市政工程頂管施工技術的應用分析

【摘要】隨著我國城市規(guī)模的不斷發(fā)展擴大，人們的物質(zhì)需求和精神需求也在不斷增加，人們對城市基礎設施的要求也在逐漸增加。在建設城市基礎設施中頂管施工技術得到廣泛的應用及快速的發(fā)展，重要的是頂管技術能減少建筑施工對城市的污染。

【關鍵詞】頂管施工技術；市政工程；頂進管

與一般的項目建設不同，市政工程的施工必須要更多地兼顧是否會對居民的出行、生活和工作造成影響的問題，隨著我國城市建設水平的不斷提高，對于市政施工與居民生活和諧性的要求也在逐年提升，在這樣的時代背景下，采用非開挖鋪設技術就成為了市政施工單位的必然選擇。所謂頂管施工，就是指在不對地表進行開挖的前提下，使用液壓頂進工作站將需要鋪設的管道由頂進工作坑頂入，并在頂管機后方進行鋪設操作的施工技術。目前，這項技術被廣泛地應用于國內(nèi)大型城市的市政項目建設工作中，相信在未來一段時間內(nèi)將會得到進一步的發(fā)展。

一、頂管施工的技術理論

頂管技術利用主頂千斤頂及管道中繼間千斤頂?shù)耐屏Γ瑢⒐艿缽墓ぷ骺觾?nèi)穿過土層一直推到接收坑，同時，將緊隨工具管或掘進機后的管道埋設在兩坑之間。分為人工頂管、機械頂管、水射流頂管、擠壓頂管四大類，工作中根據(jù)管徑、土層狀況、管線長度、技術經(jīng)濟性來選定施工類型，見圖1。頂管施工中最為流行的有三種工作面平衡理論：

1、氣壓平衡：在所頂進的管道中及挖掘面上充滿一定壓力的空氣，以空氣的壓力來平衡在下水及土層的壓力。有全氣壓平衡和局部氣壓平衡之分。

2、土壓平衡：以頂管掘進機土艙內(nèi)泥土的壓力來平衡頂管掘進機所處土層的土壓力和地下水壓力。在粘性土層中必須控制地面隆陷時，宜采用土壓平衡頂管法。

3、泥水平衡：以含有一定量粘土，且具有一定相對密度的泥水充滿頂管掘進機的泥水艙，并對它放加一定的壓力，以平衡地下水壓力和土壓力的一種頂管施工方法。在粉塵土層中且需要控制地面隆陷時，宜采用泥水平衡頂管法。

二、頂管技術在市政工程中的應用

雖然不是所有的市政工程都適用頂管技術，但隨著科學技術的的不斷發(fā)展，頂管技術的應用范圍也將更加廣泛，尤其是在中型管徑的管道埋設工程中，其優(yōu)越性更加明顯。

1、適用范圍。

（1）在城市中心地區(qū)，或商業(yè)繁華街道，以及城市建設中遇到無法遷移或不能實施大型開挖的文物古跡遺址等特殊地段，對不能進行空中架線、開槽埋管來實施作業(yè)施工時，一般是采用管徑80～600mm的地下埋管工程可使用頂管法施工。

（2）在敷設城市污水管道直徑大于500mm時，施工現(xiàn)場無法采用明溝開挖埋管施工而管道沿線又無其它建筑物基礎時，可使用頂管法施工作業(yè)。

2、頂管技術在市政管網(wǎng)中的應用。

目前，在城市管網(wǎng)施工時，許多城市都存在馬路反復開挖的現(xiàn)象，嚴重防礙了市區(qū)的交通，困擾了居民生活，縮短了路面的壽命。配套的電訊、自來水、煤氣、排水、路燈、城市坐標、候車亭、廣告箱、路牌、電話亭、治安崗亭等都要發(fā)生反復拆建才行，這無疑增加了對城市設施的破壞和施工的難度，城市這方面的問題顯得尤其突。

3、項管施工技術在市政管網(wǎng)中的應用。

（1）、舊城改造過程中，由于多年形成的各種管網(wǎng)相互交錯，很多管線地下位置不明，原始資料丟失或不全等因素，市政管網(wǎng)鋪設時無法對地面進行有效開挖。

（2）、城市架空線路遇交通干線、繁華街道、文物古跡，鐵路或江河阻截，需轉(zhuǎn)入地下過渡。

三、頂管施工技術要點分析

1、現(xiàn)場踏勘及調(diào)查

（1）觀察現(xiàn)場人、車流情況確定人流及車流交通組織及路線，考慮在路口設立交通導向牌、高峰期安排人員指揮交通；

（2）摸查清楚附近的排水系統(tǒng)，設計最佳的排泥水線路，必要時施工臨時排水管道，避免污水橫流；

（3）對于現(xiàn)場的煤氣、電力、通訊、煤氣、供水等管道現(xiàn)場定位，并標示出來看是否需要臨時關停或搬遷；

（4）調(diào)查雨水渠箱、原有污水管道等埋設較深的市政地下構(gòu)筑物；

2、施工前技術準備

可以要求業(yè)主及設計方提供頂管頂迸路線詳盡的地質(zhì)資料。盡量了解土層的物理性質(zhì)、力學參數(shù)、分布狀況等。了解地下水的狀況及變化規(guī)律如地下水來源、水面標高及是否受到潮汐影響而變化等。如果有砂層則要搞清含砂量多少及砂的細度情況及級配關系。巖層則要搞清楚是否有裂隙發(fā)育。如果是風化巖足則要搞清楚是否強風化、中風化抑是弱風化，其抗壓強度及抗剪強度多少，是粉沙質(zhì)泥巖還是砂巖，是否為條片狀結(jié)構(gòu)還是整體結(jié)構(gòu)等等。一般來說現(xiàn)行業(yè)主及設計單位提供的地質(zhì)資料不夠詳細，甚至是截然不同，作為施工單位，我們一定要求業(yè)主補鉆。業(yè)主應承條件下我們自己也可以在頂進線路上補鑒別孔，局部問題點補技術孔。

3、頂管線路確定及井位設計

頂進距離由設備條件及周圍環(huán)境來綜合決定。考慮到工作井的造價比較昂貴，應少一些工作井，盡量安排往兩個方向頂進。由于現(xiàn)行設計院設計管道大多按照明挖方式設計，在現(xiàn)場調(diào)查后盡量優(yōu)化線路設計，避開不利頂管的土層、盡量讓頂管線路避開結(jié)構(gòu)物及樹木。最好在每個工作井或者接收井內(nèi)設計成檢查井位。線路與附近結(jié)構(gòu)物的距離設計必須考慮到以后作檢查井的方便和空間，盡量避免沖突。檢查井間距按照現(xiàn)行規(guī)范可以和設計單位研究適當加長。

4、頂力及管材設計

頂力大小和很多因素有關，如土層的變化情況、是否有糾偏、采用設備的形式、機頭的切削形式、采用管材形式、后靠背的剛度、工作井的形式、注漿的壓力、頂進速度等。實踐證明，現(xiàn)行考慮采用整體三維模型，考慮多參數(shù)系統(tǒng)來模擬頂管頂進過程中各結(jié)構(gòu)的受力情況。關于管材設計，現(xiàn)行對于管材的配筋量、鋼筋布置f、砼的強度及端部的細部處理都區(qū)別于一般承受縱向線荷載的排水管道，一般可以按照軸心受壓柱的考慮來設計管材，但是注意到頂管是需要糾偏處理的情況，必須考慮到管道的偏心受壓及局部應力集中的情況而要預留一定的安全系數(shù)。

5、現(xiàn)場施工管理

在現(xiàn)場施工中，管線中常常帶有污物和施工殘留物，應及時清掃，否則會對閥門、設備、儀表帶來嚴重的損害。管道在安裝前后都要進行清掃，要焊一段清掃一段，這樣可大大減少系統(tǒng)封閉后的清掃工作量。清掃后可對系統(tǒng)進行整體或分段打壓，檢驗系統(tǒng)的強度和氣密性。這里要注意季節(jié)對打壓工作的影響，如在寒冷地區(qū)，冬季一般只打氣壓，打水壓易造成管道內(nèi)結(jié)冰，如打水壓則要采取一定的防凍措施。

四、施工應注意的其他問題

1、在正式施工前，工作人員務必要對管線土層變化情況進行全方位的了解，在需要通過回填土地段時，應預先進行加固處理，以免施工造成地表的大幅度下沉。

2、頂進推力應得到精確的計算，并以計算結(jié)果為依據(jù)，合理進行千斤頂?shù)倪x擇。另外，工作人員還應根據(jù)計算出的最大頂力形成工作井的加固方案，以免沉井后因土體承載能力不足而導致滑動問題。

3、當管道發(fā)生滲漏問題時，首先應確定漏點，并鑿出V形槽埋入導水管，將管道四周用雙快水泥縫壁，在強度達到相關要求后，即可進行水泥水玻璃漿液的壓入，從而完成整個封堵操作。

五、結(jié)束語

頂管施工在市政工程中，特別是深覆土、大管徑的管道工程和交通繁忙的城市主干道改造工程設計中顯得尤為重要。由于其相對于開槽埋管更具優(yōu)越性。隨著社會的發(fā)展，市政設施逐步配套完善，地下各種管道建設將會大量增加，管徑加大，長度加長，有直有曲，種類繁多，我們要扣緊時代脈搏，進一步地完善和提高頂管施工技術，使之能夠滿足社會發(fā)展的需要。

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