非開挖頂管技術在市政工程中的應用

李強

摘 要：隨著我國城市化發展水平的提升，城市管道網線規劃已經無法適應城市發展的需求，尤其是市政工程排水管線鋪設往往存在諸多問題，為有效提升市政工程的質量，部分單位為降低成本，都會選用“挖槽鋪管法“進行排水管線施工。但這種方式必須在地表無建筑物、河流等情況下，才能進行地下管線的鋪設，其不僅會對原有路面、建筑物質量造成極大的損壞，在開挖施工中，還會產生極大的噪音，并嚴重影響道路交通與沿線居民生活，為此，非開挖頂管技術因其經濟性良好、環境、交通影響小，在市政排水管線施工中得到了廣泛地應用與推廣。

關鍵詞：非開挖頂管技術；市政工程；排水管線施工

1 工程案例分析

某市政排水工程，居民區分布于其管線兩側，管線中心與建筑物外側之間的距離為12 m。該工程頂管的總長度為514 m，管節外徑為2 640 mm，其內徑為2 200 mm，管節長度為2 400 mm，最大控制距離為189 m，該頂管施工段無坡度，管頂覆土厚度為4.3 m。選用土壓平衡式多刀盤頂管機（該機的外徑長度為2 640 mm）進行頂管施工，最大后頂力為1400 t。因管道施工具有較大的復雜性，可選用天然橡膠制成鍥型橡膠圈。

2 市政工程非開挖頂管技術的施工準備

1、頂進管選擇

一般選用鋼筋混凝土管作為市政排水管線施工的頂進管，鋼管一般用于沒有腐蝕需求的情況下。嚴格按照鋼筋混凝土標準與技術規定確定鋼筋混凝土管的規格設計、配筋與應力驗算。按照工程性質及需求，對頂進管內徑進行確定。外徑可嚴格遵循頂進管受荷載的情況進行確定，并對混凝土管的配筋、壁厚進行確定。因頂管工作面施工必須與人工方式相配合，要求其管內徑在500 mm以下。頂進管長度直接影響著頂管的可控性與經濟性。將長管應用到直線推頂施工中，可降低裝管次數，以此提升施工效果。但在不斷增加管長度的同時，如與原定路線出現偏離現象，將加大恢復的難度。通常情況下，當L/D（長度為L，管徑為D）在1.10以下或等于1.10時，通常選用短管進行施工；當L/D等于1.15時，通常選用標準管進行施工；當L/D大于或等于2.10時，可選用長管作為頂進管。

2、頂管施工準備

起重設備、自動控制室、料具間及注水系統等為現場平面總體布置內容。并將發射架、頂管機、千斤頂等設備合理安裝到始發工作井內，并將下井扶梯設置在工作井邊側，為施工人員提供便利。為增加頂管機出洞的安全性，必須選用高壓旋噴樁對土體、進出洞相應范圍進行加固。為避免泥水流失現象出現在頂管機進出預留洞位置，必須將止水裝置安裝在工作井內。

3 市政工程非開挖頂管技術的施工流程

1、測量放樣與井下、地面設備安裝

頂管軸線與設備安裝標高等都是測量放樣的內容，利用井下投點、后視點精度的確定，可對頂管軸線放樣精度進行有效控制。在安裝井下設備時，設備安裝部件包括：導軌、千斤頂等。安裝施工中，軸線確定必須嚴格遵循相關測量規定，確保操作符合施工要求。為防止標高人為誤差的產生，應降低軸線安裝量。安裝地面設備時，其設備包含：起吊設備、主頂泵站等，施工時，必須嚴格按照現場具體情況，進行合理設置，并與頂管軸線存在一定的距離。

2、頂管機下井與出洞

通過起吊設備將頂管機吊入安裝好的導軌上，臨時千斤頂安裝后，應和頂管機連接的管線相連。必要的安全措施應在頂管出洞前進行，如軟眼位置在工作井施工中，可進行相應墻體的澆筑，應確保該墻體具有較高的強度及可對洞口外水土壓力產生抵抗作用，向出口器放入頂管機后，可對墻上的出洞進行直接切割與封堵。同時，還可以將部分鋼封門安裝在工作井軟眼位置，以此起到加固洞口外土體及地下水位降低的作用。在打開洞口后，對土體自身的穩定性及牢固性進行加固。如頂管出洞沒有地下水，可將一定量的鋼板樁打在洞口外部，進而對打開洞口后出現的土壓力加以抵抗。在打開洞口后，出口器內進入頂管機時，可拔出鋼板樁，隨后不斷頂進。

3、正常頂進控制

正常頂進施工中，應利用頂速控制、出土控制，使土倉內壓力與機頭水土壓保持一種動態平衡狀態。如土質出現改變，必須按照土質具體情況，合理調整頂管機參數。

第一，合理布置中繼站。應充分考慮井內總站頂力與管線頂進時的最大摩擦力。施工過程中，由于頂管內中繼站具有較高運動頻率，必須確保其密封件性能符合施工要求。

第二，頂進編制控制。按照監控屏內頂管機偏位情況，操作人員可及時將頂管機頭內的糾偏系統啟動，同時做好處理工作。施工過程中，必須與頂頭偏位、后續管節縫等充分結合。如頂管為曲線形式，地面控制系統無法對頂管機偏位信號接收時，應指派相關負責人員及時監控管道，并將糾偏調控結果上報。

4、頂管機進洞、起吊及轉移

在洞口位置放置頂管機市，必須遵循洞口位置的具體情況、地質條件及地下水文狀況進行相關措施的選擇。在確保施工安全的前提下，指派施工人員及時除去軟眼封門，隨后不斷頂進，直至頂管機進入接收機內，最后將機頭與管道的連接解除。

5、洞口密封處理、管道修補及驗收

在井中進行頂管機轉移，并徹底清理洞口，根據安裝軌道，進行止水設備的安裝，洞口封閉可利用混凝土澆筑的方式進行施工。在完成該段管道施工后，必須先清理管道，在回填管縫，并補襯、修補施工受損位置。隨后驗收管道，確保管道軸線位置不出現任何誤差、回填管縫施工效果良好等。選用“F”型鋼筋混凝土頂管作為該工程的方式，密封時可選用橡膠圈。在混凝土管內埋設鋼套，可對其剛度進行有效提升，并確保變形現象不出現在運輸過程中。與此同時，焊接其和管內鋼筋骨架，當頂進管端位置混凝土時，如產生受壓情況，可起到約束保護管端混凝土的作用。

4 市政工程非開挖頂管技術的質量控制

1、工程地質和水文地質條件沿管線土層變化頻繁，所以在頂管施工前必須了解土層的變化情況。此外對于要經過回填土地段，需要提前加固處理，以防頂管施工后地表有過大的下沉。

2、有毒氣體的檢測與防護頂管施工的地層一般會通過淤泥層，腐爛動、植物體會在地下形成有毒氣體聚集體，危害施工人員的健康和生命，所以有人員在頂管內操作的情況下，需要定時監測管內有毒氣體含量，采用通風裝置予以解決。

3、超前探查地下管線盡管先進的頂管設備具有在施工時探查前進路線不遠距離管線的能力，但是采用在地面提前查明地下管線仍是值得開展的，這對于保證通訊、電力、上水、排水、煤氣等其它管線安全運營，確保公眾正常生活仍有必要。

4、穿越建筑時對基礎的探查頂管在建筑物基礎下施工時，需要明確施工施工路線上所遇到的基礎類型，對于部分基礎頂管頂進前可采取托換、加固措施。

5、頂進計算頂進計算其一包括準確計算頂進推力，根據計算結果選定相應的油缸類型和確定中繼間的分布，其二是工作井設計，根據計算得到的最大頂力，提出工作井的加固方案。

5 結束語

綜上所述，市政道路工程作為道路施工與交通運輸經濟發展的重要組成部分，其不僅關系著運輸結構、運輸能力變化，更推動了城市經濟的可持續發展。作為一項非開挖掘進式頂管技術，頂管技術在市政工程中的應用，不僅能夠深入地下施工，更不會影響附近環境。這是開挖埋管施工不具備的優勢。其作業原理為將工作井與地面垂直，隨后通過高壓液壓千斤頂，向地下放置水泥、鋼制管道。為達到施工流程的規范性、合理性，必須重視市政工程非開挖頂管施工技術，只有這樣才能推動工程建設的進一步發展。

參考文獻

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