頂管施工注漿作用及環境效應

摘要：頂管施工是近年來興起的一種非開挖施工方法，目前在城市市政施工等多個領域得到了廣泛的應用。但是頂管施工很容易造成沉降和位移，不利于建筑結構的穩定性，給施工區域上的建筑物日常安全帶來巨大的隱患。為了解決這個問題須在施工過程中進行注漿作業，來保證土層的穩定。本文主要對頂管施工過程中的注漿作業進行介紹，分析其對保持建筑土層穩定的作用以及在避免施工造成環境污染方面的積極意義。

關鍵詞：頂管施工；注漿作業；環境效應；土層穩定

現代城市高度發展，建筑群分布密集，作業空間狹小。大型市政施工如給排水管道敷設、煤氣管道敷設、動力通信電力電纜敷設等工程在進行施工作業時常常由于作業空間狹小而影響了工程進度，且在施工過程中會不可避免地影響到了城市交通的正常運行，給城市居民的日常生活帶來巨大的不便。

頂管施工技術妥善解決了城市施工作業空間受限的問題，但也帶來了巨大的技術難題：沉降和位移。而采取必要的技術手段來保證頂管施工過程中和施工后土層地質穩定性和環境穩定性日益成為非開挖施工技術的研究熱點，也是目前頂管施工技術研究的難點。

一、頂管施工

頂管施工技術是一種非開挖施工方法，1892年第一次出現在世人面前。在經過一百多年的發展之后，頂管施工技術已經日益成熟，形成了一套完整的工藝流程。我國頂管施工技術雖然起步較晚，但經過幾十年發展，在頂管施工技術研究和應用方面也取得了巨大的成就。利用頂管施工技術進行施工時，施工人員不需要開挖范圍巨大的面層，而只需要通過機械主頂油缸及管道間中繼間等的推力，把工具管或掘進機從工作井內穿過土層一直推到接收井內吊起，并把緊隨工具管或掘進機后的管道埋設在兩井之間，就這樣完成了管道的非開挖敷設施工。綜合頂管施工技術的發展和實際使用效果，我們可以總結出頂管施工的特點有：

（一）不開挖地面，節省工作空間，較少影響城市功能

頂管施工方法由于開挖面積不大而不會造成嚴重影響城市交通和日常城市居民出行等問題，較小影響城市功能的正常工作，因此在如今的城市市政工程施工中得到廣泛的應用。

（二）不拆遷，不用破壞地面建筑物

頂管施工技術不會損傷地面建筑物，不用像傳統的施工那樣需要清除施工作業地面上的建筑物設施。

（三）施工不受氣候和環境的影響

在進行頂管施工時，施工一般在地下進行，一般雨雪、大風等自然天氣不會影響施工的正常進行，施工進度能夠得到很好的保障。

（四）綜合造價低

相對于普通施工方法，頂管施工工藝成本更低，也更經濟實惠。

（五）容易發生沉降和位移等現象

這主要由頂管施工的技術特點決定，在施工過程中，掘進機通過第一個井在主頂油缸的推動下向第二個井進行推進。在推進過程中，很容易破壞土層原有的力學結構，造成土層地質發生沉降和位移現象，這不僅不利于施工的進行，也嚴重威脅著施工土層地質的穩定性，威脅城市建筑群的受力穩定與結構安全，而且在這個過程中很容易造成管道的斷裂、破損，以至于發生嚴重的環境污染事故。

因此，頂管施工中需采取一定的技術手段，來保證施工過程中和施工后土層地質穩定性和環境穩定性。

二、注漿作業

經過長期的研究和探索，人們發現，在頂管施工過程中進行注漿作業可以有效解決頂管施工帶來的沉降和位移造成工程地質不穩的問題。

注漿作業是指在長距離管道頂進過程中，利用觸變泥漿套減少頂進過程中管壁與土體之間的磨擦力，并填充流失的土體，用以減少土層的變形、沉降以及隔水作用。進行注漿作業的主要工藝流程如下：

清孔、連接注漿工藝管道：根據管道預留注漿孔的位置，布設注漿支管，每個注漿口支管均設一控制閘閥；

注入漿液：管道布設完成后開始注漿，注漿壓力？1.2Mpa；

封堵注漿孔：采用與預留注漿孔配套的絲堵封堵注漿孔，防止漿液流失；

沖洗注漿管：注漿完畢，應立即用清水沖洗注漿管，必須采取適當措施處理廢水，搞好清潔工作。

三、注漿作業的作用

在頂管施工中采用注漿作業具有保持施工土層穩定性的作用，可以有效地保證施工安全和施工質量。具體如下：

（一）潤滑作用

注漿作業一般采用膨潤土觸變泥漿，該泥漿一般由膨潤土、粉末化學漿糊、純堿按照一定比例與水混合而成，具有一定的流動性以及膨潤性、膠凝性、固化性。泥漿灌注進施工土層，灌注完成后變成凝膠體，在頂管頂進過程中，可以成為頂進管道在土層中運動的減摩劑，起到一定的潤滑作用。將頂進管道與土層之間的摩擦阻力減小，使得管道在頂進過程中不至于因為摩擦力過大而帶動土層，導致結構受力的變化；防止土層松動，出現沉降和位移的出現，保證施工質量，保障施工地段地面建筑設施的結構受力穩定性。

（二）填充、支撐作用

膨潤土觸變泥漿由于其觸變特性，在靜止狀態下，注漿形成凝膠體支撐地面。在注漿時，泥漿有限填補管道間縫隙以及管道與周邊土地之間的空隙，在很短的時間內，泥漿達到滲入深度并與周邊土壤形成混合土體，同時泥漿與混合土體之間形成一個相對密實、不透水的泥漿套。

泥漿套的存在不僅能夠有效減少泥漿過分滲透帶來的損失，也能有效壓實土體，填補由于頂進施工帶來的土體間隙，并作為支撐保證土體的結構受力穩定性，從而保證施工土層上方建構筑物的受力穩定。

四、注漿作業環境效應

在頂管施工中采用注漿作業，其產生的環境積極效應是顯而易見的， 注漿作業有效地填補了土層間隙，形成的泥漿套能夠隔離管道與周邊土壤的接觸，使得管道與土體相對封閉，不會產生二者相互影響而帶來的城市環境問題。如在給排水管道敷設過程中，泥漿套的存在使得管道不存在或很少有連接間隙，這就保證了管道中水質不會滲透入土壤影響土壤的土質，也避免土壤中含有的礦物質元素及塑料廢棄等有毒有害物質滲透入管道影響管道中水質；在通信電纜的敷設施工中，泥漿套包裹在管線周邊，使得管線不至于與周邊土壤中的腐蝕性物質相接觸而影響管線的正常工作，并且有效地阻止了管線老化對周邊土壤的危害。

五、 建議

針對頂管施工的特點以及注漿工藝的優點和對頂管施工施工缺陷的彌補與補充，施工單位在進行頂管作業注漿工藝時需嚴格遵循有關國家標準，采用先進合理科學的注漿工藝進行施工。在進行施工作業時，施工材料的準備、泥漿的配置、施工機械的使用等需要嚴格依據標準和規范要求進行，在施工中應當嚴格把握施工質量，并及時對施工過程中存在的問題進行反饋和調整，保證施工進度的正常推進，保障施工的質量，為施工過程中城市地面建筑群的結構受力穩定性提供技術保障。

總結

本文通過對頂管施工特點以及其可能產生土層沉降、位移等地質危害從而影響到城市建構筑物設施的正常使用的分析，并對目前常用的頂管施工注漿工藝進行介紹，分析研究注漿工藝對于保持施工土層工程地質穩定性的作用和積極的環境效應，并對注漿工藝提出了更高的管理要求。

本文認為，在目前頂管施工過程中，注漿作業的使用使得工程地質穩定性得到很好的保障，能夠有效避免由于頂管施工帶來的環境危害，施工單位在實際施工過程中應當加強管理，采用符合要求的高質量泥漿及機械設備、注漿施工工藝，嚴格遵循工藝流程，切實符合工藝操作標準，為施工的穩定有序進行提供技術保障，為施工過程中城市建筑群的結構穩定性提供安全保障。

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作者簡介

葉愛珍，1985年8月，江西南昌人，研究市政工程方向。