大口徑頂管施工技術在市政工程中的應用

曹 愛 軍

(山西誠信市政建設有限公司，山西 太原 030024)

1 概述

近十幾年來，我國經濟建設取得了十分顯著的成就。社會經濟的飛速發展推動了城鎮化的規模和速度不斷擴大和加快。在城鎮化進行中，市政道路建設是城市發展的基礎性工程，受到了全社會的廣泛關注?，F階段，隨著城市建設規模的不斷加大和城市人口數量的不斷增多，城市空間資源的使用受到越來越多的限制，很多城市都在大規模開發地下空間，以滿足日益增長的市政工程建設需求。

在已有的各種地下市政工程建設施工技術中，頂管施工的技術先進程度最高，應用也最為廣泛，而且必將繼續應用于各種大型地下市政工程建設中。這是因為，在各種地下施工技術中，頂管施工技術對地上設施的破壞程度最小、對周圍居住環境的影響最小。此外，頂管施工上技術還能夠適應各種復雜特殊的施工環境，例如可以輕松穿過各種阻擋建筑，施工過程不影響地上交通的正常運行。因此，頂管施工技術在市政工程建設中發揮了越來越重要的作用。本文介紹了頂管施工的技術原理和典型特征，分析了市政工程建設中頂管施工技術存在的漏洞，并提出了有針對性的措施。

2 頂管施工技術原理與優勢分析

2.1 技術原理

頂管施工技術廣泛應用于各種地下工程項目的施工過程中，特別是在市政工程中的應用十分廣泛，已經成為市政工程地下項目中首要考慮的一種施工技術。頂管施工過程中，不需要進行開挖，或者僅需要進行十分少的開挖就能夠將各種管道邁入地下。整個施工過程不會對地面產生很大的影響。即使是路面有建筑物，采用頂管施工技術也可以在不影響地面建筑物的前提下，將管道埋入預設路線。并且，頂管施工技術不但對地面各種建筑的影響最小，對環境的破壞也是最小的。頂管施工過程中產生的各種有害粉塵最小，施工過程不會對周邊生活環境造成很大的污染。因此，自頂管施工技術誕生之日起，尤其是隨著頂管施工技術的成熟度越來越高，絕大多數市政地下工程項目中已經擯棄了開槽埋管的施工技術，而青睞于優勢明顯的頂管施工技術。

頂管施工技術的基本原理是采用推力巨大的機械設備，直接將管道植入土層之中，避免對傳統鋪設管道過程的開挖處理。頂管施工的基本施工過程為：首先，基于市政工程設計規劃的管道鋪設線路，在管道鋪設的開端與盡頭分別修建工作井和接收井。如果管道沿線的地質環境復雜，或者是管道的距離過長超出了一次鋪設的范圍，需要在管道線路中間建設中間井；其次，利用工作井內的大推力機械設備完成鋼制管道(工具管)的頂進作業。最后，正式的管道緊隨工具管的推進，不斷被推入工作井中，一直到管道成功鋪設至接收井。在市政工程的污水管道安裝項目中，施工過程相對復雜，但施工原理基本相同，區別僅在于需要更為先進的頂進設備和額外建設頂進中繼站。

2.2 技術優勢

頂管施工技術又叫做非開挖管道施工技術。頂管施工的顯著優勢就在于鋪設管道的過程中，不需要對土體進行開挖。基于此，相比傳統基于開挖的管道鋪設技術，頂管施工技術所具有的獨特技術優勢包括以下幾個方面：第一，頂管施工可以輕松地將管道鋪設進公路、鐵路等交通設施，以及商場、居民小區等地上建筑之下，不影響地上建筑的正常使用。第二，頂管施工技術的施工成本和施工時間均遠小于傳統的開挖施工技術，可以大量節省工程資金和縮短工期。第三，頂管施工技術對施工場地周圍的環境影響較小，采用頂管施工能夠大幅度降低施工場地的噪聲和粉塵擴散。第四，頂管施工技術需要的施工場地較小。相比傳統基于開挖的施工技術，頂管施工只需要幾個占地空間較小的作業點，對周圍正常生產生活的干擾較小。正是因為頂管施工技術所具有的這些技術優勢，使得頂管施工技術在現代城市市政工程的各種管線工程項目中的應用非常普遍。但是，相比傳統基于開挖的管道鋪設技術，頂管施工的技術相對復雜，對工程人員的專業知識要求較高，且需要非常精確的地質與水文數據。在市政工程地下項目施工過程中，頂管頂進的路線有可能是直線，也有可能是曲線。但無論如何，頂進的管道必須要按照預先設置的路線前進，不能偏離過大。

3 市政工程中大口徑頂管施工容易出現的漏洞

3.1 頂力不足

在市政工程地下項目中，受到復雜地面建筑的影響，頂管的距離一般會較長，此時就很容易出現頂力不足的問題。在頂管施工過程中，所需頂力是隨著頂管的不斷頂進而逐漸加大的，因此對頂進設備的頂力要求較大。為了避免在施工過程中出現頂管頂力不足的問題，可以采用兩個方法降低對頂力的需求。首先，降低管道行進阻力。在管道頂進過程中，利用頂進管線與周圍土體的空隙，一般為3 cm左右，通過在管道外圍施加壓力的方法注入減阻泥漿，降低管道的行進阻力，間接地減小對頂力的需求。其次，對于大口徑長距離的頂管施工，可以通過在管線中間設置中繼站的方式降低對頂力的需求。

3.2 靠背強度不足

在頂管施工的過程中，頂進設備向外輸出巨大的頂力同時，大口徑長距離頂管工程的后座必須要同時承受巨大的反推力，即頂進力的反作用力。通常情況下，按照管道的口徑和頂管施工的距離，可以預測出后座承受的推力數值。但是，在施工過程中，頂進設備的頂力難以保證是十分平穩地施加到管道中，此時后座就很可能要承受頂進設備突然產生的爆發力。這樣就很有可能造成頂進設備受損，給施工單位帶來經濟損失的同時，影響工程質量和工程進度。為此，必須要在頂進設備安裝的過程中，預估可能出現的極限推力，加頂管設備的靠背強度，避免出現推力不足的問題。

4 市政工程施工中大口徑頂管技術應用要點

頂管施工技術使市政地下工程的應用十分廣泛，但是其施工技術相對復雜，施工過程中一定要注意掌握施工要點，提高施工技術水平，確保施工質量，提升市政工程的整體質量水平。

4.1 掌握技術應用要點

市政工程是一項十分復雜的工程，在市政工程中應用頂管施工技術，首先要做的就是深入學習和分析有關于頂管施工的各項技術，充分掌握頂管施工的技術要領，按照預定的施工總體規劃，科學合理地制定頂管施工方案。目前，雖然頂管施工技術已經較為成熟，但是仍然需要根據具體的施工環境，明確頂管施工過程中的各項具體操作，堅決杜絕不按照實際情況制定施工方案，而盲目依據經驗施工的情況發生。

4.2 落實現場勘查工作

頂管施工的技術復雜程度高，施工過程中隨時可能出現各種突發情況。為此，施工單位必須嚴格落實施工現場勘查工作，這是保證工程質量的基礎條件。特別是在大口徑長距離頂管施工的過程中，必須要隨時根據現場勘查情況調整施工方案。筆者結合自身工作實際，認為需要從以下幾個方面強化頂管施工的現象勘查工作。首先，要對施工現場進行精確測量，基于現場勘查結果，規劃頂管管道位置，而且施工之前要及時清理影響施工的雜物。其次，勘查頂管施工涉及的路面交通狀況，及時掌握施工沿線的交通情況，聯合相關部門在必要的時候減小地面交通壓力，為頂管施工創造良好的施工條件。最后，勘查施工沿線的地質和水文條件，市政工程中尤其要注意對各種地下管線的勘查，例如地下電纜、給排水管道等。此外，還要對頂管施工現場的地上建筑物構造進行勘查，確保施工期間的地上建筑物安全。

4.3 規范頂管技術運用

頂管施工技術的規范性對于提升市政工程質量是至關重要的。只要按照操作規范嚴格落實施工技術要求，才能確保工程施工的規范性。在市政工程頂管施工，要落實的技術規范主要包括以下幾點。第一，科學合理地勘查施工現場的基礎上，確定施工技術，確保頂管施工技術與市政工程建設能夠嚴密配合；第二，施工過程中，密切監測城市地下水位的變化情況，對突發情況要做好預案；第三，做好頂管施工的準備工作，對頂進設備的頂力和管材承受的推力要有充分的準備，避免在施工過程中出現頂力不足和推力不足的現象。

5 結語

頂管施工技術無需開挖即可實現管道的埋入，與傳統基于開挖的管道鋪設相比，具有顯著的技術優勢，在當前市政工程建設中有著十分廣泛的應用。但是，在應用大口徑長距離頂管施工技術的過程中，必須要充分掌握技術原理，落實相關技術要求，保證工程建設質量。