非開挖施工技術在市政工程中的應用

余秀偉

摘?要：社會不斷發展，國家的城鎮化情況也在不斷提高，市政工程的功能配套越來越完善、齊全，早期規劃、實施的交通容量，城市給水、排水、雨水等管線敷設已無法滿足城市居民的要求，同時，隨著時間推移，一些道路急需提升改造，如何在現有的快節奏城市步伐、交通繁忙道路實施市政工程的提升改造，是我們必須面對的基本問題，現代化非開挖施工技術為我們提供了一個很好的思路，本文將結合實際案例，講述非開挖施工技術-混凝土排水管的頂管技術在城市建設中的應用。

關鍵詞：非開挖技術優勢;技術準則;應用技術

文章編號：2095-4085（2020）08-0106-02

工程背景，某一項目，為混凝土管排水工程，設置在城市主干道輔道上，管徑為1200mm，工程原定采用開挖埋管形式，后改為部分明挖，穿越另一主干道段采用頂管法，頂管長度180m。管線為原道路路面設計標高下6.3m，高正常地下水位2m，項目周邊寬闊。

1?前期準備

工程前期，有必要對非開挖線路進行全線勘察，并做好標志，勘察內容包括沿線的已有市政管線，交叉的管線，地下水位，地質情況，以及周邊的建筑物情況。確認工作井和接收井的設置位置，施工臨時圍擋設置位置和區域，確保封閉施工，現場排查后，將涉及的道路管養單位及管線產權單位進行登記，建立單位通訊錄，之后討論、編制頂管的施工方案。

2?總體安排

（1）頂管的施工順序如后。場地清理、整平→工作井制作、下沉→管道制作、就位→導軌、千斤頂等設備安裝就位→管道吊裝、就位→工具管連接→對接頂鐵→啟動油泵緩慢頂進→出土→管道頂進并貫通→拆除工具管→檢查井施工→回填、場地恢復。

（2）工作井的設置，工作井應確保必要的工作空間，同時作為頂管機的工作環境，截面設計應滿足后背尺寸、頂管千斤頂、導軌等其他設備安裝和頂進空間的要求，本項目的工作井采用沉井施工，要控制好沉井的下沉深度，為保證地基足夠的穩定，底板混凝土澆注為20cm，并采用單層雙向鋼筋進行加固。工作井應當按照頂管的管徑，預留孔洞，止水鋼環嵌入或采用焊接與井壁外側預埋件連接，止水圈嵌套到止水鋼環上。

（3）頂進方式和千斤頂的選擇，考慮現場的實際情況，本項目采用土壓平衡頂管機，在頂管機的前方設置刀盤切削土體，螺旋傳送裝置傳送被切削下來的土體，頂管掘進的時候向前方開挖面噴射土體改良漿液，進行塑流化改良，使土體變成膏狀，膏狀的土體被傳送到地泵附近，工具管前方的土壓、水壓可以通過膏狀土體平衡，達到開挖面的穩定目的;選擇千斤頂首先是確認好頂力參數，可根據以下公式計算頂管頂力。

千斤頂的頂力=表壓*油缸活塞面積。從公式可以看出頂管施工過程中千斤頂頂力設置還應該參照施工現場的表壓及選用的油缸活塞面積。

3?頂進設備安裝調試

（1）導軌安裝?導軌主要作用是作為管道推進時的一個導向，為頂鐵工作時提供一個托架，導軌是一組互相平行的鋼軌，因此導軌的安裝、設置直接影響整個頂管工程的施工質量，導軌安裝確保可靠、牢固。

（2）千斤頂和頂鐵的安裝?本工程擬采用一臺液壓千斤頂，油缸要按照要求固定在千斤頂支架上，管道中心的垂線垂直油缸的法線面，千斤頂作用方向、作用點與管壁反作用力作用點應在同一軸線，確保不會產生偏心力偶，造成頂進偏離管道方向。頂鐵主要是分散頂力，將頂力均勻分散在管道周圈斷面上，能夠有效的保護管端，本項目采用U形頂鐵和環形頂鐵，環形頂鐵與管節相連接，U型頂鐵設置在環形頂鐵后方，增加頂程，頂鐵安裝時，頂鐵中心要落在管道中心垂線上，頂鐵設有鎖定裝置，避免打滑等。

（3）后座墻設置?后座墻主要作用是為千斤頂提供反作用力，要確保有充分的強度（通過計算驗算）}和剛度（可通過構造措施滿足）、后座墻表面應當光滑、平直、材質要均勻，結構要簡單、裝拆力求方便，現在比較常用的后座墻的結構形式有整體式和裝配式兩類。本項目后座墻采用的是裝配式后座墻。

后座的反力或土抗力一般情況下為的總頂進力的1.5倍左右，在確認頂力后，按照以下公式對座墻的抗力進行驗算。

4?頂進施工

導軌裝置、千斤頂、頂管機、頂鐵安裝就位后，重新檢查確認后，可先進行試頂，頂進過程是整個頂管工程的主要環節，要全面、系統、嚴謹、認真。整個頂進過程要連續、不間斷。開始頂進的時候，速度是正常頂進速度的一半以下，確保頂進的時候，各項連接設備接觸部位緊密、貼合，要注意避免中途停止作業，造成再次頂進困難或頂力突增;頂進工具頭后開始安放混凝土管節，再連接環形頂鐵和U型頂鐵，先緩慢進行試頂，記錄各項參數，然后開始正常頂進施工。鋼筋混凝土管口上的接頭采用遇水膨脹止水圈粘貼，止水圈應于管厚度中間偏外放置，這樣在頂進過程中、在頂進后，接頭部位管縫有一定深度，可以利用水泥砂漿填充密實，素水泥漿拉光接縫，這樣可以防止滲水，也具有一定觀感。為防止錯口，管節與管節之間采用鋼內脹圈固定，前后關節控制在同一圓心上;為減少擾動土體，蜂窩狀小孔的壓漿安裝在管管壁外側，在頂進過程中如果土體阻力過大，可以通過注漿潤滑土體，減少土體的摩擦力，頂進結束后對土體與管道之間空隙壓漿，防止管頂土層沉降;正常頂進是一個循環過程，頂進一段距離后，油泵停止，千斤頂回油，活塞回縮，取出頂鐵，放置管節，重新放置頂鐵，繼續頂進，如此重復。

5?中繼間

考慮本項目頂進長度超過100m，預計在總路線上的頂進阻力會超過千斤頂的額定，設置一只中繼間，中繼間為長距離頂管中用于分段頂進而設在管段中間的封閉的環形小室，用鋼材制作，沿管環設置千斤頂。中繼間分為三部分，分別為前殼體、后殼體、千斤頂。前接管與前殼體連接，后接管與后殼體連接，前后殼體間采用承插式連接，利用橡膠止水帶密封。中繼間上的千斤頂的行程大約為20cm用型鋼制作的固定件將其固定在前殼體上。要進行精加工鋼殼體結構，殼體要有一定的剛度、強度，防止中繼間在頂進過程中不發生變形。

6?測量工作

測量工作十分重要，貫穿頂管施工的整個過程，當沉井下沉時候，要確保沉井沉降至設計標高;下沉后還需對沉井下沉觀察一段時間，設置監測點觀測沉降是否穩定;要準確的在現場地面上布置管道中線控制樁，確定頂坑位置，用全站儀將地面的管道中心點和地面上的臨時水準點引入工作井不易被碰撞的位置，作為頂管過程中的控制基線和高程水準點;根據水準點，核對確認導軌的安裝位置，管道頂進過程中是否偏差，并做好各項測量點的記錄，發現問題及時糾偏。第一節管的頂進過程測量十分重要，可以及時發現頂進中即將發生的情況，頂進時預計產生的偏差和偏差傾向，在第一節管道頂進時，在每頂進20cm后測量一次管道的中心和高程，在正常頂進中，應每頂進80cm時，測量一次中心和高程。使用水準儀和高程尺進行高程測量：測首節管前端和管后端內底高程，以控制頂進高程和控制坡度。工作井內應設置兩個水準點，作為高程的控制閉合點、校核水準點，提高精度。每頂完一個管段，作一次中心和高程的竣工測量，一個接口測一點。

7?管道糾偏、現場管控

頂管施工比明挖施工復雜，未知因素較多，由于原有的市政道路及管線敷設已久，部分管線實際管位有可能產生偏差，頂進過程也有可能碰到孤石，碰到問題時應及時分析原因，在問題處理后繼續頂進;管道頂進一定距離后，要根據測量的成果核對是否產生偏差，一旦出現偏差，應進行校正。校正是逐步緩慢進行的，可用超挖糾偏法和千斤頂糾偏法，原理都是產生一定的糾偏力偶使偏差回歸。

8?接收井進洞處理

當頂管即將頂到接收井的墻體位置時，割除預先預留在洞口的鋼筋，然后迅速頂出工具頭，工具頭全部頂出后，應對管壁與洞口之間縫隙采用壓漿處理。為避免工具頭出洞時失控、爬高、或叩頭現象，在接收井下部澆筑一塊托板，托起工具頭，再采用吊車緩慢吊出。

9?結?論

在城市建設過程中，將會不斷進行市政設施的提升改造。非開挖施工技術的使用在建設中有越來越明顯的優勢，對于傳統的開挖技術，在購物場所和火車站等人口密集區域的地方，由于沒有合理的開挖空間和合適的交通導改，往往使得開挖建設十分困難，同時非開挖技術不會產生噪音或灰塵，可以減少環境污染，這將是市政工程技術發展的一個方向。

參考文獻：

[1]劉方.市政工程中非開挖施工技術實施要點分析[J].科技展望，2015，（10）.