顧順福，潘斌琴．管道工程安裝手冊．北京：中國建筑工業出版社，1985．

[4]劉燦生，鐘淳昌，洪覺民．給水排水工程施工手冊．北京：中國建筑工業出版社，1994．

[5]方從啟，王成德．頂管施工中的地面沉降及其估算．江蘇理工大學學報，1998年4月．

[6]項兆池，樓如岳，付德明．最新泥水盾構技術．上海隧道工程股份有限公司施工技術研究所科技情報室．2001年12月．