非開挖頂管工藝在市政排水工程中的應用

顏培育

摘 要：在市政排水工程中，非開挖的頂管施工技術(shù)在較大管徑管道施工中被廣泛應用。該技術(shù)能夠有效地降低管道施工對附近建筑筑物和道路、原有地下管網(wǎng)的影響。本文介紹了非開挖頂管（密封型）與傳統(tǒng)明挖施工的對比，并結(jié)合工程實例對市政排水工程中的非開挖敷管技術(shù)進行了探討。

關(guān)鍵詞：非開挖；頂管工藝；排水管線

非開挖技術(shù)自60年代初開始在西方發(fā)達國家興起，現(xiàn)已成為一項政府支持、社會提倡、企業(yè)參與的新技術(shù)。非開挖技術(shù)是管道施工技術(shù)的一次革命。現(xiàn)如今城市地下管道比較復雜、周邊建筑也越來越多，給市政排水工程施工帶來了一定的影響，這種情況下研究與孕育出的非開挖頂管施工技術(shù)，對周圍交通影響有限、減少環(huán)境破壞、施工周期短、節(jié)約成本，具有非常高的應用價值。

1 非開挖拉管施工技術(shù)與明挖開槽埋管法之間的比較

1.1 施工成本

從施工成本角度考慮，明挖開槽埋管施工方法在埋深較大的排水管道施工中，會涉及較大的地基處理費用、基坑支護費用、機械挖土費用、道路及園林恢復等方面的費用，要比非開挖技術(shù)投入的成本高。可見，對于埋深較大的管道施工，非開挖技術(shù)的經(jīng)濟效益要比挖槽埋管施工技術(shù)高。

1.2 施工質(zhì)量

目前使用較多的頂管機大致分為泥水平衡式頂管機與土壓平衡式頂管機。無論使用哪種頂管機械，都能減少管道施工過程中對周圍土體的擾動，管道施工后無沉降影響。而明挖開槽埋管施工，對地基處理，管道回填等各個工序的要求較高，質(zhì)量控制難度較大。

1.3 施工工期

采用傳統(tǒng)挖槽技術(shù)進行施工，由于施工工序較多、挖土開方工程量大、土層回填作業(yè)量大等，使其具有較長時間的工期。同時，在道路反復挖土施工的過程中容易造成交通擁堵，影響到地上或地下建筑設施的完好度和正常使用。而非開挖技術(shù)卻可以在一定程度上減少或杜絕這些問題的發(fā)生。

1.4 對周邊環(huán)境及交通的影響

在傳統(tǒng)挖槽施工工藝中，需要對管道沿線進行大規(guī)模開挖，對周邊環(huán)境及交通影響較大。而非開挖頂管施工僅需工作井及接收井處開挖。

2 非開挖頂管技術(shù)在某市政排水施工中應用

某市政排水管線采用頂管施工，管徑2600mm，管道埋深為10～16m。因排水管線距河道距離近，地下水位高，地下水豐富，周邊建筑物較多，要求高精度嚴格控制施工，保證周邊建筑物安全。另外，主管穿越多座橋梁，穿越橋梁時施工同樣要求高精度嚴格控制施工，保證周邊建筑物安全。因此本工程施工要求嚴格，施工難度大，對頂管施工工藝的選擇要求可靠、高效、適用。針對本工程，推薦采用泥水式平衡式頂管機頂管施工方法。為保證工程項目施工的完善和成功，在實際施工過程中應嚴格執(zhí)行相關(guān)施工規(guī)范以及設計的要求，保證各施工工種以及施工崗位的責任明確、完善配合，建立起施工中的協(xié)調(diào)機制，同時還應制定相應的應急方案。

2.1 測量放樣與井下、地面設備安裝

測量放樣主要是頂管軸線、設備安裝標高等內(nèi)容，通過確定井下投點、后視點之精度，來有效控制頂管的軸線放樣精度。對于井下設備安裝而言，其主要是指人行梯、導軌、出口器、千斤頂、后背墻以及各種管線和測量支架安裝。井下設備安裝過程中，應當嚴格按照測量測放之軸線，進行具體的操作。同時，還要盡量可能少地安裝軸線，避免標高人為誤差的發(fā)生。地面設備安裝，主要是起吊設備、主頂泵站、發(fā)電機與電纜、泥泵站以及辦公室和倉庫布設。安裝過程中，應當根據(jù)現(xiàn)場實際情況，合理布置并注意避開頂管軸線。

2.2 頂管機下井與出洞

頂管機經(jīng)起吊設備起吊放入已經(jīng)安裝好了的導軌之上，安裝臨時千斤頂并接通與頂管機相連接的管線。從洞口外條件出發(fā)，在頂管出洞之前應當采取有效的措施保證其安全性。①工作井施工過程中，在洞口位置澆筑適量強度、可抵抗洞口外水土壓力的墻體，頂管機出洞以后，直接切割并封堵墻上的洞口；②在工作井洞口外布設旋噴樁止水，防止頂管機頭進入后，破壞原有平衡，大量水、泥沙涌出，影響頂進施工。

2.3 正常頂進控制

正常頂進時，最重要的就是通過頂速控制、糾偏控制。使機頭水土壓保持一種動態(tài)的平衡狀態(tài)。當土質(zhì)發(fā)生變化時，應當根據(jù)土質(zhì)實際變化狀況，對頂管機參進行適當?shù)恼{(diào)整。控制頂進糾偏時，操作人員應當根據(jù)監(jiān)控屏上的頂管機偏位狀況，第一時間啟動頂管機頭中的糾偏系統(tǒng)，并對其位置適時的糾偏。糾偏過程中，應當結(jié)合頂管機頭偏位、后續(xù)管節(jié)縫以及變化趨勢和機頭簡體傾斜角。對于曲線頂管而言，當?shù)孛婵刂葡到y(tǒng)難以接收頂管機偏位信號時，一定要派專門的測量人員對管道進行適時監(jiān)控，并報告糾偏調(diào)控結(jié)果。

2.4 頂管機進洞與起吊、轉(zhuǎn)移

當頂管機至洞口位置時，應當根據(jù)洞口位置的實際地質(zhì)條件以及地下水文情況，積極采取有效的技術(shù)措施。在保證安全的條件下，合理的安排工人將軟眼封門快速去除，并保證連續(xù)頂進，最終使頂管機有效地進入接收井之中。當頂管機至接收井以后，方可解除機頭和管道之間的連接。

2.5 洞口密封處理、管道修補與驗收

當項管機自井中轉(zhuǎn)移以后，應當對洞口予以有效的清理，并嚴格安裝要求安裝止水設備，通過澆筑混凝土將洞口完全的密封。當某段管道施工完成后，應當先對管道清理，并對管縫實施有效的回填操作，對施工中已經(jīng)受損的部分進行補襯、修補。最后對管道進行驗收，其主要內(nèi)容是管道軸線位置是否存在著偏差、回填管縫情況以及管道內(nèi)襯及修補情況。該市政排水管道采用的是“F”型鋼筋混凝土頂管（Ⅲ級），橡膠圈密封。由于鋼套環(huán)埋在混凝土管管口位置，增加了它的剛度，在運輸中也不易變形；同時，它與管內(nèi)鋼筋骨架焊接在一起，當管端部混凝土被頂進受壓時，能夠為管端混凝土提供一個很好的約束保護作用。

3 主要技術(shù)及安全措施

3.1 減阻泥漿

頂進施工中，減阻泥漿的應用是減小頂進阻力的重要措施。頂進時，通過工具管及混凝土管節(jié)上預留的注漿孔，向管道外壁壓入一定量的減阻泥漿，在管道外圍形成一個泥漿套，減小管節(jié)外壁和土層間的摩阻力，從而減小頂進時的頂力。泥漿套形成的好壞，直接關(guān)系到減阻的效果。為了保證壓漿的效果，工具管后面的3節(jié)混凝土管節(jié)上都有壓漿孔，以后每隔2節(jié)設置1節(jié)有壓漿孔的管節(jié)。混凝土管節(jié)上的壓漿孔有3只，呈120°環(huán)向交叉布置。壓漿總管用？準50mm白鐵管，除工具管及隨后的3節(jié)混凝土管節(jié)外，壓漿總管上每隔6m裝1只三通，再用壓漿軟管接至壓漿孔處。頂進時，工具管尾部的壓漿要及時，確保形成完整、有效的泥漿套。混凝土管節(jié)上的壓漿孔供補壓漿用，補壓漿的次數(shù)及壓漿量需根據(jù)施工時的具體情況而確定。

3.2 安全措施

市政排水管線的施工當中，各施工場地的各種運輸?shù)牡缆贰⑸a(chǎn)、生活所使用的各種房屋以及臨時工程項目應保持安全距離，保證通道內(nèi)部的照明以及施工場地的平整；施工場地中具有的電器設備，都應設置漏電保護，若是夜間施工，則應保證充足的照明；基坑的開挖要根據(jù)施工規(guī)范的邊坡進行開挖，分層開挖到設計的標高，防止從底層向著四周挖土的施工方式進行施工，相應的施工機械器具、施工材料以及施工的廢棄物都應堆放在基坑邊坡周邊的安全距離之外；在施工當中應防止從高處向下接放周轉(zhuǎn)雜物。在相應的施工機械、車輛進場之前要進行嚴格檢修，不合格不得施工，在實際施工當中要對各種機械進行定期嚴格檢修，保證相應的施工機械的狀態(tài)。

由于頂管施工需要工人位于工作井內(nèi)配合作業(yè)，而工作井內(nèi)相對空間狹窄，工作井內(nèi)工作屬于有限空間作業(yè)，要嚴格執(zhí)行有限空間作業(yè)制度。另外，由于管道施工過程中可能遇到有毒氣體，因此，要隨時對井內(nèi)進行毒氣檢測，超出警報值應立即撤離工作井。井上應有專人保持與井內(nèi)工作人員聯(lián)系，確保做到萬無一失。

參考文獻

[1]令狐艷麗.頂管施工技術(shù)在管線結(jié)構(gòu)工程中的應用[J].山西建筑，2011（16）.

[2]王曉惠，羅樹德.淺談頂管施工技術(shù)[J].科技風，2010（18）.

[3]成曉君.非開挖頂管技術(shù)的應用[J].山西建筑，2010（09）.

[4]陳志斌，宋旭丹.市政排污混凝土管長距離頂管施工技術(shù)[J].科技創(chuàng)新導報，2008（20）.