談市政給排水施工中頂管技術的應用

王慶影 裴蕾

摘 要：頂管技術是屬于非開挖技術的一種，非開挖的意思就是利用安全和經濟的方法來進行施工，少挖和盡量不開挖來替換或者進行打下管道的鋪設。本文主要對市政工程中頂管施工工藝進行了分析探討。

關鍵詞：市政工程;市政排水;頂管技術

1 頂管在市政排水施工中的特點

頂管施工又稱為非開挖管道敷設技術，它的特點是不用挖開地面層就可以直接穿越地面構筑物和地下管線、公路、鐵路等，和開挖技術相比，非開完技術的投資和工期都將節省很多。除此之外，頂管施工技術在市政排水施工過程中，可以大大降低噪音、減少粉塵，降低對環境的污染和對空氣的破壞，是一項真正的無污染，高效率施工技術。

2 頂管施工的基本原理

頂管施工就是借助于主頂油缸以及中繼間的頂進力，把工具管或頂管掘進機從工作坑內穿過土層一直頂進到接收坑內吊起。與此同時，把緊隨在工具管或掘進機后的管道埋設在兩個工作坑之間。在頂管施工中主要有三種工作面平衡理論：氣壓、土壓和泥水平衡理論。本文主要介紹泥水平衡頂管工法。泥水平衡頂管的工作原理：通常把用水力切削泥土，采用機械切削泥土而采用水力輸送棄土，同時有的利用泥水壓力來平衡地下水壓力和土壓力的這一類頂管形式都稱為泥水平衡頂管施工。在泥水平衡頂管施工中，要使挖掘面上保持穩定，就必須在泥水倉中充滿一定壓力的泥水，泥水在挖掘面上可以形成一層不透水的泥膜，以阻止泥水向挖掘面里滲透。同時，該泥水本身又有一定的壓力，因此它就可以用來平衡地下水壓力和土壓力，這就是泥水平衡頂管最基本的原理。

3 施工過程的技術要求

頂管在粘性土或砂性土層且無地下水影響時，宜采用手掘式或機械挖掘式頂管法;當土質為砂礫土時，可采用具有支撐的工具管線注漿加固土層的措施。本工程為濕陷性黃土，采用手掘式頂管法。

3.1 工作井

工作井選擇離配電源和水源較近的地方，槽段的開挖和工作坑應滿足設計和（GB50268—97）《給水排水管道工程施工及驗收規范》的規定。

3.2 設備的安裝

導軌應選用鋼質材料制作，兩導軌順直、平行、等高，其縱坡應與管道設計坡度一致。

3.3 下管

下管前，先嚴格檢查管材，齡期未到、強度不夠及有明顯缺陷的不合格管材的嚴禁使用。第一節管下到導軌上時，應測量管的中線及前后端管底高程，以校核導軌安裝的準確性。要安裝護口鐵或弧形頂鐵保護管口，以防止管周被破損。

3.4 頂進

頂時前應對全部設備進行檢查并經過試運轉，頂進的方法應滿足設計要求及《給水排水管道工程施工及驗收規范》（GB50268-97）的規定。當第一根管子下到導軌就位后，應檢查管子中線，管內底前后高程，確認無誤后方可頂進。頂進中應勤測、勤檢、防止管中線偏差;如發生偏差應及時糾偏，頂進第一管端20～30cm時，應對中心線及其高程測量一次，在正常頂進中，每頂進50～100cm，測量一次，當頂管段頂完時，應重測一次;每個接口測1點，有錯口時測2點。頂鋼筋混凝土管時，管兩端接口處應加襯墊;防止頂進中錯口，應安裝內脹圈。頂管時三班制不停施工，當頂管前方發生塌方或遇障礙或后背傾斜和嚴重變形，或頂鐵有扭曲跡象;管位偏差過大校正無效、較預計增大，超過管口承受能力時，應停止頂進。鋼筋混凝土頂管后，及時灌注兩端管下混凝土基礎和勾填管縫。頂管完成后的工作坑應及時進行下步工序，經檢驗后及時按有關規定進行回填。

4 市政給排水施工中頂管技術的應用

4.1 選擇頂進管材料

4.1.1 選擇頂進管直徑

首先要根據工程的性質、來確定內徑，當確定好了內徑之后，再來選擇頂進管的直徑，要根據頂進管的載荷來確定砼管的配筋和壁厚，最后才能確定頂進管的外徑。一般的頂進管內徑不小于500毫米。

4.1.2 選擇`頂進管長度

頂進管的長度對整個施工中的可控性和經濟性有著重大影響。在直線推頂的時候，使用長管可以減少拼裝頂管的次數，取得很好的效果，但隨著頂管長度的不斷增加，一旦偏離了原來預定路線，就會使恢復路線更加困難。在建造頂壓坑時，挖坑、支護和回填的費用也會隨之增加。

4.2 頂管施工技術分析

4.2.1 頂管井設計

頂管井分工作井與接收井兩種，頂管井的建造結構有很多種類，一般使用鋼筋混凝土結構。工作井的結構形式通常有單孔井和單排孔井。前者形狀有圓形、正方形、矩形等，后者則大多為矩形，它們的結構受力性能由高至低依次為圓形——正方形——矩形。結構布置時，可在井內設置內支撐，改善結構受力。在建造過程中，工作井按雙向頂進設計，與接收井間隔布置，間距與設計檢查井間距一致，施工完畢，在工作井和接收井的位置上按設計要求做檢查井。

4.2.2 頂管施工工序

穿墻前注漿止水處理：頂管工作井穿墻洞口前方應采用壓漿止水處理。注漿材料用石灰、水泥、粘土攪拌成漿液，注漿液與自然土混合，洞口攪拌范圍在4×4m處，以保證工具頭順利成功出洞。漿液配合比石灰：水泥：粘土=2：l：3，注入的漿液與自然土固結后既能讓工具頭順利穿墻又能起止水和擋土的作用。

穿墻：打開穿墻悶板將工具管頂出井外，并安裝穿墻止水裝置，主要技術施工措施如下：

①穿墻管內填夯壓密實的紙筋粘土或低強度水泥粘土拌和土，以起到臨時性阻水擋土作用;

②為確保穿墻孔外側一定范圍內土體基本穩定并有足夠強度，工作井工具管穿墻前對穿墻管外側采取注漿固結措施;

③穿墻前對可能出現的問題進行分析并制定相應處理措施;

頂管出洞：頂管出洞是頂管作業中一個很值得注意的問題，頂管出洞，即頂管機和第一節管子從工作井中破出洞口封門進入土中。開始正常項管前的過程，是頂管技術中的關鍵工序，也是容易發生事故的工序。為防止管線出現偏斜，應采取工具管調零，在工具管下的井壁上加設支撐，工具管出洞前預先設定一個初始角彌補下跌等措施。

注漿減阻：在頂管施工中還有一個重要的技術措施就是通過壓注觸變泥漿填充管道周圍的空隙，形成一道泥漿保護套，起到支撐地層，減少地面沉降，減少頂進阻力的作用。注漿減阻適于長距離頂管施工。在施工中，首先對頂管機頭尾部壓漿，并與頂進工作同步，然后在中續間和混凝土管道的適當位置進行跟蹤補漿，以補充在頂進中的泥漿損失。

頂進偏差的校正：頂進過程中發現管位偏差10mm左右，即應進行校正。糾偏校正應緩慢進行，使管子逐漸復位，不得猛糾硬調。糾偏是指機頭偏離設計軸線后，利用設置在后部的糾偏千斤頂組，改變機頭端面的方向，減少偏差，使管道沿設計軸線頂進。如果同時有高程和方向偏差，則應先糾正偏差大的一邊。糾偏應做到在頂進中采用小角度分級逐步進行，勤調微糾。當頂管機頭發生旋轉時，可采取在管內的相反方向增加壓重塊或在中間站提供旋轉糾正力矩等方法糾正。

5 結束語

綜上所述，頂管技術從根本上改變了城市給排水工程施工破損路面的現象，大大保護了城市的環境和交通暢通性，可極大滿足城市發展對給排水工程的要求。

參考文獻

[1]王小超.市政道路污水管頂管施工[J].鐵道建設，2012.

[2]鄒卓彥.市政工程頂管施工關鍵技術應用分析[J].建筑學研究前沿（英文版），2012.