淺析市政深埋排水管道施工工藝的選擇

杜梅珍 華藍(lán)設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司

1 前言

管道施工工藝是市政排水工程中的重要組成部分，尤其是埋深較大的大管徑管道工程以及城市擁擠施工面狹窄的管道改造工程，施工工藝可直接影響到工程投資、管材選擇、施工安全等。因此，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，施工工藝的科學(xué)選擇成為較為重要的一環(huán)。而管道的施工工藝主要有開槽施工法和頂管施工法，本文將對(duì)深埋排水管道開槽施工法和頂管施工法進(jìn)行對(duì)比分析，為合理選擇施工工藝提供參考。

2 施工方法對(duì)比分析

市政深埋排水管道在施工過程中會(huì)遇到較多復(fù)雜情況，且因?yàn)榈刭|(zhì)結(jié)構(gòu)、地下水的變化，不同地段的施工環(huán)境各不相同，這就需要采用針對(duì)性的施工方法，保障施工質(zhì)量。本文結(jié)合筆者自身經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)有案例，將市政深埋排水管道施工中常見的技術(shù)方法列舉如下，通過對(duì)不同方法的對(duì)比分析，找出合適方式，提高施工質(zhì)量，確保排水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。以下主要對(duì)開槽施工和頂管施工這兩種方法展開對(duì)比分析。

2.1 開槽施工法

開槽施工法是常用的排水管道施工方法，其涵蓋的施工內(nèi)容有：測(cè)量放線、管溝開挖、地基處理、下管、穩(wěn)管、接口處理、質(zhì)量檢查與驗(yàn)收、回填等，適用于地質(zhì)條件較好、深度較淺的管道。

2.2 頂管施工法

頂管施工屬于一種不開挖或少開挖的施工技術(shù)，其利用頂進(jìn)設(shè)備將預(yù)埋管道放置到指定位置，實(shí)現(xiàn)土方的有效運(yùn)輸。該技術(shù)能夠有效控制管道與土壤間的摩擦力，防止出現(xiàn)意外事故。且頂管施工技術(shù)在落實(shí)中，能夠有效保證每節(jié)管道的施工質(zhì)量，并按照順序流程完成所有管道施工，提高現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的安全系數(shù)。

頂管施工技術(shù)的具體操作流程為：前期準(zhǔn)備-測(cè)量放線-場(chǎng)地整平-施工標(biāo)志與隔離帶設(shè)置-頂進(jìn)井及開挖設(shè)備設(shè)置-安裝-管道頂進(jìn)-測(cè)量糾正-壓漿-閉水試驗(yàn)。目前該技術(shù)被廣泛應(yīng)用在城市繁華地段或埋設(shè)較深的區(qū)域施工中。

3 施工技術(shù)要點(diǎn)對(duì)比分析

經(jīng)過上文介紹，施工方法種類較多，且不同方法具備的特征各不相同，在實(shí)際應(yīng)用中需要做到合理設(shè)計(jì)，以確保技術(shù)方法的有效落實(shí)。同時(shí)，在不同施工技術(shù)的應(yīng)用中，還要對(duì)其要點(diǎn)和重點(diǎn)內(nèi)容加以掌握和了解，并將其直觀地體現(xiàn)在施工方案中，便于工作人員了解和學(xué)習(xí)，提高操作水平，保證施工技術(shù)作用與優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。下面對(duì)開槽施工和頂管施工的技術(shù)要點(diǎn)加以詳細(xì)說明。

3.1 開槽施工法

開槽施工法，施工方法簡(jiǎn)單，施工技術(shù)相對(duì)易于掌握，開挖施工速度較快，其施工技術(shù)要點(diǎn)匯總?cè)缦隆?/p>

①施工前做好現(xiàn)場(chǎng)勘察工作，包括地質(zhì)條件、現(xiàn)狀管線及沿線周邊情況。

②根據(jù)土質(zhì)條件、開挖深度等合理選擇土方開挖邊坡。

③挖至溝槽底部，若遇不良地質(zhì)，需超挖處理。④埋深較大時(shí)要做好溝槽支撐。

⑤溝槽邊堆土應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)要求執(zhí)行，否則影響施工安全。

⑥雨季施工時(shí)應(yīng)做好相關(guān)排水及保護(hù)措施。

⑦溝槽回填，應(yīng)按有關(guān)規(guī)范要求回填。

3.2 頂管施工法

頂管施工法屬于地下作業(yè)的一種，具有節(jié)約時(shí)間、增強(qiáng)施工便利性、保證交通通行質(zhì)量、降低人力消耗、縮減工序流程、有效控制施工進(jìn)度等特征，有助于提高整體施工質(zhì)量。其施工技術(shù)要點(diǎn)匯總?cè)缦隆?/p>

①施工作業(yè)開展前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察，準(zhǔn)確把控地質(zhì)和周邊幻境，了解地下管分布情況。

②科學(xué)選擇頂管機(jī)械設(shè)備。

③頂管工作井、接收井采用逆作法支護(hù)開挖，同時(shí)要確保工作、接收井的位置便于排水、出土和外運(yùn)，并對(duì)地下建筑加以科學(xué)保護(hù)。

④嚴(yán)格按照規(guī)范要求安裝工作井內(nèi)設(shè)備設(shè)施。

⑤靈活調(diào)整機(jī)頭位置，注重工作規(guī)范性。

4 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比分析

施工方法的選擇除要從特征、要點(diǎn)方面展開分析探討外，經(jīng)濟(jì)技術(shù)性指標(biāo)也是需要考量的重點(diǎn)內(nèi)容。有關(guān)開槽施工和頂管施工的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)包括以下兩點(diǎn)。

4.1 開槽施工法經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

對(duì)于埋深較大的排水管道的開槽施工，由于開挖深度較深，屬于深基坑開挖，需分級(jí)放坡開挖，邊坡系數(shù)需根據(jù)具體土質(zhì)情況計(jì)算確定，科學(xué)設(shè)置工作平臺(tái)，確保施工有效落實(shí)。

開槽施工法具有工作面積大、所需設(shè)備機(jī)械種類繁多、占地面積廣、回填量大、對(duì)交通局產(chǎn)生影響、消耗資金成本高等特征。

4.2 頂管施工法經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

在埋深較大的排水管道頂管施工法中，其頂進(jìn)作業(yè)分管內(nèi)挖土和頂進(jìn)兩道工序，通過循環(huán)操作來改進(jìn)施工質(zhì)量。優(yōu)勢(shì)在于，機(jī)械設(shè)備單一、占地面積和回填量相對(duì)較少，施工中不會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲污染，成本消耗低。

5 適用范圍及特點(diǎn)

在了解不同工藝技術(shù)的特征、要點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)性外，應(yīng)該對(duì)其適用范圍加以分析和探討，以便于作業(yè)人員明確技術(shù)的具體應(yīng)用范圍，并給出有效的方案措施，進(jìn)而更大程度的凸顯技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為施工作業(yè)的開展提供助力。

5.1 頂管施工法的適用范圍及特點(diǎn)

頂管施工法在應(yīng)用過程中，不會(huì)對(duì)道路的暢通性及建筑的使用帶來影響，且由于該方法操作簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)內(nèi)容少，可有效加快作業(yè)進(jìn)程，減少不必要損失的形成。

另外，該技術(shù)工程造價(jià)相對(duì)較低，不用擔(dān)心會(huì)帶來較大的資金損耗。且方法落實(shí)中，能夠降低對(duì)原土層結(jié)構(gòu)的影響，滿足綠化要求。同時(shí)也規(guī)避了重置的可能，切實(shí)的減少了開挖量。再者，該方法對(duì)于機(jī)械設(shè)備有著嚴(yán)格把控，防止大量設(shè)備過多堆積在某一位置，既保護(hù)了工程周邊的環(huán)境，又能削弱對(duì)施工區(qū)域的影響和破壞。

5.2 開槽施工法的適用范圍及特點(diǎn)

該方法也被稱之為明挖法，操作簡(jiǎn)單，技術(shù)難度低，應(yīng)用范圍大。不過在排水施工中容易受到道路交通環(huán)境的影響而出現(xiàn)問題，且施工中不允許出現(xiàn)大面積開挖作業(yè)，以免延長(zhǎng)作業(yè)時(shí)間，增加不良因素影響。此外，該方法落實(shí)中會(huì)使原土層結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，受限情況增多。

6 工程案例

為做出更加精準(zhǔn)的市政深埋排水管道施工工藝的選擇，保證施工作業(yè)質(zhì)量。本文將結(jié)合實(shí)際工程案例展開深入分析和探討，對(duì)工藝技術(shù)展開深層次的論述，旨在加強(qiáng)施工的有效性，避免安全問題的出現(xiàn)。

6.1 工程概述

吳圩鎮(zhèn)規(guī)劃20號(hào)路工程（光明路-吳圩鎮(zhèn)2號(hào)路段），位于南寧吳圩鎮(zhèn)內(nèi)，呈南北走向，南起于吳圩鎮(zhèn)機(jī)場(chǎng)高速公路延長(zhǎng)線（至新航站樓），北至吳圩鎮(zhèn)2號(hào)路（鵬翔路），路線全長(zhǎng)2557.823m，紅線寬50/69.5m。設(shè)計(jì)雨水干管管徑P200.d=600mm～d2200mm，總長(zhǎng)度6294m，平均埋深約4.0m，管道溝槽基坑最深開挖約6.5m；污水主干管管徑d=2000mm，管道總長(zhǎng)度3311m，平均埋深約8.8m，其中，管道溝槽基坑最深開挖約11m。

6.2 排水管道施工工藝的選擇

本工程污水主干管埋深較大，平均埋深約8.8m，最深開挖約11m，且道路沿線現(xiàn)狀分別為菜地，村莊，林地，水塘，河溝，以及較大的水系如龍烏江、達(dá)尺江等。對(duì)排水管道采用開槽施工法及頂管施工法對(duì)比分析如下。

6.2.1 開槽施工法

根據(jù)本工程地質(zhì)勘察報(bào)告最終成果，在雨污水管開挖深度范圍內(nèi)，土層結(jié)構(gòu)以耕表層、黏土層、圓礫層、硬塑粉質(zhì)黏土層為主。其中耕表層土體結(jié)構(gòu)存在松散、穩(wěn)固性不足、土質(zhì)不均等特征，在施工中很容易受到外界荷載影響而出現(xiàn)沉降問題，無法保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和承載力；黏土層的力學(xué)性能一般，工程性能較好；圓礫層的力學(xué)強(qiáng)度和厚度一般，但工程性能相對(duì)較好；硬塑粉質(zhì)黏土層，呈現(xiàn)硬塑狀態(tài)，局部堅(jiān)硬狀，分布較均勻，具中壓縮性，工程性能一般，且在部分地段地下水水位高于設(shè)計(jì)雨水管管底標(biāo)高。

在上述地質(zhì)土層內(nèi)開挖施工，若開挖邊坡及支護(hù)沒有做好，在基槽內(nèi)作業(yè)危險(xiǎn)性極大，極易出現(xiàn)基槽邊坡失穩(wěn)、支護(hù)或圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形等一系列問題，給施工質(zhì)量控制帶來了很大的困難。

因此，為保證施工安全，同時(shí)結(jié)合道路沿線現(xiàn)場(chǎng)施工面條件，設(shè)計(jì)雨污水管道溝槽開挖邊坡取值，具體如下。

根據(jù)GB 50268—2008《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》要求及邊坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果，具體方案為：當(dāng)管道埋深小于6m時(shí)，溝槽開挖邊坡m值為1∶1；當(dāng)管道埋深大于6m時(shí)，管道溝槽屬于深基坑開挖，開挖邊坡取值為：約每3m一級(jí)，每一級(jí)開挖邊坡1∶1，最后一級(jí)開挖邊坡1∶1.25，溝槽兩側(cè)工作平臺(tái)寬度為3.0m，具體詳見圖1所示。

圖1 方案一開挖橫斷面示意圖（單位：m）

工程投資方面，按照本方案排水管道施工工藝，本項(xiàng)目排水工程建安費(fèi)為5354.38萬元。

6.2.2 開槽、頂管結(jié)合施工（污水管采用機(jī)械頂管施工）

本工程污水主干管管徑d=2000mm，平均埋深約8.8m，其中，開挖深度大于10m的管道長(zhǎng)度約675m，且污水主干管穿過的土層基本為黏土④-1層及硬塑粉質(zhì)黏土（含礫）④-3層，均為硬塑狀態(tài)、中等壓縮性，工程性能一般，可作為擬建物的基礎(chǔ)持力層，且地下水位均高于污水管設(shè)計(jì)管底標(biāo)高，具備頂管施工條件。

因此，為減小深溝槽開挖的施工的負(fù)面影響，減少施工占地面積及土方開挖量，降低工程投資，本方案采用開槽、頂管相結(jié)合的施工方式，即污水主干管采用機(jī)械頂管施工，其余雨水管及污水支管采用開槽施工。

其中，采用溝槽開挖施工部分，應(yīng)嚴(yán)格按照GB 50268—2008《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》要求進(jìn)行溝槽開挖和放坡，邊坡取值與方案一的一致。采用機(jī)械頂管施工部分，頂管工作、接收井的間距約為60m，其開挖方式采用逆作法支護(hù)開挖。具體詳見圖2所示。

圖2 方案二頂管工作、接收井逆作法支護(hù)開挖示意圖

工程投資方面：按照本方案排水管道施工工藝，本項(xiàng)目排水工程建安費(fèi)為5138.73萬元。

由于本工程污水干管埋深較大，平均埋深約8.8m，綜合考慮施工技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等因素，若采用方案一，則施工開挖面積較大，土方開挖和回填工作量大，工程投資較大；同時(shí)對(duì)周邊構(gòu)建筑物及地質(zhì)層擾動(dòng)影響大，深溝槽開挖對(duì)路床形成較大較深的缺口填筑，對(duì)路床整體穩(wěn)定和強(qiáng)度造成一定的影響；且施工條件復(fù)雜，常受到現(xiàn)場(chǎng)條件、水文、地質(zhì)和氣候等因素的影響，施工工期較長(zhǎng)，而采用方案二，則可避免方案一中的不良因素，且更能保證工程的經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠。因此，推薦選用方案二作為本工程排水管道施工工藝。

7 結(jié)束語

在深埋排水管道施工工藝的選擇中，開槽施工法以及頂管施工法都有其各自的優(yōu)點(diǎn)以及不足，通過本文工程實(shí)例的分析，隨管道埋深的增加，開槽施工增加了土方開挖、回填和鋼板樁支護(hù)等費(fèi)用，其造價(jià)增加幅度大于頂管施工造價(jià)的幅度，應(yīng)結(jié)合管線的埋深、地下水位情況、工程地質(zhì)情況及周圍現(xiàn)況等其他設(shè)施的限制條件，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后綜合確定，以保證施工工藝的技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、施工安全可靠。