市政道路排水工程污水管頂管施工技術研究

（上海千年城市規劃工程設計股份有限公司河南分公司，河南 鄭州 450000）

0 引言

隨著城市建設規模日益擴大，各類基礎設施逐步完善，城市不斷擴張，地下管網、管線系統也愈加復雜。污水管網是城市基礎設施的重要組成部分，城市污水管網的發展規模是衡量城市基礎設施完善程度的重要標志之一。作為一種非開挖技術，頂管法在污水管網施工中的應用，可充分展現其優越性，無需開挖面層，就可以避免對城市建筑物、交通等造成不利影響[1]。

1 頂管法的基本原理

頂管施工技術是基于予力技術原理的基礎上發展而言，利用頂管機頭對頂進管材沿線巖石、土壤進行持續、不間斷地施加予力作用，以此切割、擾動土壤，促使土壤變形碎化并壓實土壤，從而形成土壓力，保證頂進管材的管外壁緊密結合周圍的土壤、巖石，且對已頂進管道持續擠壓，從而構成管網。作為一種綜合性較強的機械化施工工藝，頂管施工適應性顯著，可根據土層組成、土質條件以及施工條件等具體情況，選擇與其相適應的頂管設備及施工工藝。同時，根據不同材質、管徑規格和頂進軌跡等將頂管施工技術分為不同類型[2]，見表1。

表1 頂管法的類型

此外，頂管施工還具有連續性、不可逆轉性等特點。當一項頂管工程開始施工后，便無法隨意暫停，若停工時間過長，將大幅增加頂進失敗的概率。因此，在進行頂進施工中，如果頂管機出現問題，須及時找出故障原因并處理。

2 工程概況

某市政道路排水工程污水管道為區域內污水干管，采用頂管法進行施工。該路段處于3 條交通干道下方，車流量較大，在行車荷載的長期作用下，路基路面損壞問題較為嚴重。根據工程地質勘查結果顯示：該路段主要由填土、黃土狀粉土、砂層組成，地下水位埋深較深，水位周圍處于密實狀態。因此，施工中無須考慮沙土液化情況。頂管段主要工程量，見表2。

表2 頂管段主要工程量

3 市政道路排水工程污水管頂管施工技術要點

3.1 施工準備

施工前，為施工安全，可將防護圍欄設于工作井、接收井周圍。相比地面高度，工作井、接收井的上邊緣須略高一些，用于防止井內流入周圍泥水，或將排水溝、集水坑。頂管進出洞口是整個頂管施工的關鍵，事關頂管施工成敗。為此，在進出洞口20 m 距離以內，要做好預防措施，避免土體流失并保證進出洞口施工安全[3]。

3.2 頂管出洞

作為頂管施工的重要工序之一，頂管出洞是指頂管機和第一節管子由工作井中破出洞口封門向土內進入的過程，屬于頂管施工初期階段，也是最易產生事故的環節。

井內頂管機頭在管床就位，待調試正常后，須采用風鎬等工具，將洞口的磚墻鑿除，機頭由橡膠密封圈穿過直至頂進土內，此時將膨潤土泥漿注滿機頭和洞口的縫隙，保證管道潤滑，支護土體。一般情況下，為避免出洞口外土體產生坍塌事故，須加快出洞施工速度，保證施工質量。

由于該路段車流量較大，為保證通行安全，嚴禁采用爆破法，擬采用水平鉆抽芯工藝且以風鎬為輔破除巖石施工。在整個施工中，因支撐面不足，工具管出洞，極易造成工具管下跌情況，此時為避免管線偏斜，須將一道支撐設于工具管下面的井壁之上，以此來加大支撐力度[4]。

此外，該工程對施工操作人員的技術具有較高要求，出洞過程中，若土體未能全面包裹頂管機就會處于自由狀態，將大幅增加頂頭出洞主千斤頂的頂力，加之操作控制不當，很可能使頂頭及第一節管子與設計軸線出現偏離情況。此時，機頭將產生巨大反力，且土體無法起到導向約束作用，將很難修正管線偏差。為此，一定要做好出洞頂進監測工作，一般可采用激光經緯儀進行測量，從而保證管線位置準確。

3.3 管道頂進

管節拼裝完成，可以按照設計要求正常頂進管道。開始頂進時，先將總電源開關及分系統電源開關開啟，然后打開主油泵，待主頂系統進入頂進狀態后，將渣漿泵開啟，在這個過程中需要對泥漿輸送機和主頂千斤頂的速度進行適當調整，保證滿足頂進施工要求。待其進入平衡狀態后，就可以開啟壓漿系統，在整個頂進施工環節，要實時查看掘進機的狀態與施工情況，隨時微調千斤頂，避免偏差，做好機頭方向控制[5]。

3.4 注漿

機頭同步注漿和管道補漿是頂管注漿系統的2 種不同形式，根據施工設計要求，可以將4 只壓漿孔以環向均勻布設到頂管機尾部，用于隨時跟蹤觀察頂進注漿情況。并將3 只壓漿孔設于頂管機后面的3 根混凝土管節之上，其后每隔1 節管道設壓漿孔，根據施工具體情況確定壓實量和補壓漿次數。待完成頂管施工后，就可以通過水泥漿進行管外側觸變泥漿的置換，要求通過高速攪拌機均勻、連續注漿，可在0.05 MPa～0.1 MPa 控制注漿壓力。注漿結束后，要及時沖洗注漿管。

4 市政道路排水工程污水管頂管施工質量控制措施

在進行頂管法施工時，地下管道鋪設是最常見的一種暗挖法施工形式，在市政道路排水工程污水管網建設中得到了廣泛應用。通過頂管施工法，無須開挖路面，可減小對周邊環境的干擾。

4.1 頂管測量控制

該工程頂管測量距離小于150 m，可采用激光經緯儀控制頂管方向和高程。由于須在工作井內完成部分操作，在頂管施工中，很可能出現起始點或后視點位移情況。因此，必須定期做好檢查校對工作，一般為1 周一檢查，若發現過大偏差，應及時找出原因并采取措施修正。每完成一段頂管施工，需再次測量管道中心及高程，一般一個接口測量1 個點，錯口部位則須測量2 個點。頂管的允許偏差見表3[6]。

表3 頂管允許偏差

4.2 全過程沉降觀測

為了順利進行頂管施工，在進行工作井機接收井施工過程中，須隨時監測井邊坡位移情況，這也是保證頂管施工安全的關鍵工序。根據工程的實際情況，決定設4 個基準點構建完善的監控網，在進行基準點設置時，要全面考慮底層沉降問題。施工階段，每天觀測不少于1 次，且做好詳細記錄。待完成施工后，經觀測，20mm 為最大沉降變形限值，最大水平位移變形限值為工作井深度的4%。經計算，工作井沉降和水平位移值均可滿足規范要求。

4.3 頂管施工管理措施

“百年大計，質量第一”，頂管施工中質量是工程建設的保障。在進洞施工前，必須做好洞口處理工作，完善工作井排水系統并及時引出工作井內的水。同時，要嚴格按照圖紙要求，由相關施工人員負責調整施工技術參數，其他人員在未經批準的情況下，嚴禁隨意操作，避免出現超挖、欠挖等情況。在進行頂進施工的過程中，須協調好出渣量和頂進速度的關系，最大可能實現頂頭推進壓力和開挖面壓力均衡。此外，要全面遵循“勤測量、勤糾偏、小量糾”的施工原則，嚴把頂管軸線偏差關。

在整個施工過程中，要高標準、嚴要求、高質量、低成本地完成每一項工作，優化員工崗位，明確每一個崗位的職責，做好員工管理工作，增強員工施工的質量意識，進一步完善質量保證體系，提高質量管理水平。

要建立全面的質量管理制度，做到“全員、全過程、全面化”的管理，進一步規范施工工序與操作流程，始終將質量放在首位，避免出現質量問題。此外，要制定精細化的具體實施措施，建立質量管理的考核標準，在管理考核內容中充分納入質量管理，保證質量責任制考核全面實施。

5 結語

綜上所述，改革開放40 年，隨著我國，城市化進程不斷加快，市政道路工程是城市建設的基礎設施項目之一，在優化城市交通等方面發揮了積極的作用。作為一種非開挖技術，頂管施工無須開挖就可以穿越地面建筑物、公路和各種地下管線。因此，在污水管網施工中，必須重視頂管施工技術的應用，提高施工技術水平，規范施工工藝，全面提升工程建設質量。