市政工程頂管施工技術應用分析

高巖民 / 中石化勝利建設工程有限公司

市政工程頂管施工技術應用分析

高巖民 / 中石化勝利建設工程有限公司

對于城市基礎建設而言，地下管網的建設尤為關鍵。地下管網在建設中，諸多構成方面均要投入龐大的人力與物力。地下管網在建設中，應當通過專業的技術人員對管道進行安裝。隨著城市的持續發展，交通壓力的增加，城市交通愈發顯現出擁堵的狀況，從而令城市市政工程的施工為生活帶來了較大的改變，為了較好地發展城市，在施工當中，必須把影響減少到最小。在城市地下管道施工中進行開挖工程會令人們的生活及出行受到阻礙，當前諸多工程在施工中均運用了頂管技術，此技術在施工中屬于非開挖技術，能夠通過不開挖而鋪設管道，有效把控技術的操作，并且更好的處理產生的問題。

頂管施工技術；市政工程；質量；應用

1.頂管施工的特征

頂管方式的特質則為無需開挖面層，從而可以穿過地面建筑物以及一些公路、河流，最大程度確保城市的面貌，令城市不會遭受較大的損壞。而且這一技術能夠顯著控制噪聲。當前人們大多恐懼噪聲污染，生活在快節奏中的人們，噪聲污染只會為人們帶來身心上的壓力，損害到人的精神與身體。這一技術的使用，則會顯著轉變這一情況。所以頂管施工技術的特征則為施工占地面積較小、施工地點對環境影響范圍不大，對噪聲污染具有無法對比的優越性。盡可能確保了城市的面貌，還不會對當前管線與構筑物的應用造成影響，從而則節省了資源，最大程度利用了當前的資源，減少了工程造價，也從另一角度節約了政府資金，以此實現雙贏的目的。

2.市政工程中頂管施工技術應用原理

市政工程的頂管施工技術應用過程中，要按照施工的原理以及程序來執行，保障頂管施工的質量。在具體的施工中，就是在主頂油缸和管道間中繼間的推力下，吧工具管以及掘進機從工作坑當中穿過土層，然后推到收坑內，從而連接在工具管和掘進機后的管道順利通關土層，這樣也不會影響地面的建筑。還有的頂管施工中是長距離的頂管，在主油缸頂力沒有充分的情況下，就很難對管壁周圍的土體摩擦力有效克服，在這一施工環節，就主要是采用分段施工，從而能有效解決施工中的難題。市政工程頂管施工技術的應用，有著施工的流程:施工準備→測量高程及軸線→挖頂管工作坑→鋪頂管導軌→設置頂進后背→安裝頂進設備及吊放管節→挖土頂進→測量及糾偏→再次挖土(管中土)頂進→測量循環作業直致完成。

3.頂管施工技術在市政工程中的適用范圍

頂管施工技術近年來得到了迅速的發展，在諸多工程項目建設中得到了應用，尤其是在市政工程建設中，而頂管施工技術在市政工程中的應用，也有一定的適用范圍，頂管施工技術在市政工程的適用范圍包括以下方面：第一，在城市的中心地段或商業繁榮街道這些人流量密集的地區。頂管施工技術的優勢恰好能解決人流量密集給施工帶來的困境；還有一些不能實施大型開挖的文物古跡遺址等特殊地段，以及不能進行空中架線、埋管等施工手段的地區，都可以使用頂管施工技術，以滿足具體的施工要求。第二，在城市污水管道的敷設過程中，也可以采用頂管施工技術。由于使用的污水管道直徑大于600mm，導致施工中不能采用明溝開挖埋管的方式施工，這時，可以采用頂管施工技術解決這一問題。

4.市政工程中頂管施工技術應用

4.1 做好現場勘探與調查工作，以及施工前的技術準備工作

第一，做好現場勘探與調查工作。這一工作主要包括以下幾個方面：①觀察施工地區現場的人流量、車流量等情況，為后續交通導向牌的設立、人員指揮交通等方面工作的開展奠定基礎；②了解施工地區附近的排水系統，在此基礎上設計合理的排泥水路線，從而避免污水出現橫流問題；③對施工現場的煤氣、電力、供水等管道進行現場定位，同時對附近一些既有建筑物進行調查，以免對既有建筑物的基礎產生影響。第二，做好施工前的技術準備工作。要盡量了解施工地段土層的物理性質、力學參數、分布情況等，在了解這些數據的基礎上配備相關的設備和人員，促使頂管施工技術在市政工程中得到合理的應用。第三，做好頂力以及管材設計工作。在實際的施工過程中，經常采用整體三維模型對各個受力情況進行有效的分析，從而進行施工設計。計算公式為:P≥(P1+P2)L+PF（F式中，P為計算的總頂力；P1+P2為計算管道單位長度的自重和它周圍之間的土層壓力的總和；L為管道的計算頂進長度；PF為工具管的迎面阻力）。而在管材設計方面，該方法主要用于糾偏處理，因此，必須考慮管道的偏心受壓以及局部應力集中情況。第四，做好現場施工管理，及時清掃，并且在清掃后進行整體或分段打壓，這一環節尤其要注意季節變化以及氣候變化帶來的影響，比如在寒流地區，冬季需打氣壓而不是打水壓，以避免造成管道結冰現象，從而確保頂管施工技術在市政工程中不同地域條件下的合理應用。

4.2 頂管井設計分析

市政工程進行頂管施工的過程中，其頂管井技術根據國內外技術劃分，可以保護兩種手段，即工作井與接收井。在具體的施工時，如果從結構整體建設角度出發，在施工的過程中通過選用的是鋼筋混凝土結構，如果從結構的形式進行分析，對于單口井裝置的方位可選擇矩形，圓形以及正方形。除此之外，單排孔井裝置大都選擇為矩形。在對其進行設計的過程中，就受力狀況而言，圓形結構效果最好，其次是正方形，最后為矩形，在整體形式當中，矩形的受力性能相當較弱。因此，為了保證頂管井的整體質量，以及結構的穩固性，就必須加強施工人員對于結構布置的整體水平，通過內設支撐亦或是對于其受力結構進行科學的調整。

4.3 頂管施工中頂進階段的測量技術

在頂進階段進行測量與放線:市政給排水管道的線路中心線與高程樁的控制點一般由建設單位提供，通常情況下會在頂管工作坑的兩側設置中線樁，必須和管件線路保持一致，有效進行交流胡同，頂管工作坑內通常設置的水準點為兩到三個，水準點從坑上引測，一般存在誤差，因而要仔細核對，保證誤差不超過5mm。測量與糾偏頂進管件:對于市政給排水管道頂管施工而言，為保證管道到位，使用了先進的技術與設備進行測量，在頂進工作開展到第一節管件時，對偏差進行一次校正，在三十公分內進行一次測量，在該項工作開展到土層后，在三百公分內測量一次，如果存在誤差則必須立即改正。一般可選擇兩種糾正方法，第一種為頂木法，即為在超挖糾偏作用不大時適用，偏差范圍要在2cm內，在管道偏向的另一端頂進木頭，和超挖糾偏法相協調，進而糾正錯誤。第二種為千斤頂糾正法，這一方法與頂木糾偏操作具有相同的操作方法，只是以千斤頂替換木頭，強行糾正管道。本次頂管施工中，測量和糾正工程的錯誤主要應用的是激光水準儀與全站儀，保證合理準確地測量頻率、高程測量、中心線測量以及頂管前進，頂進階段通常使用千斤頂糾偏及頂目糾偏法。

4.4 主頂進系統設定

主頂進系統包含了液壓泵站、頂進環、鋼后靠以及油缸組，頂管設備系統中最關鍵的構成方面則為完成管節頂。

4.5 注漿設備系統

頂管外壁的泥漿潤滑套判定了頂管的使用功能。為保障頂管可以對關節外圍迅速壓漿，構成較好的泥漿潤滑套，有效展現潤滑的成效，在施工中可以設定兩根總管及兩套管路體系。一根用在掘進機后端的同步注漿，另一根則用在隨時補漿中。

4.6 泥水出土系統

比如某市政工程泥水系統使用兩臺泥漿泵。一臺在地面上輸送泥泵，另一臺則在基坑下排出泥泵，構成泥漿循環系統。頂管工作坑設施的布置：把兩根50鋼軌和鋼板預埋件焊接為基坑導軌，以工作井底板為根基，將中心線作為基準判定鋼板鋪設的位置，埋設當中，為保障導軌與預埋鋼板的焊接成效，則需加強鋼板埋設的點需要與鋼軌導軌相符。進行焊接時，應當保障預埋鋼板中的錨固鋼筋焊接穩固，錨固強度符合設計標準，把導軌擺在指定的位置后，需要在兩端通過角鋼給予支撐，條件允許時需澆筑混凝土，保障導軌在受力狀況下不會出現變形和位移。這是由于導軌施工運用的是拼裝式主頂油缸架，保障油缸在受力時不會產生變形及位移的狀況。高程和平面安裝誤差應不超過5mm。

4.7 頂管施工的工藝流程

（1）平面控制。為了令兩端之間的頂管貫通，則把橫、豎方位的誤差控制在100mm之間，需要在工作井與接收井周遭預埋地面導線點，透過空導電與地面導線點，通過導線測量的方式，把平面控制結論引致施工現場。透過空導點和地面導線點形成平面控制網。通過科力達全站儀對導線進行測量，六測回方向觀察，測角精準度+1，測距六測回，雙向觀察，測距誤差應當＜1/80000，對觀察結論給予平差。通過練習三角形的方法，以井上坐標點傳輸到井下坐標點，透過鉛垂儀對所需點位進行垂直投設。通過鋼架把井下控制頂進方向的基準點埋設為固定點，透過全站儀對機頭平面偏差的方位給予測量。

（2）高程控制。通過設計交樁給予的水準點，把高程引測到工作井周圍，判斷施工臨時高程控制點。透過鋼尺與自動安平水準儀給予測量，并不斷觀察。觀察時應隨時注意機頭狀態，如果出現位置偏移則需盡快更改，避免對后期施工效果的影響。

（3）頂管姿態測量。為了確保掘進機在頂管施工中依舊依照設計軸線前行，施工時應當對頂管動態及時給予觀測，依照觀測數據制定出頂進圖，且對頂管技術參數給予調整，以便在技術上支持頂管的正常運行。

4.8 頂管施工技術重點

頂管機頭在操作時，土倉內土壓力P則為控制重點，依照施工標準，Pa＜P＜Pp。在操作時，應當先掌握土質情況，依照精準度核算出Pa、Pp的值。進行操作時，土壓力參數、Pa、Pp值的區別越大則越好，最好處在±10至30KPa區間。覆土淺時，波動范疇應當在±10KPa，覆土深時，波動范疇則為±30KPa。如果透過掌控頂管機推動速度對土壓力進行協調，由于具有較硬的特性，從而令變化較快。通過協調螺旋輸送機排土量而掌控土壓力P，特質較軟，變化緩慢。必要時可將這兩種方式一同使用。在頂管推動時，應隨時觀察偏差，假如發覺超出限定范疇，則應即刻進行改正。通常而言，改正偏差需要本著以下原則：盡可能掌控偏差波動的范疇，本著實時觀測的方針，依照偏差波動的幅度與發展給予改正。粘土漿與膨潤土漿均能夠用于改良土體。頂管機在產生偏轉的開始階段，則需要及時轉變刀盤的轉向給予改正，校正方式則為通過頂管機對相應方位進行偏轉，刀盤則向相應方位轉動。所有生產班組在上崗前先徹底審查頂管機一切潤滑點的效果，及時填補潤滑油脂。

4.9 頂管穿墻施工工序

第一，穿墻前注漿止水處理。頂管工作井進行穿墻的前提，通過利用壓漿水手段完成處理。其中注漿材料主要包含石灰、水泥、粘土，將其進行混合攪拌，制作成漿液，同時注漿液將其與土壤想結合，保證天然土混合，洞口的攪拌范疇保持在4m×4m，從而確保工具頭能夠完成出洞操作。其中漿液的石灰，水泥漿，粘土配合比保持為2：1：3，固結后的天然土灌漿后，可以使工具頭光滑的墻壁可以防水和保留效果（注：漿量不得超過17%的天然土）。第二，頂管穿墻。施工時，現施工員應保證墻體悶板保持在開啟狀態，使頂管掘進裝置或工具管裝置從頂管井外推。同時，充分混合壓實紙加固粘土的壓實和強度參數低水泥粘土充分填充，以實現水的安裝，強大的抗關鍵堵水。特別是，在這個過程中，水冷壁，確保密封板環的耐磨性和高強度的增加，施工方法應為水法蘭壓力選擇員工，防止因暴露市政供水管壁由于土地結構外的部分，從而引發腐蝕摧毀的狀況，制約施工的整體質量。第三，頂管出洞。管線出洞是，其中的關鍵點為市政排水施工的偏斜環節，隨著管道管孔位置零輔助工具，和額外的支持設備對應的工具管壁位置的裝置的下部，以提高質量的供水和排水管道敷設。

4.10 頂管施工中的泥漿減阻技術

為有效對后座力進行控制，則膨潤土的泥漿可作為主要內容壓進壓漿孔當中，從而對管壁產生的阻力進行有效控制。對于頂管來說，在其步入井內預留洞時，要求較為嚴苛，雖然不可避免會存在一定誤差，然而要對其橫豎向誤差進行良好控制，保證管道順利進洞。在進行頂管施工工作時，利用先進的技術與設備能提高測量精準度，同時確保在檢查無誤后，再有效搭建平臺，并做好其他預備工作。

4.11 頂進糾偏應急與預防方法

首先，通過頂管機傾斜儀與測量動態數據給予的機頭折角、傾斜儀技術、走動形勢、前后讀數比較、機尾和地面沉降數值等給予探究。盡可能免除對超出0.5°的大動作改正，如果出現，也需在非主要底端給予改正且強化觀測次數。改正偏差之后，如果沒有折角變動則應當停止頂進，設備檢修部門需即刻檢查電路和液壓管道，找出問題點以及問題原因，把軸線偏差掌控于合理范疇中。其次，頂進過程中，可以透過協調糾偏千斤頂而改正偏差，假如頂管左側千斤頂通過左伸右縮的方式，而高程和軸線的方向則會出現偏差，先糾偏偏差過大的一方。再次，當偏差過大時，需徹底排除出現偏差的原因，之后分次進行改正，多調整少糾偏。如果有超過限額的偏差，則需即刻停止頂進，查出原因并及時改正，之后才可以繼續進行。最后，頂進過程里，假如頂管機頭旋轉會不利于出圖及測量，則應當通過整治進行處理。可透過調整切削刀盤的轉動方位而掌控偏差范疇。在管中的相反方向添加壓重塊，直到頂進恢復正常。

4.12 管道排風措施

通過排風方法，雖然地下沼氣不會影響到封閉式機頭，可是為了提升測量的精準度，預防管內氣壓較低而缺氧，則可以透過銜接PVC管的11KV鼓風機對機頭傳輸空氣。

4.13 管道中照明方法

管道照明設施都通過36V安全電壓，透過工作井中操作平臺的配電箱給予供電，間隔三個管節中可安裝1個60W的管道照明燈，且設定應急照明系統，出現停電后可即刻啟動，令作業人員能夠安全撤出。

4.14 增強工作人員安全意識，全面提升人員素質

在建設市政工程過程中，應保證施工良好的質量，因為工程建設與經濟、行政、技術等各方面內容有緊密的聯系。市政工程隊伍能否具備較強的執行力與良好的素質水平直接由能否良好控制市政工程施工質量管理所決定，同時充分展現整個團隊的能力。在市政工程施工進行時，要切實對市政工程整體質量體系進行有效控制。目前，如果要不斷推動市政工程水平的發展與進步，應當積極強化市政工程人員的安全意識，同時建立科學規范的內部選拔機制，建立一支專業水平高、素質能力強的市政工程人員隊伍，保證在最短的時間內及時有效處理好出現的質量問題。

5.結束語

總而言之，頂管設計對于市政工程而言，特別對于深埋管道工程乃至繁忙路段而言均十分關鍵。在特定工程環境中，相較于開槽埋管更加富有優勢。隨著市政設施的逐步完善，地下各類管道的建設會只增不減，管道設計與施工同樣如此。所以，只要我們對其給予重視，不斷完善并提升頂管設計與施工技術，則可以從總整體上將施工技術提升至國際標準。

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