市政工程頂管技術的研究

魏永生 周東軍

摘 要：市政工程是關系到國民經濟增長的重要工程，隨著我國交通事業發展建設的要求在不斷地提高，在市政工程施工中頂管技術是其施工主要技術之一，其施工方法的科學、合理直接關系著整個工程的質量，關系到人們的生命安全。為此，本文主要對市政工程施工中頂管技術的方式、施工流程、注意事項進行了分析與探究。

關鍵詞：頂管技術；市政工程；選擇；頂進管；施工流程；注意事項；穿墻；頂管出洞

一、頂管技術的概況

頂管施工就是非開挖施工方法，是一種不開挖或者少開挖的管道埋設施工技術。頂管法施工就是在工作坑內借助于頂進設備產生的頂力，克服管道與周圍土壤的摩擦力，將管道按設計的坡度頂入土中，并將土方運走。一節管子完成頂入土層之后，再下第二節管子繼續頂進。其原理是借助于主頂油缸及管道間、中繼間等推力，把工具管或掘進機從工作坑內穿過土層一直推進到接收坑內吊起。管道緊隨工具管或掘進機后，埋設在兩坑之間。

頂管施工是繼盾構施工之后而發展起來的一種地下管道施工方法，它不需要開挖面層，并且能夠穿越公路、鐵道、河川、地面建筑物、地下構筑物以及各種地下管線等。頂管施工借助于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。與此同時，也就把緊隨工具管或掘進機后的管道埋設在兩井之間，以期實現非開挖敷設地下管道的施工方法。

二、市政工程頂管施工方法

1、泥水式推進法

通過使用刀盤掘進機并用科學設計的頂速來平衡正面土壓力，調節循環水壓力用以平衡地下水壓力。該工藝的施工特點：在頂管施工過程中施工不間斷，施工速度較快，且不需要特別的改良地基或降水處理，地表沉降小。

2、土壓式推進法

該方法主要是采用向工作間的切削倉內注入一定比例的混合材料，使其充滿整個泥倉的方法來平衡正面土壓力和地下水壓力；施工推進中并不需要泥漿泵等輸送混合材料的設備，整套施工推進機器造價低廉；不需要對泥漿進行處理，整體推進頂管施工的成本較低。土壓式推進工法選用的頂管掘進機一般為單刀或多刀盤土壓平衡掘進機。土壓式推進工法適用的施工管徑一般在φ1 000～3 000 mm之間。

3、泥濃式推進法

該工藝采用二次注漿處理，不僅能在很大程度上消減與地層間的摩擦阻力，還能順利排出粒徑為頂管直徑1/3的礫石等廢棄物，保證頂管施工的順利進行，較適用于城市排水管長距離頂管推進施工。該頂管推進方法在頂管施工過程中，將地下的土、礫石等廢棄物分成兩部分通過不同的方式輸送至地表后再外運處理。因此，泥濃式推進法的適用性非常廣泛，除巖石外所有土質條件均可適用。它適用的頂進管徑一般在φ700～2 200 mm之間。

三、市政工程施工中頂管技術的施工流程

1、管材運輸與吊裝

由供貨廠家對管材進行運輸，在現場后管材可通過運輸車自帶吊機卸車，在堆管場均勻排列管材。在工作井邊設置堆管場，并進行槽鋼、滾桿鋪設，選用人工方式向工作井邊放置管材，選用小型吊車進行施工。吊裝施工前，應檢測吊裝設備的質量，確保其質量符合相關規定后，才能進行施工。

2、安裝頂管設備

安裝施工前期必須全面檢查相關起重設備，如卷場機、電動葫蘆等，確保其質量符合施工要求后，才能開始操作。完成安裝起重設備工作后，應進行試吊工作，與地面距離10厘米位置時，應對重物、設備的安全性進行檢測。同時還要檢查安裝前期的液壓油泵、液壓管路等相關系統，并遵循頂管坑設計規定，對高壓油泵、管路等進行安裝。

3、工作井與接收井施工

遵循該段頂管工程的具體情況，工作井設有7座，接收井設有9座，全部選用C30現澆鋼筋混凝土矩形井結構，工作井內凈空6.5Mx5m，接收井內凈空4Mx4m。每個井位都具有較為穩定的地質情況，地下水貧乏，因此開挖時選用由上到下的方式分層作業，孔洞預留到管道進出洞位置，并做臨時封堵施工，一般選用磚材作為施工材料。

工作井地面應設置和頂管施工有關的設備，如氣壓系統、液壓系統等。選用2臺電動空壓機氣壓系統可生產壓縮空氣，隨后凈化存儲后向管道內輸入，鼓風機的作用為排煙與確保施工人員安全呼吸。高壓油泵、控制閥等都是組成液壓系統的重要部件，其功能為將壓力油提供給主頂千斤頂與中續間千斤頂。一般將2臺45Mpa高壓油泵配備到各個工作井內，確保兩個聯合應用。泥漿池、攪拌機及注漿泵等都是壓漿系統的主要組成部分，該工程選用4.7噸重單節管子，選用門式吊機重量為10噸。

千斤頂為井內頂進設備，這也是頂進系統的重要設備。通過頂進計算，預計將2臺油壓千斤頂（2000KN）配備到頂管主站，布置形式為左右對稱，通過電動油泵向主頂油管供給油壓，1500毫米為千斤頂行程。

4、頂進施工

頂進管道前，進行全部設備檢查與試運轉。護壁上的管孔鑿好后將工具管立即頂人土層。每頂進30cm，測量不少于一次，管道進入土層正常頂進時，每頂進100cm，測量不少于一次。工具管開始頂進5～10m的范圍內，允許偏差為：軸線3mm，高程0～+3mm。否則要采取措施糾偏。頂進時遵循“邊壓觸變泥漿邊頂進，不壓漿不頂進”的原則，新開頂時需對整個管路進行補漿。

5、管道接口

外套環橡膠止水帶與軟木襯墊構成管節接口。應確保從加工位置到現場運輸吊裝施工過程中，鋼套管不能出現變形情況，不能損壞接口，應確保對接施工中管節內不會出現橡膠帶移動、翻轉情況，應保證管節的密封性符合施工要求。在進入施工現場后，應做好鋼環套的防腐工作。為避免橡膠止水帶出現老化現象，應確保其表面的干凈性，并在陰暗位置進行存儲。選用強力膠水將橡膠止水帶在混凝土管口凹槽位置進行粘貼，并確保其穩固性，為降低摩阻力，可將無腐蝕性潤滑油涂抹到管節對接位置，避免止水帶出現任何問題。

四、市政工程施工中頂管技術的注意事項

1、市政工程施工前期應對施工現場人流量與車流量進行觀察，進而對人流、車流及交通路線等進行確定，以此為路口交通導向牌的設置提供可靠依據。市政給排水工程必須在地下埋設管道，為此，施工前期必須做好施工準備工作，才能降低后期施工的難度。要求施工人員遵循施工現場的具體情況，如地質、水文等，進行施工方式、施工材料的合理選擇。

2、市政工程往往會出現井內水土淤積等情況，這些問題的產生主要是因為頂管工作井預留洞口止水裝置無法緊密封閉等。為此，施工單位必須重視工作井止水裝置的設計與施工。通常情況下，當管道敷設深度在10米以下時，如其具有較小的地下水壓力，可選用橡膠法蘭結構形式進行施工，該方式具有簡單的結構形式、較低的成本及施工便捷等特點。同時，要求保證焊縫的質量符合設計規定。

五、結束語

綜上所述，作為市政工程施工的重點，頂管施工過程中，施工單位必須重視其施工流程的規范性。通過對市政工程頂進管選擇的深入了解，可對頂管施工各項指標進行充分認識，在做好各項施工準備工作的基礎上，必須對施工各個環節進行質量控制，只有這樣才能降低施工的風險性，才能達到提升工程質量的目的。

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