市政工程排污管道施工中機械頂管的技術研究

韋榮

摘 要：隨著城市建設的不斷發展，對于有限施工作業面的市政排污管的施工也越來越重要，機械頂管的施工技術已經成為市政地下管道施工工程中較為常見的一項施工技術。對于這種機械頂管的技術進行全面的分析，從而使得在為從事這項工作的工作者提供一此有價值的信息，同時，還能夠使得人們對于這種施工技術能夠更加了解。

關鍵詞：市政工程；排污管道；機械頂管；技術要點

現代工程技術中的非開挖工程技術-機械頂管的技術，在保護環境以及維持土層穩定等方面凸顯出很大的優勢，它對市政工程排污管道施工中所面臨的地面建筑物眾多、城市交通繁忙、人口密集、地下管線施工技術條件復雜的城市是進行地下施工帶來嶄新的研究方向，它的出現為城市市內施工向著低噪音、作業面范圍小、相對安全的方向發展提供了新的課題。

1 技術簡介

1.1 頂管工藝技術的基本原理

在不開挖地表的情況下，在工作坑內利用頂進設備，一般以液壓為動力將工具管或掘進機按設計要求（或直線、或曲線、或坡度）頂入土中，并利用人工或者機械將管道內的土方運走，最后將工作坑恢復為檢查井。在頂管施工過程中需要克服管道與周圍土壤的摩擦力，對于距離較長的頂管，當管道與土壤間的摩擦力比較大，而頂力不足以克服其摩擦力時，常將管道分段，在每段之間設置由一些中繼油缸組成的移動式頂推站即中繼間，且在管壁四周加注減摩劑以利于長距離管道的頂推。

1.2 頂管工藝技術的特點

可以看出頂管施工與開挖施工對比具有以下特點：（1）在進行道路施工中，能保證路下施工、路上通行，減緩城市交通運輸壓力；（2）在頂進過程中，僅僅需要進行施工井和接收井的開挖，開挖量較小；（3）對周圍的建筑物影響不大，能滿足保護環境的需要；（4）施工中覆土深度較大的時采用頂管技術工程造價低。（5）頂管施工雖然也能應用于曲線施工，但較開挖施工，精確度低；（6）當在軟土層進行頂進施工時，容易差生偏差并，且后期可能產生不均勻沉降。

2 對高程及軸線位移允許偏差值的控制

對于這種規模較大的市政排污管道工程來說，要想做到絲毫誤差都沒有是不可能的，這是因為在一此較為復雜的區域其地質條件對于曲線頂管來說并沒有什么標準。因此，在不損害其正常使用要求的前提下，對于高程和軸線的位移是允許存在偏差的。但是在這里要注意，即使存在出現偏差，但也不能出現與實際使用出入太大的偏差。因此，對于本工程中出現的偏差還是要有合理的控制。

頂進和糾偏的示位系統：本工程在管道頂進的過程中利用激光系統作為示位系統，激光系統由激光經緯儀、激光架和標靶組成。激光架的幾何軸線和頂進軸線垂直便于經緯儀對中。同時在激光架旁做好激光經緯儀的對中點。確保激光經緯儀架好后在頂進軸線上。

3 頂管技術的施工措施

3.1 潤滑材料的選用

潤滑材料一般選用粘土和膨潤土等材料制成的泥槳液體。本工程采用膨潤土制成泥漿作為潤滑材料。泥漿濃度在5-15%，使用量控制在≤100L/m3，必需使膨潤土泥槳套隨頂管機向前移動.形成連續的環狀槳套。出洞時，洞口土體較穩定的情況下，降低潤滑材料的濃度.在離洞口約6m時.采用清水并且把泥水壓力降到最低，防止由于正面上壓力減小，過大的泥水壓力造成對洞口土體的擾動。

3.2 止水圈的安裝

對于運用在市政工程中排污管道施工中機械頂管技術來說，止水密封是頂管機在進入土體過程中不可缺少的一項因素，其對于頂管機能否順利進出洞口起到了至關重要的作用。而且，止水密封還可以有效防治因為挖土而遭受平衡破壞問題。如果缺乏止水密封裝置嚴重的情況還可能導致洞口土體的崩塌。因此，止水密封對于進行機械頂管技術起到不可忽視的作用。但是止水密封裝置是依靠止水圈存在的，因此，在保證止水密封裝置的安全，就要在洞口設置密封性較為良好的止水圈。

4 施工過程中幾個控制參數的確定（以D1400鋼筋砼管道為例）

4.1 刀盤扭矩

刀盤扭矩設計值T（按下述經驗公式確定：TCarD3.式中D為頂管機外徑。根據粉質砂土含礫石等雜質較多，取a=1.3S.TC=1.35×1.53=4.56

4.2 最大頂進長度的計算

頂管機頂進時依靠安裝在工作井內的千斤頂提供推力。以克服外壁與周圍土體的摩擦阻力，開挖面土體作用于頂管機的正面阻力，管面的摩擦阻力等。本工程采用工作井和接收井間隔100m，但根據施工過程中的實際情況來看，由于一次性頂進聲離過大（沒有布置中繼站）管道的高程和軸線的偏差會隨著頂進管道長度的增加而增加，所以建議頂進長度不宜超過80m。

5 掘進速度與進出洞控制

對于機械頂管來說，要適當控制掘進速度也是至關重要的一點，在挖掘出來的土與水相互混合后形成泥漿，并將這種泥漿排出是泥水平衡法的一個重要特點。但是對與排放泥水的速度并不是一項盲目地決定，而是要有合理的控制，這是因為流速過快會對管道造成影響，反之，則會導致管道發生栓塞。因此對于排放泥水的速度應當保持在2分鐘到4分鐘。而且對于排泥管的內徑也有一定的要求，對于較大的顆粒和液體狀的泥水都可以排除。

進出洞控制。在工作井內，頂管機按設計高程及方向推出預留孔洞，進入正常土層的過程稱為出洞，反之，頂管機在地層中完成某一區問的隧道的施工后進入接收井的過程稱為進洞，在掘進過程中，頂管機推進的方向偏差的施工監控是頂管工藝的另一個重要的環節，由于頂管法施工工藝在糾偏過程中會造成土體過量缺失，從而引起地層移動而使地表隆起或沉降，因此在掘進過程中制定最測值信息反饋及施工參數（如正面艙壓力、出土時間，灌漿壓力和灌漿時間等）的計劃是很有必要的。

6 結語

一般在城市工程施工中，當施工地段位于城市中心，交通量人流量比較大，或者在需要跨越一些不能進行拆移的城市建筑以及地下構筑物的地段，不能利用明挖或者空中架設技術得以實現的工程，一般可使用頂管法施工。在鋪設城市污水管道直徑大于600mm 時，施工現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。施工過程中我們可以看出，管線的定位和掘進的速度是工作中在進行機械頂管施工過程中需要考慮的關鍵問題。對于整個排污管工程的質量，在很大方面取決于對以上兩個環節的控制。最后，對于機械頂管少開挖或者不開挖這項優勢來說，在社會的各項市政建設中都會有很大的優勢。因此，市政施工要對這項應用廣泛的施工技術有一定的了解已經成為至關重要的一點。

參考文獻

[1] 薛一彤.頂管技術在市政工程中有關問題探討[J].科技信息（科學·教研），2007，29（01）.