污水管線施工中非開挖技術的應用

李建偉

（北京通成達水務建設有限公司，北京 100028）

1 工程概況及施工背景

為了全面提升本文論述的科學性和有效性，文章以具體的工程案例作為主要分析對象，結合實際應用情況進行闡述。該工程位于北京市西北部的昌平區，其是首都生態環境的重要屏障。區內地形西北高，東南低。

本工程主要建設內容涉及到郝百路段污水管線、馬池口鎮中水南線、南辛路段（辛丈路支線）污水管線、南辛路段污水管線、幸福河段（昌流路支線）污水管線、混凝土污水檢查井、混凝土污水沉泥井等。

首先由于整體工程規模較大，用常規的開挖性污水管線施工技術進行施工，必然會面臨著較大，的工程量，同時工程位于城市中心區域，施工管線大多數位于現狀路邊，基本與現有的道路并行，或在路邊綠地和人行道上，施工場地狹小，堆放材料困難；對周邊道路交通影響較大，拆改移和交通導行工作量較大；管線穿越京密引水渠和京包公路，施工協調工作很重要。

2 頂管施工在污水管道施工中的應用

2.1 實施策略分析

在施工準備之前，必須要結合具體的工程地理位置以及實際的環境，進行詳細的勘察以及資料整合，確保前期準備的所有資料都可以滿足后期施工需求，同時要以精細化管理作為核心標準，強化施工設備管理、組織以及調控，這樣才可滿足后續的施工要求；結合具體的地質條件以及地下管線分布情況，建立在智能化檢測的基礎上，制定科學的管線施工方案，比如，可以將BIM 技術融合到管線施工規劃中。這樣可以快速地定位地下既有管線以及相關障礙物[1]，能夠有效避免后續施工安全風險的出現。

2.2 頂管施工的具體流程分析

2.2.1 土方回填施工

本工程土方開挖總體思路：當開挖深度不大于4 m 時，一次開挖成型；當開挖深度大于4 m 時，分層開挖，每層開挖深度根據現場土質條件、地下水埋深情況及溝槽的總體開挖狀態進行針對性分析。

在土方開挖施工之前，首先需要利用現代化技術針對施工現場環境以及地下水位進行嚴格的監測，分析是否存在復雜的地下管線，了解周邊建構筑物的實際情況，再結合監測結果，進行現場施工材料以及人員團隊的布置。

對工程區地下物進行調查、探測，要嚴格標明地下已建的管道和具體的位置，做好標識，并且分析管道的種類和高程，針對需要重點保護的既有良好之物，必須要由專人進行看護，并且設置明顯標識和防護欄。未知的管線必須要及時報告相關部門定位，及其具體用途和保護方案。對于開挖區域內需要拆除的地上物，在正式開挖前，拆除清理完畢后，方能進行土方開挖。

開挖前，測量人員根據控制網的測設開挖上開口線和溝槽底邊線，用白灰線醒目標記，以此指導機械開挖人員進行作業。開挖時自上而下進行，施工過程中要嚴格結合前期方案以及圖紙的實際要求進行，在施工過程中要嚴格落實邊坡的控制，避免出現超挖現象以及欠挖現象，滿足施工圖紙要求的坡度和平整度。

施工期間還需要由專業的人員進行現場測量，跟進施工進度，嚴格落實平面位置、標高、水準點、邊坡等各項細節的檢測，確保不變形、不位移、不滑坡。土方開挖時，挖掘機最有效的開挖深度在4 m 以內，開挖深度小于4 m，一次開挖成型。當開挖深度大于4 m 時，采取分層開挖的形式進行。分層開挖前，要根據地質土層情況、開挖深度和地下水位等，合理確定分層位置，確保開挖機械充分發揮其效率。

使用機械開挖土方時，溝槽底預留20 cm 厚保護層，用人工修整、清理，確保地基不被擾動，滿足施工圖紙和相關施工技術規范的要求。詳細參數見表1。在開挖施工以及回填的過程中，必須要嚴格按照相關工程量計算具體的人工參數，選擇效率最高且進度最快的方式進行施工，這樣才可以有效提升整體工程施工效率，也可以確保為后續的工程質量管控奠定良好基礎。

表1 工程土方開挖及回填的施工參數標準

2.2.2 管線組裝施工

綜合施工期間的實際地質環境和施工需求，及時的進行工程細節的調整，這樣才可以有效確保管道的組裝具備可行性。首先不同材料的管道選擇需要結合前期的設計方案進行分析，在管道運輸的過程中，運輸車和吊機設備必須要維持良好的運行狀態，避免損壞管道質量。管道運輸到現場之后，及時進行排列和堆放，并且進行批次檢查。在進行管道組裝的過程中，首先要在工作坑兩邊放置頂鐵，配合鎖定裝置來提升穩定性，同時也要確保頂鐵自身的軸線與管道的軸線平行。在管道節點位置設置刃角，結合實際的工序和步驟進行外殼、內環、肋板等相關結構的安裝。

2.2.3 施工方案規劃

結合本工程的實際施工環境進行勘察，確定利用機械式土壓平衡頂管的方法進行施工，同時結合具體的施工需求，在不同施工條件的基礎上，打造了具有針對性的施工方法。例如，本工程的部分區域管道埋深較大、工作井與接收井間距離不長時，采用常規人工掘進頂管的施工方法（如圖1 所示），該方法具有施工設備投入較少、施工工藝相對機械式土壓平衡頂管方法較簡單、進度稍慢但是經濟投入小等特點[2]。另外，由于本工程的規模較大，部分區域工作井與接收井間距離稍長、管道埋深起伏較大深淺不均勻，并且進度要求非常緊張時，采用機械式土壓平衡頂管的施工方法（如圖2 所示）；機械式土壓平衡頂管法施工具有頂進速度快、單向頂進距離長、對管道埋深適應性強、適應土質范圍廣、施工精度高、安全直觀方便（采用地面控制系統）、施工工藝較復雜、技術要求高和經濟投入大等特點。施工中，根據現場具體情況和施工進度安排，選擇適宜的頂進方法。

圖1 人工掘進頂管施工方法

圖2 機械式土壓平衡頂管施工方法

頂管工作坑和接收坑的施工方法相同，采用沉箱施工，一次澆筑成型、一次下沉的方法。

2.2.4 管道頂進及對接施工

在所有的施工設備調試完成之后，開始管道頂進作業。需要利用吊車將管道放置在導軌上。首先，確保機頭先進入土層內，讓土體進入管內形成土塞，達到一定程度之后停止頂進，進行管內取土。通常以人工挖取的方式進行施工。管前取土原則上控制與機頭前端平齊。其次，當土塞清除結束后，再進行管道的頂進，在管道鋪設之前必須要將表面的油污和雜物清除干凈，結合不同的管道直徑進行規范化處理。最后，選擇與管道直徑相符的密封膠圈，套入插口槽內，確保膠圈四周平整，沒有扭曲現象，然后在膠圈表面以及前一節管道內部涂抹潤滑油（如肥皂水）。

在鋪管時，首先設備必須要平穩運行，避免出現碰撞情況，將管道平移到接口位置，然后調整軸線和標高，在這個過程中可以通過水準儀進行持續性的檢查和觀測。另外在承插的過程中，依然需要保持管道全吊的狀態，這樣能夠降低拉力對管道產生的影響。在管道拉緊之后需要及時調整軸線以及標高，同時要注意避免出現扭曲等情況。

在整體管道安裝的過程中，必須加大質量管控力度，管口緊固作業非常關鍵，稍有不慎，膠圈就會扭曲、擠壓變形或破壞。本工程采用內拉法以及外拉法這兩種方式進行緊固施工。

外拉法適合于各種管道直徑型號。在安裝的過程中，首先需要在管道的外壁上安裝鋼絲繩，鋼絲繩和管道之間需要設置墊層，避免對管道表面產生影響。接下來用手動葫蘆進行起重。起重機的起吊位置需要設置在距離管道中部管道10~20 cm 左右，需要利用人工操作的方式拉緊手動葫蘆，把承插口徐徐地緊密接合好。

而在管道直徑較大的施工作業過程中，往往以內拉法為主，方便工人能夠在管道內部行走作業。在安裝好的管道內接縫位置，卡住水平鋼板或型鋼作為固定錨固點，布設牽引鋼絲繩、手拉葫蘆和待緊固管口的橫杠等，通過手拉葫蘆的拉緊，將管道連接緊密。

3 頂管施工期間的問題控制方法

3.1 落實施工材料品質的優化

在整體工程開始之前，要結合實際需求進行施工材料以及相關設備的統籌管理，明確具體的材料性能以及相關型號參數。嚴格的落實好供貨方的質量審查以及信譽監管，確保所有的原材料質量滿足實際需求；所有采購的材料都必須要進行質量檢查，同時也要針對生產方進行資質檢測，材料進場之后還需要進行實驗室試驗，確保所有的材料質量滿足實際的施工需求。

3.2 頂進速度及進度控制

本工程以實現合同約定的日期作為主要的管理目標，落實好全方位的進度控制，將總體的進度控制目標進行分解，按照具體的班組以及實際施工進度進行針對性落實。

從具體實踐角度來講，在施工過程中，本工程采取了全過程跟蹤監督體系，結合前期制定的進度管控方案，通過調度措施來進行細節調整，并且設置計劃圖，在計劃圖上實時跟進具體的施工記錄，記載每一個施工節點和具體的完成日期。利用這樣的方式來打造多元化的進度管控體系，同時能夠有效排除干擾因素，確保所有的施工方案與前期的計劃相符。同時持續性的跟蹤體系，也能夠有效定位施工過程中所消耗的各項人力物力，嚴格落實相關設備以及材料的使用情況統計，并且做好統計報表，這與后續的成本管理也有一定的關聯。另外在進度控制的過程中，還需要融入資源供應體系，結合實際的施工需求，快速提供相關資源和設備，確保不耽誤施工進度，避免出現供應不足或者供應時間短缺等情況，也能夠有效避免盲目選擇物料導致的質量問題出現。

3.3 主要質量技術保證措施

首先，在前期準備的過程中，就需要通過文件以及相關規章制度來實現質量管控。首先成立專業的技術小組，針對所有的外來文件以及圖紙進行登記和質量檢查，所有下發的文件和圖紙必須要做好記錄，所有用于執行的文件以及相關規范，必須要制定明確的清單。已經作廢的文件和圖紙必須要及時收回并且進行整合處理。

其次，在施工過程中還需要落實好動態性監督以及精細化管理，在工程開始之前要嚴格的結合方案進行準備工作的創新，其中涉及到質量檢測、圖紙設計、圖紙規劃、會審。結合具體的施工方案，嚴格的進行技術交底以及安全培訓，要討論當前方案是否可行，并且編制指導書[3]。綜合具體的施工組織規劃，嚴格地進行人員團隊和各個班組的調配，堅持專人專崗專責，同時要落實好持證上崗管理，確保崗位人員能夠嚴格遵守規章制度和相關規范。

在每一道施工工序完成之后，相關班組人員必須要進行自我檢查，合格之后才可以交由質檢小組進行協同檢查，這樣才可以有效避免細節問題成為安全隱患。

4 結束語

綜上所述，在當前的污水管線施工過程中，結合實際的施工需求以及施工環境，分析影響因素和綜合效益，建立在統籌合作的基礎上，打造非開挖技術體系，能夠有效降低整體工程的成本投入，也可以提升施工質量，而頂管施工技術也需要落實全過程的監督以及優化管理。加強質量管控、落實智能化創新、明確各方主體的責任和義務、實現動態性管理，這可以為頂管施工工程的落實奠定良好基礎，也可以為我國污水管線價值發揮提供有效保障。