頂管施工技術(shù)在市政工程中的運(yùn)用策略

【摘要】市政工程在城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中占據(jù)著不可替代的地位，以往情況下在開展市政工程管道施工時，通常需要對地面進(jìn)行開挖，由于施工周期較長，不僅會影響到城市交通運(yùn)輸情況，還有可能引發(fā)一系列環(huán)境污染問題。頂管施工技術(shù)作為一種非開挖施工技術(shù)，該技術(shù)運(yùn)用時不需對地面進(jìn)行大面積開挖，在覆土較深且管徑較大的市政管道施工中作用價值尤為明顯，基于此，本文將結(jié)合實(shí)例對市政工程中頂管施工技術(shù)的運(yùn)用展開詳細(xì)論述。

【關(guān)鍵詞】市政工程;頂管施工技術(shù);運(yùn)用;分析? ? ? ? ? ?【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.34.091

1、前言

城市地下管網(wǎng)是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的一部分，如雨污水管網(wǎng)、通信系統(tǒng)、自來水供水以及電力管線等均需布置在地下管網(wǎng)中。傳統(tǒng)模式下在對地下管網(wǎng)進(jìn)行施工時，往往采取挖槽埋管的方式，不僅工程量大還會影響地面交通，環(huán)境污染，對居民的生活帶來諸多不便。頂管施工技術(shù)則可以很好的避免上述問題，施工時不需大面積開挖，且施工過程不會對地面設(shè)施造成影響，污染小，在市政工程中應(yīng)用價值明顯。

2、工程概況

某城市新建道路全長為1145米，為城市病次干道等級，道路紅線24米。根據(jù)當(dāng)?shù)爻鞘械缆芬?guī)劃方案、道路周邊地形及豎向設(shè)計方案，設(shè)計將該道路西側(cè)的污水管由西向東接入概念道路東側(cè)的污水管中。污水管道管徑為DN1000，為III級混凝土管，經(jīng)多方研究決定，在W9-W16段采取頂管施工工藝。頂管施工部分參數(shù)如下：頂管施工總長度為314m，管徑1000mm，混凝土強(qiáng)度為C50，抗?jié)B等級P8，坡度為0.001，管節(jié)2.0m，管底標(biāo)高為58.12-57.64;頂管施工過程中設(shè)置3座工作井，工作井內(nèi)直徑為3.70m，井壁厚度55cm-65cm，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土強(qiáng)度等級為C30;設(shè)置4座接收井，接收井內(nèi)直徑為2.00m，井壁厚度35cm-45cm，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土強(qiáng)度等級為C30。頂管施工部分采取泥水平衡頂管挖進(jìn)機(jī)械施工，根據(jù)新建道路地質(zhì)勘查報告，頂管施工沿線的粘土層和地下水對鋼筋及混凝土材料均具有較小的腐蝕性。

3、市政工程中頂管施工技術(shù)的應(yīng)用淺析

3.1施工準(zhǔn)備

3.1.1人員、物資、機(jī)械設(shè)備準(zhǔn)備

根據(jù)施工設(shè)計方案對施工人員妥善安排，同時安排專人對物資及機(jī)械進(jìn)行核查，確保滿足施工需求。

3.1.2技術(shù)準(zhǔn)備

組織施工人員對施工圖紙相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行熟悉，明確案例工程施工規(guī)范及質(zhì)量要求、技術(shù)要求。針對現(xiàn)場施工人員全面開展技術(shù)交底和施工安全交底[1]。

3.1.3現(xiàn)場準(zhǔn)備

首先，根據(jù)施工平面圖要求設(shè)置測量點(diǎn)并構(gòu)建測量控制網(wǎng)點(diǎn)。其次，結(jié)合案例工程施工現(xiàn)場實(shí)際情況，現(xiàn)場沒有進(jìn)出施工現(xiàn)場的道路，為便于運(yùn)輸，將案例工程紅線范圍內(nèi)道路作為施工便道，清理道路表面后，分層填筑碎石土并碾壓。再次，確定現(xiàn)場水電供給方案：結(jié)合案例工程實(shí)際情況，案例工程用水溝通當(dāng)?shù)鼐用窦肮┧块T接入，利用φ100管道引入施工現(xiàn)場[2]。在頂管施工現(xiàn)場架設(shè)120kw變壓器，線路根據(jù)施工線路架空布設(shè)，并在各施工段制定接口。同時投入2臺10kw發(fā)電機(jī)避免突然停電。此外，臨時設(shè)施準(zhǔn)備：由于施工現(xiàn)場面積狹小，興建施工項目部及員工宿舍難度較大，因此在施工附近租賃房屋解決臨時設(shè)施問題。最后，本工程所用混凝土通過混凝土站制備運(yùn)輸至施工現(xiàn)場。

3.2頂管井開挖及井壁施工

土方開挖前，測量人員根據(jù)設(shè)計圖紙測放樁位并校核，確認(rèn)無誤后開挖土方，先由挖土機(jī)進(jìn)行挖掘，挖至一定深度后，預(yù)定一定土方由人工開挖，避免機(jī)械開挖擾動基底土層，由中間向兩側(cè)開挖。開挖的同時對開挖尺寸和土質(zhì)進(jìn)行動態(tài)檢驗，若發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況與勘察結(jié)果不符，應(yīng)及時反饋[3]。隨后對孔徑和孔中心進(jìn)行檢查。施工過程每灌注三節(jié)井壁，就檢驗一次樁垂直度和樁中心位置。

支設(shè)井壁模板：案例工程井壁施工所采用模板為鋼模板，根據(jù)井內(nèi)徑進(jìn)行分塊拼裝，安裝前先均勻涂抹一層脫模劑，并利用U形卡扣進(jìn)行固定。為給拆模工序提供便利，在模板拼裝時預(yù)留一道接縫并將φ48mm鋼管夾入其中。在頂管井每節(jié)井壁上預(yù)留出φ100mm的泄水孔，便于向坑內(nèi)排水。

澆筑井壁混凝土：澆筑井壁混凝土為C30商品混凝土，護(hù)壁上部厚度和下部厚度分別為65cm和55cm。利用吊桶下方混凝土，為避免模板出現(xiàn)側(cè)移情況，混凝土澆筑采取對稱澆筑方法，澆筑后為提升混凝土密實(shí)性，做好振搗工作，嚴(yán)格把控振搗工序，利用插入式振搗器以此振搗，在振搗上層混凝土?xí)r，為將兩層混凝土間接縫消除，振搗棒應(yīng)至少插入下層混凝土5cm，遵循快插慢拔的原則，做好不過振、不漏振，直到混凝土表面無氣泡泛出為宜[4]。

拆除井壁模板：井壁混凝土澆筑后，做好澆水保溫養(yǎng)護(hù)工作，避免出現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫。待終凝至少8h后對混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測，強(qiáng)度大于1MPa方能拆除模板。先將模板拆除再拆模板，拆模后做好模板清潔工作。

排水施工：為避免施工時地表雨水對基坑進(jìn)行沖刷而導(dǎo)致塌方，在開挖基坑前在基坑四周設(shè)置排水溝和集水井，經(jīng)沉淀處理后將地表水向地下管道排出。同時在井底設(shè)置集水坑和抽水設(shè)備，避免侵蝕井底[5]。

工作井底施工：待井壁施工高度達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)后，對井底松散土質(zhì)進(jìn)行清理，向工作井澆筑厚度為1.3m的C30混凝土，向接收井澆筑0.9m厚的C30混凝土，起到封底效果。

3.3頂管施工

3.3.1頂力計算

根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況，在W12-W14段的頂距和埋深最大。經(jīng)計算，案例工程總頂進(jìn)阻力為1668.61KN，符合設(shè)計文件中要求的頂進(jìn)管徑為1000mm，頂力應(yīng)在2800KN以下的要求，由此，后背墻所提供的支撐力能夠滿足頂管施工要求。

3.3.2頂進(jìn)

通過利用起重設(shè)備吊裝管節(jié)，第一節(jié)管作為工具管放置在導(dǎo)軌上后，對管中心及管底高程進(jìn)行測量，確保一致后方能進(jìn)行頂進(jìn)施工。經(jīng)檢查，各管節(jié)拼裝完畢后，先進(jìn)行試頂進(jìn)，確保所有機(jī)械設(shè)備均能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)后再進(jìn)行正常頂進(jìn)工作[6]。借助于千斤頂為管道前進(jìn)提供推力。在頂進(jìn)過程中，土體被機(jī)頭的刀盤切削后，切掉的土體進(jìn)入到泥土倉中，通過刀盤的攪拌與進(jìn)漿管輸送的清泥漿混合為濃泥漿，再經(jīng)過排泥管道將泥漿排出。隨著管道逐步頂進(jìn)，直至到達(dá)接收井，完成案例工程管道頂進(jìn)施工。

3.3.3頂進(jìn)糾偏

管道頂進(jìn)過程中，需密切關(guān)注并監(jiān)測管道軸線，確保其與設(shè)計軸線間不存在誤差。若二者存在偏差，輕則導(dǎo)致管道彎曲，管道接口處出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞，甚至?xí)霈F(xiàn)較為嚴(yán)重的滲漏問題。結(jié)合筆者以往工作實(shí)踐，之所以在頂管施工中會出現(xiàn)管線偏移，原因可總結(jié)為以下幾點(diǎn)：其一，地下土層結(jié)構(gòu)不均勻，導(dǎo)致頂進(jìn)過程中阻力經(jīng)常發(fā)生變化，導(dǎo)致頂進(jìn)管受力不均勻進(jìn)而出現(xiàn)管線偏移。其二，頂進(jìn)工具方面原因。工具自身存在一定壓力差，導(dǎo)致在施工時頂進(jìn)工作不同步，產(chǎn)生管線偏移問題[7]。所以，在案例工程施工過程中，安全專人定期檢測頂進(jìn)的軸線，確保頂進(jìn)工序無偏差，在各個頂進(jìn)階段分別測量并復(fù)測一次軸線偏差。同時為避免出現(xiàn)頂進(jìn)時的軸線偏差，還選用了精度較高的頂進(jìn)設(shè)備，確保頂進(jìn)施工質(zhì)量。

3.3.4出洞

管道頂進(jìn)穿墻工作完成后，根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)入到頂管出洞施工工序中。在市政工程頂管施工作業(yè)中，出洞施工是較為關(guān)鍵的。結(jié)合案例實(shí)際情況，污水管道施工中，施工人員將事先準(zhǔn)備好的鋼板樁在磚封門前鋪好，從而提升頂管施工效率和施工安全性，將塌方風(fēng)險降至最低，確保頂管順利出洞。同時，在頂管機(jī)出洞前，施工人員需將磚封門拆除。推進(jìn)頂管機(jī)向著鋼封門前進(jìn)，在二者間距離達(dá)到100mm時，將事先安裝的鋼板樁全部拆除掉，由一側(cè)向另一側(cè)有序出洞，確保水分不會滲入，將洞口處止水環(huán)的作用充分發(fā)揮出來。

3.3.5泥漿減阻施工

泥漿減阻施工就是在頂進(jìn)過程中，在管道和地層間注入減阻的漿液，起到潤滑保護(hù)的作用。案例工程頂管施工距離為314米，為保證整個施工過程穩(wěn)定注漿，每隔一段距離增設(shè)壓漿泵，加大注漿壓力。注漿構(gòu)成中，嚴(yán)格把控注漿壓力、泥漿黏度和注漿量，確保泥漿能夠在管道外壁均勻分布。頂進(jìn)過程和注漿過程應(yīng)同步，遵循隨頂進(jìn)隨注漿，先注漿后頂進(jìn)的原則，管壁外層形成泥漿層，減輕頂進(jìn)阻力[8]。并且應(yīng)當(dāng)注意，在整個頂管施工過程中，注漿工序不可突然中斷，如果因為不可避免因素需暫停注漿，應(yīng)先停止頂進(jìn)后中止注漿。

3.3.6驗收

案例工程在頂管施工結(jié)束后，通過閉水試驗監(jiān)測管道是否存在滲水、漏水問題，確保施工成果符合設(shè)計要求。若通過閉水試驗發(fā)現(xiàn)管理存在滲漏水現(xiàn)象，則應(yīng)及時查找滲漏位置進(jìn)行處理。處理后再次進(jìn)行閉水試驗，驗收合格后進(jìn)行污水管道的連接、回填，恢復(fù)道路。

結(jié)語：

綜上所述，市政工程建設(shè)為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及發(fā)展規(guī)劃做出了巨大貢獻(xiàn)，其中頂管施工技術(shù)所發(fā)揮的作用不可忽視，特別是針對覆土較深且管徑較大的市政管道工程，通過頂管施工不管是在技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性還是城市影響等方面均具有明顯優(yōu)勢。因此，本文結(jié)合筆者實(shí)踐案例，對頂管施工技術(shù)要點(diǎn)提出幾點(diǎn)個人見解，期望對于同行業(yè)人員有移動借鑒價值。

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作者簡介：

黃志東 1983年07月出生，男，漢族，湖南省郴州市宜章縣，本科學(xué)歷，從事工作方向：市政工程施工組織與預(yù)算的編制，現(xiàn)職稱：工程師。