淺談市政給水管道中頂管施工技術

摘 要：城市的水管道建設工作在市政建設工作中占有重要地位，其建設效果的好壞會直接影響到國民經濟的可持續發展，頂管技術是市政給水管道施工中一項重要的技術，這項技術與傳統給水管道技術相比有著噪音小、污染少、施工場地小等特點。因此從保護環境促進經濟增長的角度來看，得到了相關部門的重視，目前已經被廣泛應用于城市市政工程中。文章在國內外相關研究的基礎上，結合我國市政給水管道頂管施工技術應用的實際情況，對頂管技術在我國給水管道施工建設中的應用做了簡單的介紹，并對市政給水管道頂管的施工技術進行分析。

關鍵詞：市政給水管道；施工；頂管

1 頂管施工概述

非開挖管道敷設技術也稱為頂管法，需要在施工時按設計的方案進行管道沿線的工作井和接收井設置，并在工作井內設置堅固的后座，吊進油壓千斤頂以及要頂進的鋼管或混凝土管，連接好照明、泥漿管、油管等，慢慢推進油壓千斤頂，并利用壓漿系統定型泥漿套包圍管道，確保管道在泥漿套中滑行，通過激光經緯儀測量頂管的方向，根據實際情況調整，讓鋼管和混凝土管最終頂到接收井內。

2 頂管作業技術分析

2.1 頂管的長度

隨著頂進距離的加大，頂管法施工的頂力也不斷增大。頂管設備的承受力有限，所以在一次頂進的時候不要過長。頂管的管徑越大，其所要承受的壓力也越大。根據實際施工情況，頂進管的長度會直接影響頂管過程，可控性和經濟性都會受到制約。因此可以在直線推頂時運用較長的頂管進行施工，以減少裝管的次數改善施工成效，如果因管線過長而出現路線偏離，就采取相應措施不再使用過長的管線，以免延誤工程進度。此外，建造頂壓坑時頂壓坑的長度也要增大，挖坑、支護、回填、修復費用將相應增加。這樣就減少直線上推頂管線的阻力，防止將過短的管線壓入外圍土層中，導致管列整體出現嚴重的彎曲變形，從而使管路頂進的可控性下降。要根據管經大小來確定施工時管線的長度，具體的制定標準可以參考以下各項數據：當L/D 外≤1.10 時，為短管；當L/D 外=1.15 時，為標準管；當L/D 外≥2.10 時為長管。

2.2 頂管工具的規格

千斤頂、高壓油泵系統、頂管機是比較常用的頂管工具，在施工時要適當調整它們的規格、臺數以便讓頂管技術發揮更好的效果。

2.3 為了減小頂管時的阻力，常采用觸變泥漿進行頂管

在使用頂管技術時，需在管壁外部留一些孔洞向外壓送觸變泥漿，使得管外壁和土層間的摩擦作用減小。要將觸變泥漿套裹在管子外壁上，用所產生的浮力將管子托起來，將頂力作用降到最低。觸變泥漿的使用能夠將頂力降低30%～50%。觸變泥漿主要由膨潤土、堿、水以規定的比例調配制成，其觸變性、穩定性及潤滑性非常好。在觸變泥漿沒有外力影響的情況下自身為粘稠狀態，對其進行攪動時又會改變它的狀態，易于流動變得稀薄，因此它被稱作“觸變泥漿”。

2.4 中繼間的設置

簡單地說就是頂管段太長或者頂力過大時，為縮小頂力影響將管道分段，讓分割的小段管道獨立鏈接頂進單元，并在每個單元間安置能夠伸縮的工具管，在其內部加裝千斤頂及高壓油泵等設備，前段以后段為后背，分段接力頂進。

2.5 工作井和支承后背的要求

對于工作井擋土板的處理要根據相應的施工建設相關標準和規定進行。在坑底的道木頂上最好設置導軌，通過導軌設置能夠提高管道的潤滑度，保證頂管技術的高效運行。導軌安裝要考慮高程、水平或坡度、中心線等多種因素。原土層后背和人工后背是后背的兩種方式，一般土質的原土后背能夠承受的頂力為150kPa。后背壁應平，這時可以利用頂管的反作用力讓后背更加均勻。后背有一定的強度與穩定性，需要設置在和管線相垂直的方向上。根據頂管的直徑尺寸來設置后背，能夠減小阻力，縮短工程期限。如果為小直徑管道，施工的時間不長，可以設置簡易后背；如果施工時間較長，就需要設置砌石或鋼筋砼后背。

2.6 頂管施工工序

2.6.1 穿墻：將穿墻板打開使得工具管頂露出井外，在進行穿墻止水設備安裝技術。（1）穿墻管內填夯壓密實的紙筋粘土或低強度水泥粘土拌和土，能夠產生較好的防水效果，同時還能抑制土層塌陷；（2）為保證穿墻孔外側土體在一定范圍內的穩定程度和強度，工作井工具管穿墻前，要運用注漿固結的方法，加固穿墻管外側；（3）穿墻前要結合實際的施工情況，系統分析可能出現的問題，并針對這些問題提出相應的解決方案，防患于未然；（4）開啟板后要及時的推進工具管，運用止水法對加壓板進行加壓，中間放入20mm 厚的天然優質橡膠止水板環，利用拉伸率和耐磨性進行防水，并要借助管道頂進帶動安裝好的橡膠板形成逆向止水，避免因為穿墻管外側的土體暴露時間過長而產生流變。

2.6.2 頂管出洞：相關施工建設人員要格外注意，頂管出洞就是讓頂管機和第一節管子從工作井中破出洞口進入土中。在進行常規頂管前，需要施工技術人員嚴格對待，避免事故的發生。如果想要避免管線出現嚴重問題，可以運用工具管來處理，在工具管下的井壁上加設支撐，并進行適當調整，一旦發現下跌，立即用主頂油缸進行糾正，并在工具管出洞前設置初始角對下跌狀況進行補救。

2.6.3 注漿減阻：通過壓注觸變泥漿填充管道周圍的空隙，在管線周圍形成泥漿保護套，以防止土層嚴重塌陷，支撐土層減小外界阻力和壓力影響注漿，減阻法是頂管施工中一項重要技術。這一技術的實施要先對頂管機頭尾部壓漿，同時進行頂進工作，之后當地在中續間和混凝土管道間補漿，將所損失的泥漿填補上，這種注漿法通常是在長距離頂管施工進行。

2.6.4 管道測量復核：如果在進行管道施工時出現誤差，需要使用機頭前預先裝置糾編油缸和導向油缸來進行管道的糾正。當管道間已經形成連接再進行頂進時，如原有誤差沒有消減，就會和后出現的誤差重疊，影響頂管施工效果，因此要在施工過程中不斷進行調整和校正，及時利用趨勢圖對出現的偏差進行校正。可以在頂進過程中每0.5m進行一次測量，并對測量到的數據進行分析和整理，匯編成偏差趨勢曲線圖，作為參考數據進行機頭偏差的發展趨勢分析以及管道糾正。根據現場施工情況進行角度調整，當其達到相應峰值標準后，就可以上級匯報，管道偏差值已經有所減小，從而可以判斷出其最前部管道機頭已經開始逐漸往中心進行靠近。這種方式能夠有效降低管道角度的偏差，進行適當校正后擺正機頭。過大幅度的校正又會起到相反的作用，導致機頭偏差擴大。因此，對于管道的糾正工作要循序漸進進行，不能操之過急，要將管道高程控制在適當范圍內，逐漸將糾正角度歸于零。頂管施工糾正操作一定要在管道頂進時進行，最大程度的減小糾正所導致的折角度數，以避免管道接口處產生連接應力誤差。一般來說調整四臺糾正千斤頂組的方法是頂進糾正最常用的技術方法，這一方式是在管道出現偏差時用千斤頂進行牽制，如偏差在左側則向右牽制，如偏差在右側則向左牽制。當出現高程和方向偏差時，就需要有側重點的先進行較大偏差的糾正工作。糾正應做到在頂進中采用小角度分級逐步進行。如果頂管機頭出現旋轉，則可以利用管內反作用力對管內進行加壓或在中間站提供旋轉糾正。

3 結束語

綜上所述，市政給水管道施工建設的好壞，會直接影響到城市的相關水利設施建設，關系到國民經濟的發展，頂管施工技術是市政給水管道施工的重要技術，具有較高的社會效益和經濟效益。施工建設單位應高度重視，加大頂管施工技術的使用推廣力度，制定相關的及時實施標準，讓城市給水管道設置更合理安全，促進城市發展和經濟增長，不斷推進可持續發展進程。

參考文獻

[1]周先桂，潘承猛，莫培華.頂管施工在市政道路給排水管道中的應用研究[J].企業導報，2011（16）.