市政道路排水工程中的污水管頂管施工工序及技術

王云天，張金光

（中交一航局第二工程有限公司，山東 青島 266071）

1 工程概況

天長市南市區二期基礎設施工程（一期）PPP項目，建設內容包含道路、綜合管廊、綠化景觀等一系列配套設施，共10條市政道路9.8 km，6條道路規劃有綜合管廊，共約7.8 km，在該工程的管廊施工中，污水管為重要設施，項目采用的是現階段業內較為主流的頂管施工技術。

2 頂管施工技術的基本原理

頂管施工技術是以地下管道施工技術為基礎，經優化后得到的全新技術形式，其突出特點在于無須大范圍開挖路面，僅沿著與地面垂直的方向開挖工作井即可，再于該處將管材頂進至指定位置。主頂油缸、管道間中繼站等均為關鍵設施，其聯合應用，可提供推力作用，將各類頂進設備推動至地質層。在對頂管進行施工時，還需要注意的是如何有效選擇工具管，工具管不僅要材質過關，而且質量要符合有關要求。市政工程中，工具管一般選用鋼筋混凝土管，它能夠使頂管施工完成得又快又好，與此同時，如果地面出現各類壓力或者地面周邊出現各類壓力時，鋼筋混凝土管也能承受足夠的壓力，以最大限度地確保施工安全。

3 頂管施工工藝流程及具體應用要點

主要流程為：施工準備→測量放線→制作井位→配套頂管設備→導向鉆孔→拉管→有序施工各管節→頂管設備拆除→罐頭處理→修筑檢查井。

3.1 施工準備

施工準備階段需采取的措施有：

1）根據地勘報告掌握施工現場的實際情況，確定具有可行性的施工工藝。

2）加強技術交底和安全交底，組織施工人員深入學習施工圖、施工規范等內容，對工程施工狀況形成準確的認識。

3）對沿線的管線做全面的調查，并查閱相關建設資料，明確既有管線的類型、數量以及分布特點，進而確定與設計管線存在交叉位置關系的管線，基于所掌握的信息繪制圖紙，提供協調方案，確保新舊管線均能穩定使用。

3.2 制作井位

工作井形式有兩種：（1）坑式設備工作井；（2）裝管井。立足于工程項目的實際情況，擬采用長500 mm的管節，安排在原井內完成安裝作業。

3.3 導向鉆孔

導向鉆孔的主要步驟有：

1）適配定位輪，用于控制管道的流水標高。在井內復核標高，經計算后確定實測值與設計值的誤差，對數據加以修正，保證標高的準確性，此后方可進入下一井位。

2）導向孔軌跡設計工作中，控制其布設位置，以遠離既有管線的區域為宜，即盡可能離開壓力管線、光纜及電力管線；根據對現場條件的分析，將鉆機放置在有風險管線的一側；深度優化鉆孔曲線，盡可能降低復雜度，弧型部分的曲率適當加大。入土點、出土點與水體的距離至少達到5～6 m，否則有泥漿噴涌的可能。

3.4 復測

復測導向桿的標高，并考慮施工深度范圍內土層的承載力，綜合多項條件判斷是否具有預擴孔的必要，同時決定是否需配套止泥環。機頭的型式根據現場土層特性而定，若為流沙流塑土層，則以專用壓力倉機頭較為合適，其具備自卸壓、自閉合的功能，運行效果較好。

1）第一節管為工具管，頂進時按照50 cm的間隔依次測量（必要時縮短間隔距離，加大測量頻率），根據實測結果采取控制措施，使管道精準入土；隨著管道的頂進，待其到達土層后，適當放寬測量間隔，但不超過100 cm。嚴格檢測并控制頂管管道的偏差，頂管管道的允許偏差見表1。

表1 頂管管道的允許偏差

2）用激光導向經緯儀組織中心測量。實際操作中，調整經緯儀的姿態，使其瞄向井內的激光發射器；隨后，對激光發射器做適當的調整，保證其位置的合理性（要求激光發射點恰好處于軸線處）。

3）用水準儀測量高程，檢測頭一節管前端與后端管內底高程，從實際結果判斷頭一節管的走向趨勢，以便采取控制措施；經測量后，高程需與工作井內另一水準點閉合。

4）將激光經緯儀穩定置于工作坑內，調整好姿態；在管內裝上標示牌，作為輔助裝置使用，當管道頂進到位后，激光點應當正好射在標示牌的中心位置，此時說明頂進無偏差，否則管道頂進位置偏離設計要求，應予以調整[1]。

5）頂進結束后，測量各管節接口的中心位置和高程，判斷管節間的連接情況；若有錯口，則測定其高差，有效調整到位。

3.5 回擴掘進頂拉

頂拉材料選用的是聚乙烯材料，根據此類材料的特性可知，其難以承受大噸位的頂進，易由于過強的頂進作用而受損；管體與土體間有泥漿，起減摩的作用。根據現場情況以及經驗值，要求環空≥40 mm。此處以40 mm的環空為例展開分析，在該條件下頂進施工時，機頭掘進效率較高，產生的泥漿具有擠壓密實、減摩的多重作用，有利于改善施工條件。

3.6 鉆導向孔及回擴

根據設計鉆進曲線控制鉆孔，施工期間加強監測，及時掌握現場作業情況（例如，鉆進方向、深度、鉆頭板的狀態），并與司鉆手保持密切聯系，雙方進行高效的信息溝通，避免誤操作。鉆進以及回拖時，控制鉆桿的運行姿態，避免逆時針旋轉。為強化質量控制效果，導向孔鉆進時做到站旁監督，并落實簽證制度，由此保證鉆進軌跡的準確性。鉆頭到達出口工作坑后，結束鉆進作業，但此時的孔徑與設計要求尚有差距（不具備鋪設施工的條件）。考慮到此情況，擬采取多次擴徑的處理方法，先用φ159 mm鉆頭回擴1次，再用φ273 mm鉆頭回擴1次，如此類推，直至實測孔徑達到設計要求為止。此后，安排專員用清孔器清理殘留在孔內的泥漿，使孔洞保持相對潔凈的狀態[2]。

鉆導向孔及回擴操作要點如下：

1）卸下鉆頭，將φ159 mm的回擴頭連接至鉆桿尾端，回擴頭的后方連接鉆桿，再啟動鉆機，由鉆機帶動回擴頭，使其做出回拉和擴徑的操作。

2）回拉施工期間，根據施工進度適當加接鉆桿，要求全過程中鉆桿均不進入孔洞。

3）隨著擴頭回拉量的增加，待其到達接駁坑的位置時，卸下無須使用的φ159 mm回擴頭，在鉆桿尾端接上φ273 mm回擴頭，繼續旋轉、回拉，按照此方法依次類推，完成回擴。

4）拉管時，需確保任何一節PE管均到達指定的位置；完成拉管作業后，及時清理作業設備以及附屬裝置，將其分類堆放到位，妥善保管，以便后續繼續使用。

3.7 泥漿的制備與施工

由于施工區域局部地質條件復雜，對泥漿的性能提出較高的要求，需合理制備。并且，除了制備優質的泥漿外，還需以科學的方法施工，充分發揮出泥漿的性能優勢。具體作業要點如下：

1）水泵輸送至沿淀池，在該裝置中發生沉淀、過濾，此后配漿。

2）選取適量優質的原材料，做充分的拌和。以一級膨潤土為宜，加適量的泥漿添加劑，得到性能良好的泥漿。泥漿添加劑的類型較多，較為常見的有降失水劑、防塌潤滑劑等，具體根據材料的性能特性和環保特性靈活選擇。

3）為使膨潤土有效水化，采用快速水化裝置；除此之外，增加泥漿罐的數量，本次施工中采用1個配漿罐+4個泥漿攪拌罐的配置方式。

4）施工期間產生的回流泥漿需得到有效的處理，主要方法：在鉆機作業現場以及管線場地處修筑返漿收集池，作為處理時的關鍵裝置；主管線穿越施工擴孔過程中形成泥漿，將該部分匯聚至返漿收集池內，經沉淀處理后，進一步由光纜套管輸送，使其轉移至位于鉆機場地的泥漿池內，在該處回收沉淀；經過前述的處理后，啟用回收系統，將產生的泥漿進行回收利用[3]。

3.8 施工中的安全防護措施

施工時加強安全防護，例如，施工人員佩戴安全帽等相關防護用具，提高主動防護水平；在施工場地周邊設置擋板；加強安全監管，及時發現問題并正確處理；部分區域不具備安裝防護欄的條件，此時宜在周邊裝設防護網，以防人員跌落；加強對施工設備的性能檢查以及材料的質量檢查。

4 測量及糾偏校正分析

對于頂管測量，可通過激光線測量的方法完成。將激光經緯儀安裝設置在工作井中，以管線為基礎進行調節，同時必須妥善安裝標示牌，頂進管道與設計方位合一時，激光點可以精準地射到標識牌的正中方位。全段頂管結束后，有必要在每個管節的接口處測量位置與高程，如果出現了錯口的情況，需要詳細測量錯口高差。此外，為了使管道的光滑度達到最佳，有必要用砂漿抹平錯口。

另一方面，對糾偏校正而言，重點在于預防，要最大限度地避免由于超差而引起的再度校正的情況。一般來說，以1 m為尺度進行度量。如果有偏差，則需要進行糾偏校正，并進行仔細核對。頂進時，最大誤差為10 mm，對于誤差，要進行及時的糾正，而且糾正必須從小角度出發，緩慢行進，不能過快。嚴格避免猛糾硬調等現象。對于糾偏方法，可以利用挖土校正法，也可以利用強制校正法。

5 管道接口及管道裂縫的處理方法分析

對于排水管，使用最頻繁的是混凝土管。管道接頭要確保完全固定管道導向環。一般來說，接頭的主要處理途徑包含：如果頂管管材利用的是平型接口，后續不同管之間出現縫隙時，應利用環氧水泥砂漿進行填抹；如果管頂頂進結束后，壓力試驗造成了管道破損的情況，需要在管道內部設置密封環，還要做好接口防水測試。在頂進過程中，因為管道有時會受到不均衡的壓力，從而造成裂縫的進一步擴張，所以，必須及時處理裂縫。如果是比較細微的裂縫，可以用環氧砂漿進行填充；如果是比較明顯的裂縫，可以用鋁粉砂漿進行處理。

6 結語

綜上所述，在市政道路排水工程的污水管施工中，可以采用頂管施工技術，其能夠在不開挖的前提下將管道等設施施工到位，既保證了管廊施工質量，又能減小對路面完整性的影響以及對周邊現狀建（構）筑物的擾動。通過本文的分析，提出一些具體的施工要點，希望可以給類似工程提供參考。