長距離頂管施工技術在市政排水施工中的應用

陳華芳

廣東南方建設集團有限公司 廣東 茂名 525400

工程建筑領域迅猛發展的今天，使得工程建設領域對市政排水工程建設提出了更高的要求，若采用傳統開挖埋管技術，則會造成施工周期較長，施工活動對周圍環境影響較大等后果，很難符合現代市政排水工程施工要求，不利于城市發展與建設。這一背景下，建筑工程領域逐漸出現了很多先進的排水工程施工技術，長距離頂管施工是其中較為常見的一種，通過該技術的應用，優化市政排水工程施工活動，降低施工活動對城市發展與人民生活的干擾。所以，對長距離頂管施工技術在市政排水施工中的應用進行研究具有重要意義，有利于市政排水工程更好的建設。

1 長距離頂管施工技術概述

現代市政排水工程施工時，長距離頂管施工技術較為常見，即在不挖掘地面的基礎上，通過相應的頂管設備，將管道頂入到工作井內，當管道進入到相應位置處后，適當對管道進行調整，即可完成整個施工活動，施工如圖1所示。應用該施工技術時，頂管機最為關鍵，直接影響到整個活動施工效果。相對于傳統開挖埋設技術來說，該技術具有諸多優勢，具體包括：(1) 鉆出適當大小的空洞后，直接將管道頂入到地下，無需對地面進行挖掘，工作量較小，投入成本較低，施工周期較短，對施工方以及業主方均能夠創造更多的經濟效益。(2) 應用該施工技術時，對地面破壞較小，無需地上建筑物進行遷移，且不會產生噪聲、粉塵污染，對環境的破壞較小[1]。(3) 由于不會對地面進行破壞，行人與車輛可以在地面正常行動，使得周邊道路不會出現交通堵塞的問題。但需要注意的是，該施工技術也存在一些缺陷，即施工技術性較強，需要施工人員具備較高的綜合素質，因而很多施工企業未能有效掌握該項施工技術；由于頂進距離較長，會產生較大的阻力，在一定程度上影響管道掘進速度，若采用較大的推進力，則會導致管道出現損壞上，也會降低施工質量。

2 長距離頂管施工的影響因素

2.1 材料因素

長距離頂管施工時，經常受到各種因素的影響而導致施工質量較低，材料是其中最為關鍵的一個因素。選擇合理的材料，可為后續施工活動打下良好基礎，有效提升施工質量。現代工程材料市場內，存在多種不同類型、規格的管道材料，每種管道材料特征、價格略有差異，若施工企業未能選擇符合要求的管道材料，則會導致施工質量不符合要求，影響排水工程的使用。所以，在應用長距離頂管技術時，應從材料、長度、管徑等角度出發，選擇最佳的排水管道。

2.2 應力因素

長距離頂管施工時，需要通過頂管機向管道施加一定應力，在該應力的作用下，使管道逐漸進入到空洞內。想要保證施工質量符合要求，應設定出合理的應力參數，參數過大，可導致管道破損，影響管道的后續使用；參數過小，又會影響管道推進與排水效果，導致管道施工質量較差，也會對后續使用造成干擾[2]。

3 長距離頂管施工技術流程

3.1 某工程概述

本研究當中，選擇某市政排水工程作為研究對象。該工程施工時，采用了長距離頂管施工技術。該工程總長為3658m，采用分段施工模式。其中一段工程長為2310m，為直線頂管。施工過程中，從A點開始掘進，逐漸將管道向B點推進，并有B點將管道吊出。該段施工時，掘進距離為2208m；另一段工程為1348m，全長約1076m，直線頂管，在B點處，通過頂管機掘進擴散器段。工程施工時，選擇型號為DN2000的鋼管，直徑219.1mm，壁厚21mm，長度為21.5m。對于施工層土壤來說，主要由兩種成分構成，上部為中砂，下方為粉質黏土，管道上方土層厚度在14～20m。如圖1所示。

圖1 頂管施工技術簡圖

3.2 孔洞設置

根據工程需求，選擇合理的位置，開展導向鉆孔與擴孔工序，為管道的頂進打下良好基礎。導向鉆孔時，以定向鉆機為主，根據設計方案，鉆出適當大小的導向孔。這一過程中，若鉆孔實際情況與設計方案存在較大差異，應立即對鉆頭予以調整，以保證導向孔的良好性，符合設計方案要求。鉆出導向孔后，將導向頭取下，并安裝擴孔鉆頭，以此完成擴孔操作。擴孔時，通常分6次完成，其中，最后一次擴孔時，選擇擠擴式鉆頭，若擴孔時出現較高的回拖力，還應再次回擴1次。為了保證擴孔質量符合要求，不僅要詳細記錄下擴孔施工相關數據信息，如擴孔速度、時間等，而且還應對擴孔操作予以觀察，及時發現大扭矩、鉆壓突變等問題，并中止擴孔施工，待問題解決后，才可繼續施工。

3.3 頂管出洞

采用該施工技術時，首先進行頂管出洞工序，即：在工作井當中，利用導軌的方式，將頂管機的機頭向工作井前方井壁的空洞推進，由前墻創出，并向井外的土層內頂進。整個施工過程中，這一工序最為關鍵，直接影響到整個工程的施工質量。為了防止水分流失，應在空洞處安裝寬8000mm，厚2000mm的阻水幕墻，以保證施工活動順利進行。需要注意的是，在該環節施工時，若頂管機產生的壓力較大，會對土體結構產生破壞，從而增加了施工現場出現坍塌的風險，不利于后續環節使用。針對這一情況，可在洞口處，固定適當大小的工字型鋼，用于對土體進行支撐，以防止土地出現坍塌的激勵，保證整個孔洞的穩定性，為頂管出洞施工提供支持。

3.4 掘進施工

頂管出洞結束后，應開展掘進施工工序，即在油泵、千斤頂等設備的作用下，向管道提供一定的推進力，在該推進力的作用下，使得管道緩慢向前移動，直到整個管道全部進入到孔洞內。與此同時，利用高壓水槍，對管道周圍進行沖刷，使落下的土體形成泥漿，并流入到泥水倉內，之后在排泥管的作用下，將泥漿全部排出，防止落下的土體對施工活動造成干擾。掘進施工時，初始速度設定成4±1mm/s，之后根據具體情況，對掘進速度予以調節，以保證掘進速度符合工程施工要求。

3.5 注漿

掘進施工過程中，周邊土體會對管道產生一定的阻力，影響管道順利頂進。所以，應通過壓觸變泥漿的方式，降低頂進時遇到的阻力，以提升施工質量與效率。注漿施工時，先以10m為間隔，設定出適當數量的注漿孔，并埋入孔徑適中的鋼管，整個施工平面內共8個注漿孔，每個孔的直徑為25mm，角度為45°。針對注漿孔所處位置，構建出相應的螺絲孔，并在該孔的外段，固定適當大小的鋼板，以使泥漿能夠均勻流入到管壁上，避免出現注漿口堵塞的問題，然后放入注漿管。施工前，應根據施工需求，配置出良好的漿液，并將漿液靜置一段時間后，將應用到工程當中，注漿操作應與掘進工序同時進行，掘進停止后，注漿工序也要暫停。在壓漿量方面，通常為管道外圍環形縫隙的2倍，并針對管頂誰呀情況，計算出合理的壓注壓力。

3.6 鋼管施工

鋼管施工時，主要通過交流電焊機對鋼管予以處理，每個環縫長度在11.3mm左右，對內側環縫處理時，一般選擇2臺焊接機，而對外側環縫處理時，則選擇3臺焊接機，焊接時間控制在6h左右，以保證鋼管處理效果。焊接結束后，應對焊接區域進行檢查，判斷焊接區域是否存在裂縫與漏洞等問題，確保焊接區域無問題后，在其表面涂抹一層干性防腐劑，用于對焊接區域的保護，防止后續使用時由于腐蝕而導致管道焊接區域斷裂。在鋼管選擇方面，長度為6m重量為17t，通過標準為50t的吊車將其吊起。在鋼管焊接時，應確保接口保持平齊，軸線中心保持一致，以保證管道焊接質量。

3.7 頂管進洞

應用長距離頂管施工技術時，無需構建接收井，因而在施工過程中，每掘進5000mm，應關閉水沖洗設備，并提升頂管機機頭前部土體壓力，在該壓力的作用下，向工具管內壓入適量的土壤。隨著頂管機的不斷運行，使得引水鋼管逐漸移動，當其處于設計位置處時，將工具機頭拆卸下來。將泥漿管密封，卸下機頭與前面一節鋼管的剛性連接，并為后續施工做好準備。

3.8 通風系統施工

長距離頂管施工時，施工時間較長，且一部分工作需要人員在地下完成，而地下環境較為復雜，具有較多安全隱患，很容易發生各種安全問題，不僅影響工程建設，而且還會對施工人員的生命健康造成威脅[3]。其中，最為常見的問題就是施工人員工作一段時間后，由于地下空氣含量較少，無法滿足人員呼吸要求，使得施工人員由于無法正常呼吸而產生各種不適感。所以，在施工時，應在地下部分設置相應的通風系統，即在地表相應位置處，構建出相應的通風井，使地面與地下形成良好的空氣循環，及時將地下污濁氣體排出，并導入新鮮空氣，構建出良好的施工條件，為地下作業打下良好基礎。

4 長距離頂管施工質量保障措施

4.1 現場安全監督

為了保證長距離頂管施工順利進行，需要對現場進行安全監督，通過安全監督，準確了解施工現場具體情況，及時尋找出可能存在的安全隱患，并制定出相應的應對措施，以提升施工現場的安全性，降低施工安全事故的發生率。對地層變化情況檢測時，通過斜管法的方式，判斷土層是否出現橫向位移問題；通過沉降測量法的方式，判斷土層是否出現縱向位移問題。根據檢測結果，制定出合理的頂管施工方案，以使工程施工質量滿足標準。針對工程具體情況，在掘金周線相應位置處，設置出相應的觀測點，以獲取掘進施工時的相關信息，如掘進速度、土層位移量等。觀測點當中，置入了1個測斜管，安裝了1個沉降計算裝置。各組監測點與頂管掘進方向垂直埋設作為首個剖面，之后以5m為間隔，設置第2個剖面。整個工程當中，共設置4組監測點[4]。

4.2 設備管理

整個頂管施工過程中，頂管設備至關重要，確保該設備具有良好的性能，可為整個施工活動的開展打下良好基礎。所以，在工程施工之前，應針對工程施工要求，結合現場環境情況，選擇相應的頂管機，并將其運輸到施工現場指定位置處，用于管頂施工。確定出頂管機后，還應對設備予以詳細檢查，確定設備是否存在故障，若發現故障，應及時予以處理，以保證設備的良好性，降低設備故障對頂管施工造成應用。此外，在設備使用過程中，也要不定期對設備予以檢查與維修，以保證設備能夠安全、穩定運行。

4.3 管道管理

為了提升長距離頂管施工質量，應對管道進行有效管理。首先，采購人員深入到排水管道市場進行調查，準確了解各種管道質量、規格等情況，并以此為基礎，結合工程需求，選擇質量符合要求，且價格相對較低的排水管道。在管道運輸等到現場之前，應由專業機構對管道進行檢測，判斷管道長度、厚度以及各方面理化特性是否與說明書相符，防止劣質管道應用到工程當中。若檢測結果與說明書不相符，應禁止管道進入現場，并將管道退回廠家，由廠家重新發貨，直到管道符合標要求為止[5]。

4.4 其他管理措施

除上述幾個方面之外，還應從下述三個方面控制長距離頂管施工質量：(1) 成立鋼管組，由其對組件形狀、位置、腳變形、接縫與接頭的連接情況予以檢查，判斷其這些內容是否滿足標準。(2) 鋼管焊接前，仔細對焊接端予以處理，使鋼管表面保持結晶，防止雜質對焊接造成影響。焊接結束后，對焊接區域進行檢查，判斷焊接質量，及時發現焊接問題，并進行相應處理，確保鋼管焊接符合要求。(3) 在鋼管補口處，涂抹適量的防腐層，以對管道提供保護，防止管道出現腐蝕問題[6]。

5 總結

綜上所述，現代市政排水工程建設時，應對長距離頂管技術產生高度重視，針對施工現場具體情況，結合相關標準要求，制定出科學、合理的長距離頂管施工技術，利用該施工技術所具備的優勢，在保證排水工程質量符合要求的基礎上，縮短施工周期，降低施工成本，降低施工活動對周邊環境的破壞，推動現代社會向著更加良好的方向發展。此外，為了保證長距離頂管施工順利進行，還應對現場安全予、設備、管道以及其他各方面進行管理。