市政給排水施工中的長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)研究

張曉亮

廣州市市政工程機(jī)械施工有限公司 廣東 廣州 510000

作為城市內(nèi)部基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，提升市政給排水管道的施工質(zhì)量與施工效率，能夠有效規(guī)避城市內(nèi)澇，確保城市快速安全穩(wěn)定發(fā)展。相關(guān)市政施工人員應(yīng)當(dāng)針對(duì)長(zhǎng)距離頂管技術(shù)的基本流程進(jìn)行細(xì)致分析和深入研究，并采取措施推出更加高效的施工方案，從而促進(jìn)市政給排水施工水平得到跨越式發(fā)展。

1 長(zhǎng)距離頂管技術(shù)的概述與優(yōu)勢(shì)

1.1 概述

一般來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)距離頂管技術(shù)又稱(chēng)為非開(kāi)挖施工技術(shù)，主要指的是在進(jìn)行市政給排水設(shè)施施工的過(guò)程當(dāng)中，采用頂進(jìn)設(shè)備將管道按照預(yù)定的角度頂入土層當(dāng)中，從而實(shí)現(xiàn)管道的埋設(shè)。利用工作井與接收井之間的配合，單節(jié)管道頂進(jìn)長(zhǎng)度可達(dá)到1500米以上，并能夠規(guī)避地下設(shè)施與障礙物，使市政給排水管道運(yùn)行更加通暢高效。

1.2 優(yōu)勢(shì)

1.2.1 減少對(duì)交通的影響

在傳統(tǒng)給排水管道埋設(shè)施工過(guò)程當(dāng)中，大多以溝槽開(kāi)挖模式作為主要施工手段。但隨著城市化的不斷發(fā)展，城市地面交通壓力不斷增加，溝槽開(kāi)挖施工模式會(huì)嚴(yán)重阻滯城市交通，影響城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)。采用非開(kāi)挖頂管施工方式，能夠進(jìn)一步降低給排水管道埋設(shè)對(duì)地面交通產(chǎn)生的影響，降低施工成本。

1.2.2 提高了建筑安全性

經(jīng)長(zhǎng)期實(shí)踐與調(diào)查過(guò)后我們能夠發(fā)現(xiàn)，相較于傳統(tǒng)管道埋設(shè)施工模式來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)距離頂管施工能夠有效減少對(duì)地層形變產(chǎn)生的影響，同時(shí)還能繞過(guò)地下環(huán)境當(dāng)中已完工的相關(guān)設(shè)施，避免給城市內(nèi)部正常運(yùn)行功能帶來(lái)不便。

1.2.3 有效縮短了施工周期

由于長(zhǎng)距離頂管技術(shù)的施工環(huán)境以地下為主，受外界氣候變化、交通需要等因素的影響較小，因此能夠風(fēng)雨無(wú)阻地進(jìn)行施工，有效提升了施工效能，縮短了施工周期。

2 給排水長(zhǎng)距離頂管施工的主要流程

2.1 施工前的準(zhǔn)備工作

在針對(duì)市政給排水設(shè)施進(jìn)行長(zhǎng)距離頂管施工之前，需要進(jìn)行較為系統(tǒng)的針對(duì)性準(zhǔn)備工作。受長(zhǎng)距離頂管技術(shù)的施工特點(diǎn)影響，需要大規(guī)模的設(shè)備進(jìn)場(chǎng)，并需要將頂管過(guò)程當(dāng)中頂出的土方進(jìn)行運(yùn)輸，因此對(duì)施工周邊環(huán)境與場(chǎng)地的要求較高[1]。相關(guān)施工人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合設(shè)計(jì)方案當(dāng)中的相關(guān)要求以及市政給排水長(zhǎng)距離頂管施工相關(guān)規(guī)范，針對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行合理布局與清理，從而為土方運(yùn)輸以及設(shè)備安放提供充足的位置和條件（如圖1）。與此同時(shí)，在長(zhǎng)距離頂管施工的準(zhǔn)備階段當(dāng)中，施工人員還應(yīng)當(dāng)針對(duì)施工流程涉及到的相關(guān)設(shè)備和原料進(jìn)行排查和梳理，針對(duì)其規(guī)格型號(hào)、需求數(shù)量、運(yùn)行狀態(tài)等重點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行研判，對(duì)其是否負(fù)荷市政給排水頂管施工的相關(guān)要求予以評(píng)估，進(jìn)而有效確保長(zhǎng)距離頂管施工的質(zhì)量與效果，避免在施工過(guò)程當(dāng)中由于材料與設(shè)備等方面的因素導(dǎo)致安全問(wèn)題或安全隱患。

圖1 工作井的基本結(jié)構(gòu)

2.2 測(cè)量放樣階段

測(cè)量放樣同樣也是市政給排水設(shè)施長(zhǎng)距離頂管施工當(dāng)中的重要環(huán)節(jié)，能夠?yàn)楹笃陧斶M(jìn)環(huán)節(jié)的精度提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參考。在施工過(guò)程當(dāng)中，現(xiàn)場(chǎng)管理人員應(yīng)當(dāng)要求專(zhuān)業(yè)測(cè)繪人員針對(duì)頂管作業(yè)當(dāng)中的高程以及中心線進(jìn)行有效測(cè)量，從而確保施工精度準(zhǔn)確無(wú)誤。在針對(duì)頂管作業(yè)中心線進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程當(dāng)中，測(cè)繪人員應(yīng)當(dāng)針對(duì)頂管工作井首尾兩側(cè)設(shè)定測(cè)量點(diǎn)，并確保中心線高度與預(yù)先設(shè)計(jì)的施工方案相一致[2]。為有效提升施工精度，避免在施工過(guò)程當(dāng)中產(chǎn)生方向、角度或距離等方面的偏差，施工管理人員應(yīng)采取跟蹤式測(cè)量的方式，針對(duì)各節(jié)管線頂進(jìn)作業(yè)進(jìn)行有效管控，并將測(cè)量誤差控制在規(guī)范限制內(nèi)，一旦出現(xiàn)誤差或測(cè)量問(wèn)題，應(yīng)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或處置規(guī)范采用頂木法或千斤頂對(duì)測(cè)量誤差進(jìn)行校準(zhǔn)，從而避免過(guò)度偏差影響市政給排水管線施工質(zhì)量。

2.3 頂進(jìn)作業(yè)階段

在進(jìn)行頂進(jìn)作業(yè)階段，為進(jìn)一步擴(kuò)大頂進(jìn)設(shè)備工作空間，確保市政給排水長(zhǎng)距離頂進(jìn)施工的安全規(guī)范，施工人員需要按照設(shè)計(jì)方案以及施工規(guī)范針對(duì)管道頂進(jìn)工作井以及管道接收井進(jìn)行設(shè)置，并針對(duì)性地控制好工作井與接收井的深度與角度，使頂進(jìn)工程施工難度得到有效控制。此外，由于頂進(jìn)作業(yè)對(duì)設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷較大，因此確保頂進(jìn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好同樣也是施工人員的重要職責(zé)。在正式開(kāi)始給排水管線長(zhǎng)距離頂進(jìn)施工之前，施工人員應(yīng)當(dāng)針對(duì)頂進(jìn)設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行再一次分析和評(píng)估，針對(duì)可能存在的問(wèn)題進(jìn)行有效排除，進(jìn)而確保頂進(jìn)作業(yè)的持續(xù)性與安全性，提升管道頂進(jìn)與埋設(shè)質(zhì)量。由于地下土層環(huán)境較為復(fù)雜，頂進(jìn)設(shè)備可能會(huì)遭遇到較大阻力，導(dǎo)致頂進(jìn)過(guò)程存在較顯著的難度，因此施工人員應(yīng)針對(duì)整個(gè)頂進(jìn)作業(yè)流程進(jìn)行跟蹤式挖掘，針對(duì)頂進(jìn)設(shè)備面對(duì)的土層阻力進(jìn)行排除，使管道長(zhǎng)距離頂進(jìn)效果得到進(jìn)一步展現(xiàn)。

由于在給排水管道長(zhǎng)距離頂進(jìn)過(guò)程當(dāng)中，受頂進(jìn)阻力、周邊環(huán)境乃至施工進(jìn)度等方面因素的影響，可能會(huì)發(fā)生坑道塌方、設(shè)備壓力過(guò)大等現(xiàn)象，因此施工人員應(yīng)當(dāng)時(shí)刻針對(duì)施工環(huán)境以及頂進(jìn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，一旦出現(xiàn)問(wèn)題或突發(fā)情況應(yīng)立即停止施工并上報(bào)，結(jié)合施工環(huán)境實(shí)際情況針對(duì)問(wèn)題成因進(jìn)行有效排查，只有當(dāng)問(wèn)題完全解決后才能夠繼續(xù)施工，從而確保長(zhǎng)距離頂管施工質(zhì)量，提升施工安全系數(shù)。

2.4 接口處理階段

在市政給排水管道長(zhǎng)距離頂進(jìn)施工過(guò)程當(dāng)中，由于單節(jié)管道的長(zhǎng)度受到限制，因此需要將多節(jié)管道進(jìn)行連接，這樣才能確保市政給排水設(shè)施的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。但由于管線埋設(shè)于地下環(huán)境當(dāng)中，因此各節(jié)管道之間的接口處理工作是十分重要的。在部分市政給排水管道長(zhǎng)距離頂進(jìn)施工當(dāng)中，受設(shè)計(jì)方案、施工流程、處理材料以及管道運(yùn)行環(huán)境等幾個(gè)方面的影響，導(dǎo)致管道接口之間的連接強(qiáng)度存在一定的問(wèn)題，在完工后的設(shè)施運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中容易產(chǎn)生滲漏、脫出等現(xiàn)象，不利于管道設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)市政給排水功能也形成了一定的挑戰(zhàn)[3]。因此如何強(qiáng)化接口處理已成為長(zhǎng)距離頂管工程當(dāng)中施工人員的重點(diǎn)課題。受不同管材、不同施工方式的影響，管道接口的處理方式同樣也存在一定程度上的差異。現(xiàn)階段采用的接口處理方式主要由以下幾種類(lèi)型構(gòu)成，首先是青鉛接口處理方式。這種處理方式屬于承插式剛性接口，相較于其他接口處理工藝而言，青鉛接口處理方式的抗震性能較為良好，受外界環(huán)境影響較小，但由于青鉛材料價(jià)格較高，因此施工成本控制較為困難。其次是油麻石棉水泥接口，這類(lèi)接口處理方式成本較為低廉，但處理流程較為復(fù)雜，對(duì)施工要求較高，不利于推進(jìn)施工進(jìn)度。之后是自應(yīng)力水泥砂漿接口，其處理施工速度較快，施工成本較低，但抗震性能較為有限，適用于地下環(huán)境較為單一穩(wěn)定的頂管施工當(dāng)中。最后是橡膠圈接口處理，這類(lèi)接口處理方式施工操作流程較為簡(jiǎn)潔，對(duì)施工人員要求較低，但在進(jìn)行接口處理之前，相關(guān)管理人員應(yīng)當(dāng)針對(duì)處理環(huán)節(jié)原材料進(jìn)行全方位審核，針對(duì)不符合規(guī)范的材料予以剔除，這樣才能確保管道接口之間配合嚴(yán)密，有效避免接口滲漏現(xiàn)象的發(fā)生，提高市政給排水長(zhǎng)距離頂管施工水平。

2.5 注漿施工階段

由于在管道頂進(jìn)作業(yè)過(guò)程當(dāng)中，受管道材質(zhì)、地下土層環(huán)境等方面因素的制約，因此可能會(huì)產(chǎn)生一定程度上的頂進(jìn)阻力，既影響了給排水管道長(zhǎng)距離頂進(jìn)施工進(jìn)度，還可能會(huì)對(duì)管道頂進(jìn)設(shè)備的正常運(yùn)行造成不良影響。因此采取合適方式對(duì)頂進(jìn)流程進(jìn)行注漿潤(rùn)滑能夠有效降低頂進(jìn)施工阻力，從而降低設(shè)備在頂進(jìn)過(guò)程當(dāng)中產(chǎn)生的各類(lèi)損耗，使施工進(jìn)度得以不斷加快，施工成本也得到了更加合理有效地控制。施工人員在開(kāi)始注漿之前，應(yīng)當(dāng)針對(duì)給排水管道長(zhǎng)距離頂進(jìn)施工環(huán)境進(jìn)行分析和研判，針對(duì)當(dāng)?shù)赝临|(zhì)、管道材質(zhì)以及管道尺寸參數(shù)等方面內(nèi)容進(jìn)行綜合考量，進(jìn)而制訂出更加科學(xué)、可行、高效的泥漿制備方案，使泥漿當(dāng)中各類(lèi)型骨料之間的配比更加科學(xué)，提升頂進(jìn)施工當(dāng)中的減阻潤(rùn)滑效果。施工人員應(yīng)當(dāng)針對(duì)注漿流程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保注漿工序與頂進(jìn)流程同步進(jìn)行，避免中途停止注漿造成的施工問(wèn)題。在注漿過(guò)程當(dāng)中，施工人員還應(yīng)當(dāng)針對(duì)當(dāng)前設(shè)備遭遇的頂進(jìn)阻力進(jìn)行核算，并結(jié)合施工環(huán)境結(jié)構(gòu)特點(diǎn)針對(duì)注漿流程壓力進(jìn)行適當(dāng)調(diào)控，確保其減阻效果得以有效顯現(xiàn)。受重力影響，管道頂進(jìn)作業(yè)可能會(huì)產(chǎn)生一定的沉降現(xiàn)象，因此在進(jìn)行注漿工序時(shí)，同樣應(yīng)當(dāng)采取適當(dāng)措施對(duì)沉降進(jìn)行有效控制，從而使給排水長(zhǎng)距離頂管工程更加均勻，有效提升泥漿灌注效果。

2.6 土體加固階段

在管道頂進(jìn)施工完成后，應(yīng)當(dāng)針對(duì)整個(gè)施工區(qū)域內(nèi)的土體環(huán)境進(jìn)行有效加固，一方面有效避免地下環(huán)境對(duì)管道位置和精度產(chǎn)生的影響，另一方面還能提升地下給排水管道與土體之間結(jié)合的緊密程度，使給排水管道運(yùn)行穩(wěn)定性得以進(jìn)一步提升[4]。在當(dāng)前給排水長(zhǎng)距離頂管施工過(guò)程當(dāng)中，常見(jiàn)的土體加固手段包括采用膨潤(rùn)土泥漿進(jìn)行注入、土層置換以及凍結(jié)加固等等。施工人員可依托當(dāng)前給排水管線頂進(jìn)施工進(jìn)度以及地下土層穩(wěn)定性針對(duì)管道運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行補(bǔ)漿，使其整體強(qiáng)度得到進(jìn)一步保障，地面安全性得到不斷提升。

3 給排水長(zhǎng)距離頂管施工的注意事項(xiàng)

3.1 注意管道的材質(zhì)和型號(hào)

由于地下給排水管道設(shè)施對(duì)管道的使用壽命以及使用質(zhì)量具有較高的要求，因此選定合適型號(hào)與材質(zhì)的管道類(lèi)型對(duì)提升給排水長(zhǎng)距離頂管施工水平具有關(guān)鍵性作用。但在現(xiàn)階段的建材市場(chǎng)當(dāng)中，各類(lèi)管材魚(yú)龍混雜，給施工單位的采購(gòu)選擇帶來(lái)了一定的難度和挑戰(zhàn)。部分管材生產(chǎn)商為了短期的經(jīng)濟(jì)效益，將不符合長(zhǎng)距離頂管施工規(guī)范和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的管材投入到市場(chǎng)當(dāng)中，導(dǎo)致頂管施工效果受到嚴(yán)重影響和制約。為了進(jìn)一步提升長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)水平，相關(guān)施工單位應(yīng)當(dāng)結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙以及施工規(guī)范針對(duì)建材市場(chǎng)當(dāng)中的管道材質(zhì)以及管道類(lèi)型進(jìn)行充分選定，確保其質(zhì)量和性能能夠充分滿足地下長(zhǎng)距離頂管施工的相關(guān)要求。在質(zhì)量方面來(lái)說(shuō)，鋼制管道雖然重量較大，但其承壓與抗震性能較好，適宜在地下長(zhǎng)距離頂管施工當(dāng)中使用。

3.2 強(qiáng)化頂管精度

圖2 采用水平儀對(duì)頂管精度進(jìn)行控制

市政給排水長(zhǎng)距離頂管技術(shù)大多應(yīng)用于地下環(huán)境當(dāng)中，受土層壓力、頂管阻力以及頂進(jìn)流程等方面因素的影響，可能會(huì)在頂管過(guò)程當(dāng)中產(chǎn)生一定的誤差和偏離，導(dǎo)致管道產(chǎn)生一定的位移，不僅影響了管道對(duì)接精度，還可能會(huì)在壓力的作用下發(fā)生滲漏現(xiàn)象，制約市政給排水管道的正常運(yùn)行。因此施工人員應(yīng)嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)圖紙以及施工規(guī)范對(duì)流程進(jìn)行管控，針對(duì)頂管壓力進(jìn)行精準(zhǔn)核算，從而使頂管設(shè)備的調(diào)整更加合理，避免管道安裝位置不符造成的施工問(wèn)題（如圖2）。另外，市政給排水管道內(nèi)部水壓同樣也會(huì)對(duì)管道安裝精度產(chǎn)生影響，因此在給排水管道運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，相關(guān)管理人員也應(yīng)當(dāng)針對(duì)水壓進(jìn)行有序調(diào)節(jié)，確保管道運(yùn)行環(huán)境良好規(guī)范，提升管道運(yùn)行性能。

3.3 注意通風(fēng)與排水

由于市政給排水長(zhǎng)距離頂管技術(shù)施工環(huán)境大多處于地下，因此強(qiáng)化對(duì)通風(fēng)排水工作的重視程度對(duì)提升頂管施工質(zhì)量具有重要意義。現(xiàn)階段較為常用的管道通風(fēng)技術(shù)包括鼓風(fēng)技術(shù)、抽風(fēng)技術(shù)等，相較于管道內(nèi)部空間來(lái)說(shuō)，工作井空間較為狹窄，因此在進(jìn)行通風(fēng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意避免將管道內(nèi)部施工過(guò)程產(chǎn)生的粉塵擴(kuò)散至工作井當(dāng)中，從而使施工人員的工作環(huán)境更加良好，避免發(fā)生各類(lèi)安全事故與安全隱患。除通風(fēng)工作外，排水與降水工作同樣也是地下頂管工程當(dāng)中的重要環(huán)節(jié)與組成部分。一些給排水頂管項(xiàng)目由于地下環(huán)境以及市政需求等方面的影響，因此必須要在地下水位較高的位置進(jìn)行頂管施工，管道頂進(jìn)工程可能會(huì)受到限制和制約，因此施工單位與設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合管道埋設(shè)實(shí)際情況針對(duì)工作井位置進(jìn)行選定，后采取適當(dāng)措施進(jìn)行井點(diǎn)降水，使地下水位得到有效控制，提升頂進(jìn)作業(yè)的質(zhì)量和效果。

4 結(jié)論

總而言之，在現(xiàn)階段市政給排水管道埋設(shè)施工過(guò)程當(dāng)中，頂管施工模式作為非開(kāi)挖施工的一項(xiàng)重點(diǎn)技術(shù)，具有施工周期短、施工影響小等優(yōu)勢(shì)。相關(guān)施工單位和人員應(yīng)當(dāng)明確頂管施工的基本要求與規(guī)范，并采取措施針對(duì)頂管流程進(jìn)行有效優(yōu)化，從而規(guī)避施工風(fēng)險(xiǎn)和問(wèn)題，使給排水管道頂管施工質(zhì)量得以不斷進(jìn)步。