市政道路排水工程污水管頂管施工探究

文/王勇 湖南順天建設(shè)集團(tuán)有限公司 湖南長(zhǎng)沙 410000

污水管頂管施工技術(shù)作為一種較新型施工方法，在降低市政道路排水工程施工難度上可發(fā)揮有效功用，能夠減縮工程工期，保證安全和質(zhì)量。

1、市政排水工程污水管頂管施工技術(shù)概述

1.1 原理與方式

頂管施工技術(shù)是目前排水工程建設(shè)與改造中常用的一種非開挖施工技術(shù)。此技術(shù)最大的優(yōu)越性就是不需全管段開挖地面，只需在檢查井位置挖工作井和接收井，便可通過施工設(shè)備將管道按設(shè)計(jì)要求敷設(shè)到位。此技術(shù)中，把污水管道壓入地層的工作動(dòng)力來源于千斤頂油缸，污水排水管在千斤頂作用下跟隨著頂管機(jī)頭壓入地質(zhì)層，完成管段的敷設(shè)。

1.2 施工工藝種類

在國(guó)內(nèi)，污水管頂管施工的兩種主要方式是手掘式與機(jī)械式兩種頂管施工方式。對(duì)于靠人在帶刃腳的機(jī)頭內(nèi)挖土的頂管方式稱為手掘式。在推進(jìn)管前的鋼制殼體內(nèi)安裝掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行挖土作業(yè)的方式稱為機(jī)械式。手掘式頂管適應(yīng)于管徑800～2400mm內(nèi)徑的管道，人工作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全風(fēng)險(xiǎn)大，施工進(jìn)度慢。而機(jī)械式頂管機(jī)械化程度較高，可根據(jù)管道管徑選用不同機(jī)頭，使用范圍廣，頂進(jìn)速度快。以上兩種頂管施工方法以機(jī)械式頂管方式使用較多，而機(jī)械式頂管以泥水平衡頂管法運(yùn)用最為廣泛。。

2、市政道路排水工程污水管頂管施工中存在一些問題種類

2.1 施工方

施工方問題可從施工人員和施工企業(yè)來分析。由于頂管施工屬非開挖施工，地下情況復(fù)雜多變，不可預(yù)見因素多，需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題，專業(yè)性較強(qiáng)。頂管施工要求施工技術(shù)人員和勞務(wù)作業(yè)人員有較豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，能及時(shí)處理常見性問題。而現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)頂管施工中，一些施工人員專業(yè)技術(shù)水平有待提高，施工盲目性大，存在一定的安全和質(zhì)量隱患。而施工企業(yè)對(duì)施工一線管控不到位，技術(shù)培訓(xùn)和應(yīng)急管控措施基本沒有落實(shí)。

2.2 施工操作技術(shù)

污水管頂管施工兩個(gè)重要的工作過程分別是工作坑接收坑的開挖與建造、管道頂進(jìn)施工。由于全過程的地下施工，總會(huì)有一些自然地質(zhì)或人為原因?qū)е碌氖┕ぜ夹g(shù)難題出現(xiàn)，如地下水難以控制、孤石或地下管道障礙、流砂粉土地層等。如對(duì)這類問題處理不當(dāng)，將造成工程投資大幅增加、工期延誤等。

2.3 施工誤差

給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（GB50268-2008）對(duì)污水管管道施工質(zhì)量做出了明確要求。頂管頂進(jìn)過程中，受地質(zhì)不均等諸多因素影響，糾偏多且過程復(fù)雜、操控準(zhǔn)確性難以保證，施工貫通后管道水平軸線和內(nèi)底高程偏差滿足規(guī)范要求有難度。

3、污水管頂管施工技術(shù)的施工要點(diǎn)

3.1 市政道路排水工程污水管頂管施工前的兩個(gè)準(zhǔn)備工作

3.1.1 施工場(chǎng)地勘探與施工方案優(yōu)化

頂管施工開始前，工作人員除了熟悉設(shè)計(jì)文件和地勘資料外，必須實(shí)地勘探現(xiàn)場(chǎng)水文地質(zhì)情況，核對(duì)地勘資料的準(zhǔn)確性。同時(shí)根據(jù)建設(shè)單位提供的地下管線布置圖，逐一坑探落實(shí)，查明是否遺漏，必要時(shí)可求助城市規(guī)劃部門、城建檔案館和地下管線產(chǎn)權(quán)單位，向他們求取場(chǎng)地地下管網(wǎng)的相關(guān)資料。只有全面了解場(chǎng)地地下情況，才能保證污水管頂管施工工程方案的針對(duì)性，進(jìn)而保障工程項(xiàng)目的穩(wěn)定有序進(jìn)行。設(shè)計(jì)單位或技術(shù)管理部門編制工程圖紙時(shí)，應(yīng)對(duì)工程的全部情況進(jìn)行清楚標(biāo)注，如尺寸、埋設(shè)深度等，且這些內(nèi)容的制定應(yīng)在實(shí)地勘察結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行[1]。

3.1.2 安裝設(shè)備、設(shè)施

頂管施工中配備的起重設(shè)備主要有兩類：汽車吊和龍門吊。一般情況下，龍門吊安裝之前可臨時(shí)性利用汽車吊完成垂直運(yùn)輸任務(wù)。而在龍門吊的安裝完成之后，大部分工作便會(huì)由龍門吊接手，如設(shè)備裝卸、頂進(jìn)管頂鐵安裝、垂直運(yùn)輸物料等。龍門吊可提升設(shè)施安裝速率，加快物料的運(yùn)輸速度，是一種經(jīng)濟(jì)有效的垂直運(yùn)輸設(shè)備。導(dǎo)軌是污水管頂管工程安裝在工作坑內(nèi)為頂管管段出洞時(shí)提供導(dǎo)向基準(zhǔn)的設(shè)備，導(dǎo)軌本身需具備一定的剛度、耐磨等特性，能承受管道自重和摩擦力。導(dǎo)軌一般用鋼質(zhì)材料如角鋼、槽鋼制作，固定在鋼筋混凝土梁體基座上。

3.2 污水管頂管施工過程解析

3.2.1 井位確定與頂管線路設(shè)計(jì)

施工設(shè)備特點(diǎn)與施工環(huán)境會(huì)對(duì)頂進(jìn)距離產(chǎn)生一定影響。工作坑造價(jià)較高，基于節(jié)省施工成本的考慮，工作坑一般考慮雙向頂進(jìn)。在頂進(jìn)線路設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分考慮頂管的施工環(huán)境，應(yīng)避開其中的障礙物，如環(huán)境周圍的樹木、建筑物、土地等，這樣做可為后續(xù)的對(duì)井作業(yè)檢查工作帶來極大便捷性[2]。

3.2.2 頂管出洞與位置糾正

頂管出洞是頂管施工的重要步驟之一。開始頂進(jìn)前必須確認(rèn)是否具備施工條件，首先應(yīng)對(duì)全部設(shè)備進(jìn)行檢查和試運(yùn)行，再則應(yīng)檢查頂管機(jī)頭在導(dǎo)軌上中心線、坡度和高程是否符合設(shè)計(jì)要求，最后應(yīng)檢查防止地下水由洞口進(jìn)入工作井的措施是否到位。為預(yù)防頂管出洞后，管道發(fā)生傾斜低頭現(xiàn)象，洞口拆除后立即將機(jī)頭頂入土層，并在調(diào)零后的機(jī)頭下方井壁上放置一定的支撐物，將機(jī)頭和前3～5節(jié)管連成一體。若在施工中出現(xiàn)下跌，則可利用主頂油缸實(shí)施糾正。管道出洞前的初始角設(shè)定也會(huì)對(duì)下跌現(xiàn)象產(chǎn)生積極的預(yù)防作用。

3.2.3 頂進(jìn)過程中的主要減阻措施

在管道頂進(jìn)過程中，摩擦阻力隨著頂進(jìn)長(zhǎng)度的增大而增加。要降低摩阻力常采用管節(jié)外表面融蠟或觸變泥漿技術(shù)來降低摩擦系數(shù)的大小。頂管工程一般采用壓注膨潤(rùn)土泥漿減阻的方式。頂管注漿的方法有：頂管機(jī)頭切削刀盤注漿、非進(jìn)人管道的注漿管注漿和進(jìn)人管道的人工注漿。在頂進(jìn)過程中，應(yīng)盡可能保證漿液均勻包裹管道形成泥漿潤(rùn)滑套，同時(shí)通過試驗(yàn)結(jié)合經(jīng)驗(yàn)確定注漿壓力、漿液濃度和注漿，確保潤(rùn)滑減阻效果。

3.2.4 測(cè)量與糾偏頂管

頂進(jìn)過程中由于土質(zhì)不均、設(shè)備和管道安裝偏差、操作技術(shù)等主客觀原因，頂進(jìn)管道管壁和機(jī)頭的受力狀態(tài)始終處于不平衡狀態(tài)，導(dǎo)致頂進(jìn)過程中管道出現(xiàn)上下左右擺動(dòng)前進(jìn)狀態(tài)，偏離了設(shè)計(jì)位置。為保證管道頂進(jìn)安裝后達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，在頂進(jìn)過程中應(yīng)采取“勤測(cè)量、勤糾偏、多微調(diào)”的操作方法。在頂管頂進(jìn)過程中，管道總是沿著最前端的機(jī)頭或管節(jié)所走的軌跡前進(jìn)。首節(jié)管起導(dǎo)向作用，首節(jié)管頂進(jìn)時(shí)出現(xiàn)偏差，應(yīng)立即進(jìn)行糾偏，這樣才能確保整個(gè)頂進(jìn)管道段不發(fā)生偏移。在利用激光導(dǎo)向定位系統(tǒng)測(cè)量頂管高程、位置或進(jìn)行偏差糾正時(shí)應(yīng)做好頂進(jìn)記錄，連續(xù)作業(yè)小組間保持良好的工作交接。在頂進(jìn)組工作時(shí)，可以千金頂組的方式來糾偏，糾偏數(shù)據(jù)應(yīng)為四組，若管道向左偏，則左方增加頂力，反之一樣，若兩邊都發(fā)生偏移，則對(duì)差距較大的一邊進(jìn)行修正。修正偏差工作應(yīng)以一個(gè)較小角度開始，在過程中逐步增加角度，慢慢調(diào)整糾正角度[3]。

3.2.5 處理施工障礙物

頂管施工前，施工技術(shù)人員需要準(zhǔn)確研讀地勘資料，掌握地下土層基本分布情況。但地質(zhì)勘探鉆探孔很小，且相鄰鉆孔會(huì)相隔一定距離，施工人員并不能通過地勘資料掌握地下全面真實(shí)情況，因此在頂進(jìn)施工中遇到地下障礙物要果斷處理。孤石是施工中可能會(huì)出現(xiàn)的一種障礙物，對(duì)其的處理可采取破巖法。破巖井的設(shè)定應(yīng)依照孤石大小來確定。若在施工中發(fā)現(xiàn)風(fēng)化地層，且其風(fēng)化程度較深、時(shí)間較長(zhǎng)，便可使用大開挖法或支護(hù)開挖法。

結(jié)語：

我國(guó)污水管頂管施工技術(shù)隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展也在不斷被改進(jìn)，污水管頂管施工人員應(yīng)吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷引入先進(jìn)施工設(shè)備與施工方式，進(jìn)而提升自身與國(guó)家整體的市政道路排水工程建設(shè)水平。