探討頂管技術在污水管道工程中的運用

王玲皓

元建工集團有限公司 湖南 長沙 410000

引言

為了創造良好的城市環境，必須針對污水進行回收和處理，以確保出水水質達到國家標準，防止對自然生態環境造成嚴重污染，在生態文明城市建設中具有重要意義。近年來，隨著生產生活節奏的加快，污水量也逐年增長，必須擴大污水管道工程建設規模，以適應當前污水排放和處理的特點，防止對人們的正常生活造成影響。相較于普通管道而言，污水管道的埋設深度更深，因此大開挖技術難以得到有效應用，會受到周圍構筑物、地下管線和道路情況等影響。頂管施工技術已經十分成熟，不僅能夠保障施工建設的靈活性，而且降低了對環境的影響，符合市政工程建設的基本要求。因此，應該結合污水管道工程的特點制定合理的技術方案，以充分發揮頂管技術的價值。

1 頂管技術的概述

1.1 概念

頂管技術重點是非開挖施工手段，屬于不開挖或者是少開挖管道埋設施工技術。在工作坑中，合理的使用頂進設備產生頂力，將管道與周邊土壤的摩擦力及時的克服，確保管道依照設計的具體坡度適當頂入土中，從而將其土方及時運走。該技術的具體原理是運用主頂油缸和管道間、中繼間等推力，將工具管或者是掘進機在工作坑中穿過土層推進到接收坑中吊起。在這樣的情況下，管道緊隨工具管或者是掘進機埋設于兩坑之間。

1.2 工作原理

頂管技術屬于盾構施工后發展起來的地下管道施工手段，其不需要開挖面層，可以穿越河川、地面建筑物等復雜的區域，同時保證具體的施工效果。頂管技術合理地利用了主頂油缸及管道間、中繼間等的推力，使得工具管在工作井中穿過土層在接收井中吊起。為了達到更加理想的成果，需要將工具管和掘進機后的管道埋設在兩井中，由此確保非開挖敷設地下管線的目標順利實現。頂管施工技術流程如圖1所示。

圖1 頂管施工技術流程

1.3 發展現狀

歷經了多年的發展，頂管技術在國家的建筑項目中廣泛使用，保持著迅猛的發展勢頭，不管是技術還是設備等其他方面，頂管技術已經趨向世界領先水平。比如上虞市污水處理工程中，玻璃纖維加砂管首次運用至頂管；無錫長江引水工程中，中鐵十局十公司運用了國產設備直徑為2200mm鋼管雙管同步頂進2500m。這些工程項目均證實了國家頂管技術水平已達到新的高度，逐步靠近世界領先水平。

2 頂管技術的優勢

機械頂進施工和人工頂進施工是頂管施工的兩種主要形式，在頂進方式上存在較大的差異性，其中破巖機頂進施工和普通機械頂進施工在機械施工中的應用較多。在采用人工頂管施工時，以人工操作為主，因此具有較強的便捷性和靈活性特點，對于施工人員的操作要求不高。在施工中通常無需設置接收井，運用接收井時也可以有效控制尺寸大小，防止對施工造成較大的影響。當管道底部高于地下水位時，可以采用人工頂管施工工藝，能夠有效降低外界環境和周圍管線對施工的影響，占地面積相對較小[1]。而采用機械頂管施工時，則需要運用多種機械設備，大大提高了施工效率，而且能夠保障人員的安全。在國家經濟穩步發展的進程中，城市化進程明顯加快，國家的地下管線需求量與日俱增，需要高度重視污水管道工程中頂管技術的應用趨勢。相信在經濟高速增長的背景下，頂管技術的發展會迎來新的機遇和嚴峻考驗，需要施工單位高度重視先進技術的合理引入，消化創新并穩步改革，落實人才培養工作，使得頂管技術在污水管道工程中發揮出最大利用價值。

3 頂管技術在污水管道工程中的運用措施

頂管技術在污水管道工程中的運用需要通過科學行動落實，高度重視工作井施工、頂管設備安裝以及管材吊裝等多個方面的施工情況，運用科學化的手段規范污水管道工程施工計劃，使得頂管技術發揮出積極的應用效力。

3.1 工作井施工

一般情況下，逆作法施工的應用較多，沉井施工技術在特殊條件中的效果更好，比如施工區域存在較多的地下水時，可以采用該工藝組織施工。運用逆作法施工時首先應該開挖土方，為了保障施工的靈活性，可以采用機械結合人工施工的方式。在施工前需要對長臂挖機和土方挖掘機的性能進行全面檢測，做到現場土質情況的調查與分析，以此為依據確定合理的深度值，每層深度在2m以內，為后續鋼筋綁扎和混凝土澆筑等做好準備[2]。對護壁強度進行嚴格檢測，確保其達到設計值的70%后開展接下來的開挖施工，為了滿足進度要求，可以在施工中運用適量的早強劑。應該重視細節問題，明確頂管技術運用中的關鍵點，促使其在工作井施工中展示出自身的功能。

3.2 頂管設備安裝

頂管設備安裝是關鍵，應該優化各項細節，使得頂管設備安裝到位。提前做好各類設備的檢查工作，確保設備性能達到施工標準和要求，避免在施工中造成嚴重的故障或者事故問題。起重設備安裝是頂管施工中的關鍵環節，應該做好試吊準備，當起吊高度超過10cm后嚴格檢查重物和設備狀況，確保其不存在隱患問題后才能投入使用。確保各類液壓油泵和液壓管路的運行高效性，在安裝中應該按照頂管坑設計標準[3]。在頂鐵施工中應該明確圖紙要求，確保安裝位置和尺寸的精確性，避免造成較大的偏差。通過位置鎖定來增強頂鐵的穩定性，防止旋轉中造成失穩的情況。使管道軸線和頂鐵軸線保持良好的平行性，在管節前端設置刃角，確保肋板和內環的良好安裝效果。

3.3 管材吊裝

選擇管材時應該對供應商的生產資質和信譽等進行全面調查，確保管材良好的性價比，在提高頂管施工質量的同時，可以降低污水管道工程的成本。合理安排管材的運輸線路，防止線路規劃不合理而對頂管施工進度造成影響，在運用吊機進行卸車時應該由專業人員進行監督與管理，防止對管材質量造成損壞，同時保障人員的生命安全。做好管材的分類保管，按照相應的編號和順序進行存放，以便為施工提供便捷。鋪設相應的槽鋼和滾桿等，滿足管材的放置需求，通常應該靠近工作井[4]。針對每一批次的管材都應該進行全面的質量檢測，防止在規格、性能和尺寸等方面出現問題，以便為后續吊裝施工創造良好的條件。應該對吊裝的穩定性加以控制，同時嚴格監測吊裝偏差，將其垂直度控制在標準范圍內。

3.4 管道頂進

確保各類機械設備運行的穩定性，保障管材的良好質量，開展管道頂進施工。在下管環節用到的機械設備包括了4角支架和卷揚機等，為了保障后續施工的順利進行，還要做好排水設備和高程數據的檢測及核對。對鋼木支架洞口的工字鋼進行拆除，以確保良好的支撐效果，避免在施工中造成嚴重的事故，管帽設置在第一節管前端處，對于塌方事故的預防作用顯著，同時能夠確保頂管施工質量達到要求。完成管帽的頂入后，在帽檐下實施挖土處理，頂進范圍最大不能超過10m，最小不能低于5m，獲得精確的測量數據[5]。為了防止管道在施工中出現晃動的情況，應該對頂進施工的速度加以合理掌控，根據施工現場的土質情況和周圍構筑物情況進行設置，軸線偏差和高程偏差的控制也是管道頂進過程中的主要內容，誤差不能超過3mm。

頂進施工中存在較為理想的地基時，則需要以管端為參考設置管前挖土長度，一般情況下需要超過30～50cm，做好施工組織安排，使頂進施工和挖進施工保持高度協同。然而，在施工作業中通常會受到不良地質的影響，導致地基效果不佳，此時管前挖土長度和管端距離不宜過長，通常不能超過30cm，此外也應該對管頂出的最大超挖量加以控制，這也是頂管施工的主要質量控制點，一般在1cm以內，防止在施工中造成較大的風險[6]。運用機械或者人工的方式對挖出的土加以清理和運送，避免影響后續施工，以維持良好的現場施工環境。加強對工作坑的有效保護，防止出現垂直運輸的情況。嚴格檢測結構質量效果，同時合理控制高程偏差和中線偏差并做好校正工作。完成管道的頂進后，高程偏差和中線偏差應該每隔50cm實施一次測量，做好現場數據的記錄工作，通過數據結果的復測和分析，滿足交接施工要求，當存在較大差異性應該及時查找原因。

3.5 管道接口

運用外套環橡膠止水帶和軟木襯墊等對接口位置進行處理，不僅能夠起到有效的保護效果，而且避免污水管道在使用中出現嚴重的滲漏問題。因此，應該對防護構件的質量進行嚴格檢測，同時對運輸、吊裝和安裝施工加以規范化控制，防止出現損壞和變形的狀況，避免在對接施工中出現橡膠帶的位移和翻轉等問題。針對密封性進行全面檢查，改善污水管道的運行效果。鋼環套在頂管施工中的應用較多，為了避免在污水作用下出現嚴重的銹蝕，還應該做好防腐處理[7]。對橡膠止水帶進行有效保管，嚴格控制環境溫度、濕度和光照等，使止水帶保持潔凈性，防止在存儲中造成老化的問題。運用強力膠水對管口凹槽進行處理，促進管道穩定性的增強，為了體現橡膠止水帶的價值，可以運用無腐蝕性潤滑油對管節對接處加以處理。

3.6 土方回填

針對施工現場的雜物進行及時清理，防止回填土受到較大的污染和破壞，為回填施工做好準備。為了確保回填土性能達到污水管道工程要求，還應該開展性能檢測工作，由專業人員針對干度和濕度等進行試驗，達到相關指標后才能進行大規模的回填，通常會通過擊實試驗來獲取最大含水量。為了防止對管道造成嚴重的破壞，同時加快施工進度，通常采用運輸機和小推車結合的方式進行回填，確保回填土運輸的及時性和秩序性，嚴格劃分卸土位置，避免造成施工的混亂。在完成回填后應該及時開展攤平處理，對其密實度加以檢測，嚴格控制連接坑和頂管坑周圍土方的挖掘高差。應該嚴格控制機械設備的功率，防止功率過大而造成回填層的嚴重沉降，按照設計要求控制管線密度。

4 結束語

頂管技術具有良好的靈活性和高效性特點，能夠降低對施工環境的影響，保障污水管道工程的整體質量，因此在實踐中得到廣泛運用。在施工過程中，應該明確各個環節的技術要點，以逐步優化頂管技術方案，滿足污水處理及排放需求。尤其是在工作井施工、頂管設備安裝、管材吊裝、管道頂進、管道接口和土方回填等環節中，應該嚴格遵循技術標準和規范，以消除污水管道中的質量隱患，增強工程投運效果。