頂管施工技術在城市給水管道施工中應用

張培珠

（太原市市政公共設施管理處，山西太原 030002）

在現代化城市建設進程中，給水管道的建設范圍及規模不斷擴張，對頂管施工技術的標準要求也隨之提高。對此，本文論述了頂管施工的基本概念，介紹了頂管施工技術在城市給水管道施工中的應用要點，最后提出相應的改進措施。

1 頂管施工的基本概念

頂管法即非開挖管道敷設技術。在實際施工過程中，要嚴格參照設計方案，在管道沿線恰當位置設置工作井和接收井，并在工作井內配置強穩固性的后座。使用起吊運輸設備，將油壓千斤頂、預頂進鋼管或混凝土管等送至指定地點。按照操作規程連接照明線路、泥漿管與輸油管，緩慢推進油壓千斤頂，且依靠壓漿系統的助推力，確保泥漿管在管套中的順暢滑行。使用激光經緯儀精確測量頂管方位，結合施工需求，調整頂管位置，確保鋼管和混凝土管頂進接收井內。

頂管施工的特點集中體現在如下幾方面：①施工作業集中于地下環境，且施工范圍有限，不會對地面交通造成干擾。②施工作業的振動效應較小，噪音分貝較低，不會對周圍居民的生產生活造成過大的影響。③施工作業以點為主，空間占用率較低；④即便管道敷設深度在地下水位線以下，也可以正常施工。而且管道能夠穿越公路地基、建筑地基、河流湖泊以及綜合管線網絡，不涉及占地搬遷問題，這可以在很大程度上節約投資成本。

2 頂管施工技術在城市給水管道施工中的應用要點

2.1 積極落實施工前期準備工作，選擇適宜的施工方法

在正式施工前，深入場區進行環境勘察，全面了解場區的地質結構條件、地下水溫環境條件與自然環境條件等。根據環境勘察結果，編制完整性、合理性、可執行性的頂管施工方案。

通常來說，頂進作業多在工作坑水位降至基底下0.5~1.0m時進行。在開挖工作坑時，結合場區概況，配置完善的降水系統與排水系統。根據環境勘察結果，預先確定可能出現開挖面失穩、管道頂進方向偏差、頂進管道高程偏差等問題的點位。針對環境勘察中發現的大體積孤石、頂進路線中的斜巖面，要做好防護處理措施，避免頂進施工過程中出現作業面塌陷、空鼓及開裂等問題。

2.2 選擇適宜的頂進設備，開展設備安裝調試工作

頂進設備配置、安裝與調試也是至關重要的內容。相關人員要根據最大頂力要求，控制千斤頂的配置數量。在設備配置安裝完畢后進行調試。設備調試的重點內容如下所述：緩慢加大油缸壓力，檢查千斤頂是否存在功能異常現象；檢查輸油管路是否存在泄漏問題；推動管身，精確測量起推力。一般情況下，試頂以頂動管身為止。在試頂過程中，指定專人負責如實記錄各觀測點的變化情況。油泵開啟后，每當油壓升至5-10MPa/h，暫停機泵運作，靜置觀察，判斷其是否存在異常現象。若油泵存在異常現象，第一時間展開處理，優化機泵性能，提升整體施工效率。

2.3 頂管出洞

頂管出洞是頂管施工中極其重要的環節。頂管出洞時，要密切關注洞口土體與開挖面穩固性。在必要的情況下，采用注漿法對洞口土體實施加固處理，維護施工現場安全。頂管出洞頂進時，需嚴格控制油缸加壓頻率，如實記錄頂管的壓力參數值。若頂管壓力過大，使用工具管代替常規管節。如果采用機械開挖作業，盡量避免掘進機因自體重量過大出現穿墻下跌問題。在必要的情況下，鋪設延伸軌道，保證后續穿墻作業的正常運轉。

2.4 配置中繼間

中繼間是長距離和超長距離頂管施工的關鍵裝置。中繼間的核心原理如下所述：將整體頂進管道均勻分劃成不同節段，在各節段之間增設油缸，分段推進。由此削弱主千斤頂的壓力負荷，確保頂進深度達到標準要求。

結合施工需求與施工場區地質結構特征，精確計算頂進推力。采用適宜的焊接方式，對中繼間的外殼與頂進管道予以連接。從某種角度來說，焊接質量直接決定了整體頂管施工質量。為此，相關人員務必嚴格控制焊接質量，避免焊接點出現滲漏。

2.5 注漿作業

在頂管施工過程中，應用頻率較高的注漿材料主要包括膨潤土泥漿、有機高分子聚合物等。注漿的作用主要體現在如下兩方面：①潤滑作用。注漿后，漿液會在頂管與周圍土體間形成一層保護液膜，以減小摩擦力，減輕管道損耗；②填充作用。注漿漿液可以填充頂管與周圍土體的縫隙，改進穿管部位密實度；③固土作用。注漿漿液滲入周圍土體，可以起到加固土體，增強土體抗形變能力的作用。

3 頂管施工技術在城市給水管道施工中應用的注意事項

3.1 嚴格控制頂管內部環境

在頂管施工過程中，極易遇到淤泥質土層、垃場填土等有機物含量較高的土體。這些土體經過長期的厭氧發酵會釋放大量的有毒氣體，再加上施工空間密封性較強，能夠對施工人員的人身安全構成威脅。為此，在頂管施工中，應優選人工掘進除土方式，并積極做好有毒氣體檢測工作，維護施工現場安全。最后，嚴格督促施工人員佩戴防毒面罩，避免出現不必要的人身傷害。

3.2 加強對施工現場已有管線的保護

在頂管施工前，應做好施工場區已有管線的勘查工作，進一步明確工作井與接收井影響范圍，避免施工作業對原有管線造成損壞。在管線勘測過程中，相關人員可以到所屬地區城建檔案館調取管線資料，且與相關市政部門保持良好的溝通，避免頂管施工對電力管線、給排水管線、通信線纜以及供熱管線等造成損害。

在頂進前，精確計算各類管線的間隔距離，采取切實可行的管線保護措施，如加固穿越部位土體，增強土體結構穩固性；控制管線形變量；縮小頂管開挖面等。若現有條件不足以滿足管線保護需求，應及時向權屬部位申請協助，以防施工作業對周圍居民的生產生活造成不利影響。

3.3 頂進糾偏處理

在頂管頂進過程中，要深度考慮地質結構條件、土體穩固性與大體積孤石等主客觀影響的因素，盡可能的避免管道頂進方向偏差與頂管高程偏差等問題。相關人員要對各種已發生的偏差問題予以糾正和調整。通常來說，頂管施工中較為常見的糾偏方法主要包括超挖法、木杠支撐法、千斤頂支撐法等。

超挖法的核心原理如下所述：在偏離軸線的反方向超挖土方，依靠千斤頂的動力干預，促使管道朝相反方向偏移，以達到糾偏的目的。超挖法具有操作流程簡便化、適用性強等優勢特征，但糾偏量相對較小。

木杠支撐法適用于頂管軸線偏差超過2cm的工程。木杠支撐法的核心原理如下所述：將方木或圓木頂在管道偏移的相反方向的端位，而另一端頂在墊有鋼板或木板的開挖面土體上，使用千斤頂強制推擠木杠，在木杠可承載抗壓范圍內，增強支撐穩固性，達到糾偏的目的。

千斤頂支撐法與木杠支撐法的核心原理相似，但二者的主要差異在于千斤頂支撐法完全替換了木杠。此外，由于頂進作業會增加管道與土體的摩擦力，加大了工作井后背部位的壓力負荷。為此，相關人員需預先對后背部位土體進行加固處理，以免后背部位土體結構垮塌阻礙后續施工作業。

4 結束語

綜上所述，頂管施工具有影響范圍小，干擾程度輕，投資成本低等優勢特征，被廣泛應用于城市給水管道施工中。由于給水管道施工是一項綜合性、專業性與復雜性較強的工作，對頂管施工技術也提出了更高的標準要求。只有結合施工場區概況與現有條件，嚴格遵照標準規范進行操作，才能有效改進整體施工質量。