長距離頂管施工技術的應用分析

任宇寧 師 煜

（中交第四公路工程局有限公司，北京 100022）

0 前言

目前，長距離頂管施工技術在我國社會生活的許多方面都得到了廣泛的應用，該技術具有噪聲少、影響低等多種優(yōu)勢。該文從該技術的特點以及不足入手，分析了其應用過程中的影響因素，最后結合工程實例對其有效應用進行了探討，希望可以為技術推廣應用提供一定的幫助。

1 長距離頂管施工技術的優(yōu)缺點及施工問題

1.1 長距離頂管施工技術

當前階段，長距離頂管施工技術在我國沿海經濟發(fā)達地區(qū)的應用較為廣泛，具體應用領域包括城市排水系統(tǒng)、天然氣石油管道和通信電纜等。在實際應用的過程中，比較常見的技術類型包括以下幾種：

其一，水平螺旋鉆進技術。該技術是長距離頂管施工中比較重要的技術形式之一，常見于排水施工領域。該技術的優(yōu)勢在于最大程度地減弱了施工操作對地表造成的影響，降低了土層破壞現(xiàn)象發(fā)生的概率。水平螺旋鉆進技術比較適用于小口徑的排水管道，在施工中能夠有效地維持管道頂進的方向，降低施工操作對管道方向的影響，保證管道位置的精確性。在具體施工中，主要利用螺旋鉆桿將鋼管推入預留的井內。

其二，進出洞技術。在市政給排水工程中，要對進出洞的質量進行有效的控制，避免對洞口土體造成較大的擾動，影響到進出洞的穩(wěn)定性。在此基礎上，借助主頂油缸、管道間以及中繼間的推力將工具管從井內穿過土層直到境內吊起的頂管技術完成作業(yè)。

其三，注漿工藝。在注漿操作中，關鍵在于注漿的配置，尤其需要對含水量以及配合比進行嚴格控制，保證注漿的均勻性和穩(wěn)定性，如此才能保證注漿工藝的順利實施，促進施工質量的提升。

其四，管節(jié)止轉技術。對止轉操作中的旋轉控制方式進行嚴格糾正，貫徹制定科學合理的止轉規(guī)范要求，針對技術實施過程中可能出現(xiàn)的偏位問題制定科學可行的糾正措施，以此保證管節(jié)止轉技術的實施效果。

1.2 長距離頂管施工技術的優(yōu)勢和不足

長距離頂管施工技術也被稱為非開挖管道敷設技術，顧名思義，即在不需要挖開表層的情況下就能夠完成管道的敷設，使其穿越一些復雜的地形和低端，不僅降低了施工的難度，同時也減少的成本。此外，長距離頂管施工技術對施工點周邊環(huán)境的影響很低，基本上不會造成環(huán)境污染。總的來講，長距離頂管施工技術是一項綜合效益較強的技術類型。目前，長距離頂管施工技術在社會建設許多領域都的動了應用，如城市道路建設、城市給排水工程建設等。在具體施工的過程中，頂管施工產生的噪聲很小，不會對人們的正常生活工作造成影響。除了以上優(yōu)勢外，長距離頂管施工也存在一定的缺陷，如施工前需要對施工點地質條件和水文環(huán)境進行詳細的調查分析，且施工難度較高、可操作性不強。

1.3 長距離頂管施工中存在的問題分析

在使用長距離頂管施工技術開展施工作業(yè)的過程中，需要考慮到多方面因素的影響，如管徑長度、頂進機械、環(huán)境條件等，這些因素都有可能會對施工效果造成損害。具體來講，需要特別注意以下幾個方面的問題：首先，頂力力量的分析。在長距離頂管施工中，頂力需要注意的點很多，只有保證具有足夠的力，才能推動施工作業(yè)的順利實施。一般情況下，頂力會隨著頂管長度的增加而提升，施工所需的頂力很大，因此需要使用人員對施工操作技術進行不斷改善，同時對工程地基情況進行掌握，選擇合適的施工方法，保證施工作業(yè)的有效開展。其次，頂進方向失控。長距離頂管施工中管軸線是需要時刻關注的一個點，為了保證頂進方向正確，需要不斷對管軸線進行調整。對此，施工人員需要依據(jù)不同的方式對頂管施工方向進行控制，因為管軸線有時候是曲線，有時候則是直線。為了達到以上目的，在施工中要對持續(xù)對施工方向進行測量，通過反復測量及時發(fā)現(xiàn)方向偏差并調整。最后，塌方。塌方問題常常發(fā)生在軟土地基地段，這種問題一旦發(fā)生除了會對施工進度造成影響外，還會帶來嚴重的經濟損失。因此在長距離頂管施工中，必須積極采用各類保障施工技術，避免此類問題的發(fā)生。

2 長距離頂管施工的影響因素分析

2.1 頂管構造

在長距離頂管施工中，頂管構造是需要重點關注的一個因素，它會對施工后期難度以及工程整體安定性造成影響，如果構造不合理之處，甚至會導致管道滲漏的現(xiàn)象發(fā)生。以市政給排水工程長距離頂管施工為例，在頂管構造上，要采用F式的柔性接口對管道進行連接，并使用雙橡膠圈進行密封或是采用剛性焊接的方式，以此避免滲漏問題的出現(xiàn)。

2.2 管體質量

管體質量對施工整體質量的影響十分顯著，為了保證管體的質量，施工單位必須根據(jù)工程施工的特點以及管體所處的環(huán)境采用一定的保護措施。例如在市政給排水工程中，可以通過混凝土澆筑的方式形成頂管管道，避免管道腐蝕問題的發(fā)生，還能夠管道提供安全保護，提升其使用壽命。同時，管體質量還可以指管道能夠承受內部壓力和外部荷載的能力，保證管體質量，可以避免出現(xiàn)管道爆裂的情況。

2.3 施工技術因素

施工技術影響長距離頂管施工的主要因素包括推力、摩擦力、測量精度度等。如在長距離頂管施工中，由于推進的距離較長，因此必須使推進裝置提供的推力滿足要求，如果推力不足，很容易出現(xiàn)阻力過大無法正常推進的現(xiàn)象。再如，管材和土體之間的摩擦力也會對頂管推進產生阻礙，因此頂管管材的選擇必須慎重。通常情況下應盡量選用鋼管進行長距離頂管施工，因此鋼管和土層之間的摩擦力較小，可以降低頂管推進的難度。此外，保證測量的精確度是提升長距離頂管施工質量的有效措施。

3 長距離頂管施工技術的具體應用

3.1工程案例

某市一水廠的引水管道需要穿越當?shù)氐囊粭l河，在工程設計中決定采用鋼管頂管，穿河頂管的頂進長度為642 m，管道覆土厚度為4 m～21.9 m。河寬為77 m，最大深度為5 m，地下水水位和地表的距離為2 m～3 m。頂管穿越的土層主要為黏土土質，包括少量砂姜石。

3.2 施工過程

首先，管道掘進采用泥水平衡掘進機進行施工，在含有砂姜石的地段，需要在掘進機的刀盤上安裝特制的貝殼刀，同時選擇材質強度較高的合金刀具安裝在刀盤上。在頂進出土的過程中，將泥水直接輸送到管道外的泥漿場。

其次，為了保證頂進施工方向的精確性，采用高功率的激光經緯儀為管道頂進進行導向。同時，在頂進前和頂進過程中，使用風管對管道內進行強制抽排通風，保證管道內部空氣清潔，提升測量的通視效果，提高測量精度。此外，在整個頂進過程中，技術人員要不斷對頂管軸線和高程進行核對，保證頂進施工的精確度。

再次，由于頂管需要穿過河流，因此如果在施工中控制不當很可能會對河道和河堤產生破壞，引發(fā)塌方現(xiàn)象。為了避免此類問題的發(fā)生，必須采取一定的防范措施：其一，在頂進施工前結合覆土深度和地下水壓力對每段距離的進水壓力和泥倉土壓力值進行計算，據(jù)此對掘進機的參數(shù)進行合理設置。其二，將掘進機的和鋼管的外徑控制在2 cm以內，同步開展注漿。其三，在頂進施工完成后要及時利用水泥漿液對觸變漿液進行置換，提高周邊土體的穩(wěn)定性。

最后，中繼間的使用。結合摩擦力計算結果來看，達到了12 000 kN，已經超過了工作井的最大承受力6500 kN，對此，在管道100 m和300 m的位置分別設置了中繼間。

本次工程此長管道頂進施工共耗費了45天的時間，在整個施工作業(yè)中，管道軸線和標高的偏差都控制在3 cm以內，且未出現(xiàn)土體坍塌的現(xiàn)象，同時河流河床受到的影響也微乎其微。

3.3 長距離頂管施工的控制要點分析

首先，對排土方式進行合理的選擇。排土方式選擇的合理性會對長距離頂管施工的效率以及管道頂進推力的大小造成影響，因此在施工開始前，施工人員要結合現(xiàn)場土質情況和頂管管徑對掘進方式進行合理選擇，在此基礎上確定與之相適應的排土方式。例如，頂管的管徑較小，則可以選擇泥水平衡掘進方式，據(jù)此選擇泥水輸送的排土方式。

其次，對測量精度進行嚴格控制。在長距離頂管施工中，測量工作十分重要，其直接影響著管道頂進施工方向的精確性。因此工程人員必須采用接力測量的方式保證測量工作的持續(xù)性，實現(xiàn)對管道頂進方向的動態(tài)控制，使管道軸線和標高都處于標準的范圍內，以此保證頂進管道的精度。

再次，防止管道周邊土體坍塌現(xiàn)象。工程采用頂管掘進機進行施工，由于其比頂進管道稍大，因此在頂進施工中，必須采取一定的防控措施避免管道外壁土體出現(xiàn)坍塌。尤其需要注意掘進面土體平衡的控制，因為一旦出現(xiàn)平衡失控，很容易引發(fā)地面隆起或是塌陷問題，對施工作業(yè)的正常推進造成影響。為了避免以上問題，可以采取以下措施：首先，及時進行同步注漿和管道后續(xù)跟進補漿，對管道外壁空隙進行填充。其次對泥土倉內的各項參數(shù)進行精確的計算和控制，同時保證出土量和管道進尺量的平衡。

最后，做好觸變泥漿減阻工作。在長距離頂管施工中，針對其中存在的各類影響因素，必須采取有效的措施對它們進行控制，最大程度地降低或是消除其對施工作業(yè)帶來的不利影響。例如，針對頂管管壁四周產生的摩擦力，可以在管道外壁注入觸變泥漿形成厚度合理的泥漿套，使管道包裹在泥漿套內，這樣可以有效地降低管道頂進過程中受到的摩擦阻力。

4 結語

綜上所述，長距離頂管施工技術具備的各項優(yōu)勢使其在許多領域的工程建設中得到了廣泛的應用。該文詳細介紹了該技術的形式、優(yōu)點和不足，詳細分析了施工中可能出現(xiàn)的各類問題，結合工程實際對技術實施的具體過程進行了闡述，在此基礎上指出了技術控制的要點，實現(xiàn)了技術的有效應用。