市政施工中地下管線長距離頂管施工技術(shù)分析

李孝川 陳青帥

北京市市政四建設(shè)工程有限責任公司 北京 100037

市政工程項目包含了較多的內(nèi)容，整個過程也比較復雜，所以有著較高的管線埋設(shè)深度要求，這進一步提升了市政施工的難度。為了確保市政施工能夠達到預期的標準，提升整體的施工質(zhì)量，必須保證施工方案的合理性，并對技術(shù)流程進行調(diào)整和改善，這其中就包括了對長距離頂管施工技術(shù)的應用。因此本文對于市政管線施工中長距離頂管施工技術(shù)進行分析有著重要意義。

1 長距離頂管施工技術(shù)的應用特點

長距離頂管施工技術(shù)的特點主要包括以下幾個方面：首先，長距離頂管施工技術(shù)不會對現(xiàn)場造成破壞，因為該技術(shù)的應用無須進行地面的開挖，可直接完成管線鋪設(shè)過程，對傳統(tǒng)管線施工所導致的交通堵塞問題進行了有效的避免，無須進行大范圍的開鑿，同時也不會造成噪音污染，避免對周邊居民的正常生活帶來影響。其次，長距離頂管施工技術(shù)的施工速度更快，因為這項技術(shù)一般需要在井下作業(yè)，所以不需要在路面進行圍欄的設(shè)置，同樣不需要進行拆遷作業(yè)，從而有效的降低總體的工作量，減少工作時長。與此同時，長距離頂管施工技術(shù)所應用的技術(shù)設(shè)備有著較高的性能，能夠減少人力成本，從而提升整個施工過程的經(jīng)濟性。最后，長距離頂管施工技術(shù)有著較好的環(huán)保效果，因為這種施工技術(shù)所需要的工作范圍較小，所以不會對周邊的環(huán)境造成破壞，主要是在井內(nèi)進行施工，并且在施工的過程中會持續(xù)的灌注清水或者黏土漿，能夠有效避免揚塵，不會造成空氣污染[1]。

2 長距離頂管施工的影響因素和注意事項

2.1 影響因素

市政地下管線施工的過程中應用長距離頂管施工技術(shù)（如下圖），每次頂管施工的距離一般控制在一百米左右，長距離頂管施工對于距離的要求較為嚴格，這也是長距離頂管施工和普通頂管施工之間的不同之處。在進行施工前，需要調(diào)查了解現(xiàn)場的實際情況，對各項情況進行掌握，從而提升長距離頂管施工技術(shù)的適用性。另外，也要在長距離頂管施工中注意以下幾方面影響因素：首先是推力限制，長距離頂管施工所應用的是機械設(shè)備推力，推力和距離之間保持著正比例關(guān)系，如果距離增加則可適當?shù)奶嵘敼芡屏ΑＥc混凝土管相比，長距離頂管摩擦系數(shù)更小，這與推力的大小有著直接的關(guān)系，所以需要重視這方面的控制和管理。其次是通風系統(tǒng)，在進行長距離頂管施工的過程中應該重視通風情況，這與施工人員的安全有著重要關(guān)聯(lián)，管道中的氧氣損耗較大且管道容量十分有限，容易出現(xiàn)缺氧的情況。所以需要對通風系統(tǒng)的設(shè)置給予足夠的重視和關(guān)注。

圖1 長距離頂管施工圖

2.2 注意事項

首先是進出洞，長距離頂管施工主要是在進出洞時造成土地的擾動，在進行洞外施工的過程中一般會因為操作不合理而導致滲水的情況出現(xiàn)，這時就需要通過SMW技術(shù)來做好洞口加固，從而使得洞口穩(wěn)定性獲得提升。如果這樣仍然不能夠有效的控制洞口滲水問題，那么則需要采用橡膠來進行輔助。在項目施工實踐過程中，應結(jié)合實際的情況來在洞口部分安裝支護裝置，為作業(yè)人員的安全提供充分的保障[2]。

其次是施工質(zhì)量控制，在市政管線施工當中應用管道鎖緊技術(shù)，如果處理不當可能會導致管道損壞的問題出現(xiàn)，特別是在進行角度位置的設(shè)置上，出現(xiàn)問題的幾率較大。為了避免這一情況的發(fā)生，在長距離頂管施工時應該對旋轉(zhuǎn)方式的選擇給予足夠的重視，確保按照作業(yè)流程來進行操作。與此同時，要對鋼管的規(guī)格進行嚴格控制，避免出現(xiàn)偏差，并且要注意固定的是否牢固。另外，要制定關(guān)于鎖定管頭的具體方案，并做好長距離頂管施工的安全檢查工作，確保整體的施工質(zhì)量達到預期標準。

第三是注漿作業(yè)，長距離頂管施工中需要充分滿足注漿作業(yè)的相關(guān)要求，從而對注漿材料利用效率進行有效控制。在制備泥漿的過程中要結(jié)合具體的情況來控制質(zhì)量，從而對施工過程進行進一步的完善。一般來說制備泥漿的主材料是膨潤土，具體需要結(jié)合現(xiàn)場的情況來進行權(quán)衡，分析存在的問題，從而實現(xiàn)材料的合理配置，盡可能的減少泥漿摩擦效果，進一步提升支撐力。

最后是控制注漿壓力，在長距離頂管施工的過程中，要嚴格控制注漿壓力，超過管體上部水頭壓力和靜止土壓力，全面觀察附近地面的平整度，以地下水位情況為基礎(chǔ)來調(diào)整壓漿量，確保頂進過程能夠得到順利的開展。與此同時，在實踐過程中要在泥漿出口設(shè)置單向閥，避免發(fā)生回漿的情況。在實際的施工中如果發(fā)生了停漿的情況，要觸變后會逐步的穩(wěn)定，不會發(fā)生明顯的波動。實踐過程中需要對具體的工況進行分析，合理設(shè)置中繼壓漿泵位置，控制輸送管的壓力損失，提升注漿的穩(wěn)定程度[3]。

3 長距離頂管施工的技術(shù)類型和應用流程

3.1 技術(shù)類型

首先是穿墻技術(shù)，對于該技術(shù)的應用主要是為了連接墻體預埋管和防水套管，在具體的應用過程中要確保材料具備足夠的防水性能和抗震性能，即便是在高壓環(huán)境中也仍然能夠具備較高的荷載力和應用強度。與此同時，在安裝管道的過程中要保證足夠的精準度，并對施工中可能面對的外部影響因素進行充分的考慮，制定相應的應對措施，對可能造成堵塞的污染物要及時進行清理，保證管道的運輸性能良好。

其次是螺旋鉆井技術(shù)，該技術(shù)主要是通過鉆機來進行鋼管的放置，并利用系列措施來確保維持土層的基本形態(tài)，避免地表開裂或者塌方的情況發(fā)生，也不會因為降雨而發(fā)生水土流失的情況。一般來說螺旋鉆井比較適合應用在較小孔徑的管道施工當中，在這個過程中可能會發(fā)生一些誤差問題，一旦出現(xiàn)了誤差要及時作出調(diào)整，通過控制精度來提升整體的施工質(zhì)量。

第三是減阻技術(shù)，減阻是為了對土壤性質(zhì)進行改善，避免機械施工受到過大的阻力，保證放置管道時土層能夠具備足夠的穩(wěn)定性，一般來說施工方會選擇在管道和土層之間進行泥漿的灌注，在間隙位置形成保護膜，使得土壤的支撐力得到有效的提升，避免地面發(fā)生沉降的效果。另外也要對泥漿剩余情況做好檢查工作，確保得到連續(xù)的灌注。

3.2 施工流程

首先是前期的準備工作，具體內(nèi)容包括以下幾個方面：第一是要進行設(shè)計方案的制定，對施工要求進行明確，實現(xiàn)各項資源的合理化配置，保證工程計劃能夠達到相應的標準。例如變壓器功率需要設(shè)置為200KW，以及采集水資源時要采取就近原則等等。第二是要考慮到具體的應用需求來選擇性能符合要求的材料，確保施工的有序開展。同時在施工中對于建材進行應用前要進行精確計算，避免過多的二次加工，保證材料能夠得到準確的安裝。另外，施工方要在現(xiàn)場進行采集點的布設(shè)，做好建設(shè)過程的監(jiān)控管理，從而提升整個工程的安全性，避免安全隱患問題的發(fā)生。第三要選擇性價比高的機械設(shè)備，并確保其具備良好的運行狀態(tài)，例如當前應用較為廣泛的XDN500頂管機頭（如下圖）。

圖2 XDN500頂管機頭

其次是井下布置，具體是在井內(nèi)下放導軌和鋼梯，將鋼材作為頂管基座材料，測量管線長度后固定基座安裝，從而對施工的穩(wěn)定性進行提升[4]。

再次是管線運輸，開展這項工作前需要獲得相關(guān)部門的批準，獲得批準后才可進行材料的運輸和組裝，在投入鋼管材料前，要進行質(zhì)量檢測工作，包括抗腐蝕性和耐久性等等，避免二次維護造成的經(jīng)濟損失。

最后是其他的注意事項。第一，要確保管道推力適當，能夠?qū)艿劳獗谂c土壤之間的摩擦力進行抵消。同時要對管道徑口大小和長度進行合理設(shè)計，對工程現(xiàn)場的勘查數(shù)據(jù)進行收集，將管道壓力控制在安全范圍內(nèi)，充分考慮到土拱效應和管端阻力等因素，確保設(shè)計結(jié)果的適用性和合理性。第二，要對管道位移存在的偏差進行明確，長距離頂管施工可能會在安裝時出現(xiàn)距離偏差，為了避免這個問題要提升操作人員的技術(shù)能力和水平，并按照相關(guān)的規(guī)范要求來保持油缸推力的平衡，從而實現(xiàn)對管道位移的控制，確保頂管誤差值處于可控范圍內(nèi)。第三是加固措施的應用，對于破損區(qū)域一般會采用水泥灌注的方式來進行修復，確保路面的平整。同時，可利用高壓注漿來封堵鋼管定穿位置，并對凝固時間進行合理控制，確保加固符合安全標準。

4 長距離頂管施工的安全隱患及控制措施

4.1 安全隱患

首先是土體變形，因為長距離頂管施工主要是通過機械推力來移動管道，所以必然會對土體形成擠壓，如果土層稀疏那么就可能會因為過大的負荷而造成土體變形，不但會對施工有序開展帶來阻礙，同時也會降低施工質(zhì)量和效率，所以需要重視控制土體變形問題，防止安全事故的發(fā)生。

其次是生態(tài)環(huán)境破壞。長距離頂管施工對于生態(tài)環(huán)境的破壞主要表現(xiàn)在這樣幾個方面：一方面是管道安裝的偏差導致周邊土體發(fā)生位置改變，從而發(fā)生坍塌的情況。另一方面是頂管施工可能會造成水污染和光污染，如果不能夠合理的進行處置會對周邊環(huán)境造成破壞，對人們的生活帶來不利影響。

4.2 控制措施

首先是管線與地面形變控制，作為從事長距離頂管施工人員，應該對出現(xiàn)地面變形的原因進行詳細的分析和研究，從目前的情況來看，一般是因為端頭地層所承受的壓力大于其他區(qū)域而導致了土體變形，所以會有較大的幾率發(fā)生結(jié)構(gòu)性的損失。與此同時，土層和管道之間的摩擦力也同樣會引起地層變動現(xiàn)象。在對出現(xiàn)土體變形事故的原因進行明確后，要多次研究通過勘察過程所獲得的數(shù)據(jù)，并在施工現(xiàn)場對數(shù)據(jù)進行再次的測量，對土質(zhì)情況進行準確的掌握，這樣才能夠?qū)ν诰蛏疃纫约肮芫€長度進行充分的明確。另外，從施工方的角度上來看，要在作業(yè)當中重視對坡度偏差的合理控制，保持坡度的平緩，盡量的降低管道下放過程中和土體之間的摩擦力，從而避免地面變形情況的發(fā)生[5]。

其次是頂管井的接收。為了保證對管材進行頂進工序當中不會有異物掉入到其中，應該在頂管施工作業(yè)開始之前通過水泥灌漿的方法來對周邊土體進行加固，從而提升整體的穩(wěn)定程度，除了能夠避免異物掉入到接收井中之外，也能夠為其他工作的進行提供便利。在應用長距離頂管施工技術(shù)時，操作者和負責人員應該注意這樣幾方面問題，包括管線的鋪設(shè)方位和管線進程的測量方法，必須明確這樣幾個問題，才能夠確保長距離頂管施工達到預期的標準。具體來看，負責測量的工作人員應該重點關(guān)注進洞、出洞和頂進樁頭這樣幾個位置，并采取相關(guān)的標準，避免偏差問題的發(fā)生。想要有效降低地下管線長距離頂管施工技術(shù)對周邊自然環(huán)境造成的負面影響，就需要通過開鑿或者砌筑的方式來提升對井壁的保護作用，使得周邊土地的穩(wěn)固程度能夠獲得提升，讓其能夠更好的承受推力，從而避免坍塌情況的發(fā)生。在對頂管機進井的過程中，操作人員要控制好整個設(shè)備的運行速度，保持頂管的連續(xù)性運作，避免因為工序時間差而發(fā)生水土流失的問題。待設(shè)備整體進入到洞內(nèi)后，要及時進行接頭工序和設(shè)備分離，確保施工質(zhì)量能夠達到預期的標準。另外一方面，從事長距離頂管施工作業(yè)的工作人員，要加強污染物的清潔和管理意識，例如統(tǒng)一收集污水并對其進行檢測，如果檢測后發(fā)現(xiàn)污染超標則應該先對其進行降解處理，然后將處理后符合要求的水應用在設(shè)備清洗工作當中，從而實現(xiàn)對水資源的二次利用。陽光照射金屬所帶來的光污染，可選擇在對材料進行存放時設(shè)置遮光板，避免反光所帶來的光污染。

5 結(jié)束語

總而言之，市政施工地下管線長距離頂管施工技術(shù)的應用，應該注意施工流程的合理性以及技術(shù)特點的合理應用，同時也要充分了解并控制施工中存在的安全隱患問題，避免對周邊環(huán)境造成污染，從而更好的推動城市經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展。