排水管網工程中頂拉管施工技術的應用

李小鋒

（廣州市市政集團有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

排水管網工程普遍采取頂管法開展管道鋪設作業，在不開挖地面的前提下順利完成施工任務，有著開挖埋管法無可比擬的明顯優勢。然而，隨著時間推移，現代排水管網工程建設規模持續擴大，常規頂管法在應用期間暴露出工期時間長、工效低的工藝缺陷，難以滿足施工需要。在這一工程背景下，頂拉管技術應運而生，完美結合了頂管法與先導式拉管法的技術優點，對工程建設質量、工期進度與綜合效益的提高起到十分積極的正面影響，本文也就此開展研究。

1 工程概況

省道233 線潮汕路地方配套品質提升改造工程位于廣東省汕頭市，以完善道路配套設施、提高道路沿線風貌品質作為項目愿景，在道路兩側輔道與行車道外側部位敷設污水管道。新建污水管總長為12391m，管徑為DN400-DN800，主要路段污水管道埋設值為3～4m，局部污水管道埋深值達到5～6m，選用柔性密封自鎖接口纏繞實壁污水管材。本工程最初擬定采取拉森鋼板樁支護、拉頂管與大口徑頂管三種工法，根據實地考察報告與現場地質勘查報告進行分析，最終選擇頂拉管法，此項技術有著不對道路結構與周邊環境造成明顯影響、可以有效控制管道標高、穿越現狀管線能力強、不易出現次生災害的優點，具體采取泥水平衡法開展施工，要求擴孔鉆頭外徑略大于頂拉預鋪污水管道外徑，但二者外徑差值不得超過80～100mm。

2 排水管網工程中頂拉管施工技術的應用意義

2.1 提高工效

相較于傳統的明挖法和拉管法與頂管法，頂拉管施工技術的作業效率較高，一般情況下，利用鉆桿單次可以穿越6～7 個井位與頂拉管道230～240m，極大節省了工期時間，可在短時間內完成管道鋪設作業。同時，在頂拉管施工期間無須開展支設鋼板樁、管道熱熔連接與大面積沉井等作業。從工程效益角度來看，對頂拉管技術的應用，將通過縮短工期時間來大幅節省勞動力、機械設備租賃費用等方面的成本費用。

2.2 保障施工質量

在頂拉管施工期間，具備一次性將整段管道頂拉連接就位的作業條件，有效控制管道底部標高，這有利于維持管道結構整體性。根據同類工程施工情況來看，管道頂拉管作業期間不會時常出現管道脫節、管壁破損開裂、管道滲漏等質量通病，既保障了施工作業質量，同時也顯著降低了返工率，由此節省大量時間成本與造價成本。

2.3 保障作業安全

現代排水管網工程有著建設規模龐大、現場地質條件復雜的特征，如果現場分布軟基等不良地質，或是出現地下水位過高等問題，都有可能在基坑開挖、沉井施工等環節出現流砂等安全問題，嚴重時引發鋼板樁支護結構傾斜失穩、地面開裂等連鎖問題出現，存在較高安全風險技術。而對頂拉管技術的應用，僅需在現場挖設小面積沉井，絕大多數作業由施工人員在地面操縱機械設備開展，現場施工危險源以機械傷害、人員觸電為主，不會因工藝技術問題而提高安全風險系數、形成新的施工危險源，保障了現場施工作業安全。

3 排水管網工程中頂拉管施工關鍵步驟

3.1 施工前期準備

為保證頂拉管施工作業得以順利開展，避免因設備偏位、管道偏位與標高誤差而在后續出現返工問題，必須在正式施工前做好測量放樣、鉆機與頂進設備安裝、測量儀安裝、管線交底等方面的準備工作。首先，在測量放樣環節，待工作井與接收井挖設成型后，由測量人員參照施工圖紙，在現場對管道進行測量放樣，要求準確測量全部節段管道的底部高程、軸線位置以及平面走向情況，并在后續施工期間重復對放樣成果進行復核校對。其次，在鉆機與頂進設備安裝環節，本工程結合現場實際情況，分別選擇在接收井側方地面上安裝頂拉鉆機、在工作井內安裝頂進設備，便于施工人員在后續控制鉆機在周邊地面向接收井內斜鉆引入孔、從接收井下部向工作井下部水平鉆孔。同時，要求施工人員對頂拉鉆機與頂進設備安裝位置、標高進行反復核對，將安裝偏差控制在允許范圍內。再次，在測量儀安裝環節，合理選擇安裝時機，要求施工人員等到頂拉鉆機就位后，在接收井墻壁中心點部位鉆設小孔，操控導向桿鉆設導向孔，對導向桿標高與平面位置加以測量，確定無誤后，方可安裝配套控向測量儀。最后，在管道交底環節，以施工圖紙、施工技術方案作為交底憑證，向施工人員詳細講述管道頂拉管工藝做法、流程步驟、技術要點和管道平面走向，避免因施工人員錯誤理解施工意圖而形成質量通病[1]。

3.2 工作井與接收井開挖

在工作井與接收井開挖環節，測量人員提前參照圖紙在工程現場標注管道穿越路徑與各處工作井、接收井的地面位置，一般情況下打入木樁作為標記物即可，以木樁作為工作井/接收井的重點，在四周撒布白灰來標記井身開挖邊線。隨后，組織開展基坑開挖作業，在開挖深度較小時采取人工開挖方式即可，在開挖深度較大時則搭配采取機械開挖+人工開挖方式，對基坑底部標高與平整度進行測量，在坑底標高超標時開展人工補挖作業，在坑底標高低于設計標高時進行補土、夯實處理，完成井身開挖作業。同時，為保障作業安全，要求施工人員在基坑頂部洞口處設置防護網，禁止在基坑周邊5m 范圍內堆放土料、堆放機具設備和通行車輛，在井底四周挖設排水溝與集水坑來攔截地表徑流、地面雨水。

3.3 導向孔鉆進、回拖

在導向孔鉆進、回拖環節，施工人員控制頂拉鉆機在現場土層中開展鉆孔作業，重復對鉆頭位置、鉆桿方向角度進行測量調整，直至鉆頭到達預定位置，對成孔質量進行檢查。確定導向孔質量達標后，在井內安裝頂管設備與頂管軌道，在井壁處鉆設孔洞并設置止水環，在導向桿上更換外徑更大的擴孔鉆頭，重復在導向孔內開展鉆孔作業，憑借鉆頭外徑來擴大孔洞。最后，在導向孔擴孔期間，提前清理孔內殘留浮渣與掉入異物，保持孔壁潔凈、完好狀態，使用擴孔器帶管回拖，需要同步開展導向孔回拖與管道頂拉作業[2]。

3.4 管道貫通

在管道貫通環節，施工人員將管道分多節吊放入工作井中，嚴格控制管道吊裝速度，待管道吊運至工作井口時懸停一段時間，待管道恢復平穩狀態后，對管道朝向角度與水平位置進行調整，確定無誤后將管道緩慢下放就位。其次，準備專用機頭與鋼墊片，使用專用機頭在導向桿上連接鋼管，將放入管節與鋼管相互連接，在管節另一端上設置鋼墊片，使其和頂進設備保持相互接觸狀態。再次，施工人員操作頂拉鉆機與井內頂進設備通過拉拽預拉管道，同時起到主拉力和輔頂力，控制管節向前頂進、向前回拉管節，在管節頂拉就位后，重復上述操作，直至完成全部節段管道頂拉作業、管節拉至預挖接收井內即可。最后，施工人員拆除前端鋼管、頂拉鉆機與頂進設備等裝置，清理現場場地，將設備轉運至下一工作井與接收井間，重復開展測量放樣、設備安裝就位、井體開挖、導向孔鉆進回拖、鋪設頂拉管材作業，完成剩余管道頂拉管施工任務。此外，在管道頂拉過程中，啟動測量儀，持續對管節接口位置、管道底部標高、管道水平位置進行測量，對比測量值與技術參數標準，如果出現管道錯位、偏位等問題，及時采取相應解決措施，將偏位管道糾偏復位，要求管道頂拉誤差值不得超過10mm[3]。

3.5 沉井井口施工

在沉井井口施工環節，待工作井內施工作業完成后，施工人員切除井內多余管道，在指定位置施作沉井井座、井口頂板和四周磚砌擋墻，對井口進行密封處理，檢查密封效果是否達標，確定無誤后拆除臨時圍擋。隨后，施工人員使用回填土對路面下方部位分層開展回填、夯實作業，對壓實度進行檢查，最大限度減小管道頂拉管施工作業對周邊道路結構造成的影響。

4 排水管網工程中頂拉管施工技術的應用策略

4.1 優選定向鉆導向方式

目前來看，在排水管道頂拉管施工期間，普遍采取坑內導向或是地面造斜坡導向的定向鉆導向方式，不同方式的工藝做法、施工效果存在差異，需要根據工程情況加以選擇。例如，在工期時間要求較為寬泛的情況下，推薦采取坑內導向方式，施工人員提前在工程現場挖設工作井，控制鉆桿進入井內，以水平狀態送至指定標高平面當中，此項方式可以有效控制管道標高，施工質量得到保障。而在工期時間緊張、工程現場地面缺乏作業空間的情況下，則采取地面造斜坡導向方式，施工人員在地面安裝各類設備，控制導向鉆頭在地面向土層中斜向鉆孔，待鉆頭抵達設計標高位置后，將鉆頭切換至水平狀態，繼續鉆進到預定頂拉井位，此項方式有著工效高、無須占用過多地面空間的優勢，但管道標高控制難度較大。

4.2 泥漿護壁減阻

在導向孔擴孔環節，為保護孔壁完好性，順利將預鋪管材頂拉就位，施工人員需要在擴孔期間配用泥漿，由泥漿起到在孔壁形成保護性泥皮、借助潤滑作用來減小管道與周邊土體摩擦阻力的作用。

在泥漿護壁減阻環節，需要著重掌握泥漿制備、泥漿護壁量設定、泥漿循環利用3 個方面的技術要點。

（1）在泥漿制備方面，根據工程實際情況來選擇原材料與制定配合比方案，一般情況下使用一級膨潤土為原料，加水攪拌一段時間并添加泥漿添加劑即可，必要情況下額外添加防塌潤滑劑、減水劑等外加劑來改善泥漿性能。同時，也可選擇在現場配置快速水化裝置，使用裝置制備泥漿來提高膨潤土水化程度。

（2）在泥漿護壁量設定方面，綜合分析導向孔孔徑、管道回拖速度、鉆孔速度等因素，根據工程情況來計算最佳泥漿護壁量，并在導向孔鉆進回拖期間持續觀察作業情況，必要時可增加泥漿用量，避免因泥漿護壁量不足而出現孔壁破損、成孔管道塌孔等問題[4]。

（3）在泥漿循環利用方面，為減少泥漿總體用量與節省工程造價成本，施工單位在現場修筑若干返漿池，將所收集漿液流入返漿池內靜置一段時間，經過沉淀處理后，對泥漿性能進行檢測，確定性能達標后即可再次投入使用。

4.3 開展閉水試驗

在排水管網工程中，雖然頂拉管技術的綜合表現明顯優于頂管法等其他管道敷設技術，但在施工期間仍有一定可能出現管道破裂、變形等質量通病，存在質量安全隱患。因此，在管道敷設完畢后，需要及時開展管道閉水試驗，根據試驗結果檢查管道接口連接情況與管道結構完好性。在閉水試驗期間，施工人員將管道兩端封堵處理，向管道內灌注足量水至規定水位，記錄管道在30min 內的滲水量是否超標。同時，在閉水試驗期間發現管道存在明顯漏水現象時，迅速尋找滲漏點，根據滲漏成因對管道進行修補處理。例如，在管道接口部位出現滲漏情況時，施工人員可以在接口縫隙處使用環氧水泥砂漿進行填抹處理。而在管身形成裂縫時，在裂縫寬度較小時使用環氧砂漿進行填充處理，在裂縫寬度較大時則使用鋁粉砂漿等材料進行填充處理。

4.4 路面變形觀測

現階段，在多數排水管網工程中，普遍選擇在道路兩側輔道與行車道外側等部位敷設排水管道，在管道頂拉施工期間，會對周邊地層與上部道路結構造成一定程度的影響，有可能出現路面不平整、路面變形開裂等問題。對此，為保障道路交通安全，需要提前根據工程現場環境條件來布設若干路面變形觀測點，定期對路面變形量進行測量，如果路面變形量超標，則將問題向上反饋，及早對破損路面進行修補處理，并對頂拉管施工技術方案進行優化改進[5]。

例如，在本工程中，選擇在兩處頂拉管出口附近部位布設觀測點，在工作井與接收井間隔部位每隔50m布設一處觀測斷面，在各處斷面中的管道中心線、管道中線兩側5m 與10m 處分別布設一處觀測點，通過各處觀測點來觀測周邊路面變形量。同時，要求管道中心線處路面的沉降量與隆起量不得超過10mm，管道中線兩側5m 處路面沉降量與隆起量不得超過5mm，管道中線兩側10m 處路面不得出現沉降或是隆起現象。

5 結語

綜上所述，頂拉管技術在排水管網工程施工活動中的表現十分優異，突破了傳統管道敷設技術的局限性，工程綜合效益因此得到全面提高。施工單位應提高對頂拉管施工技術的應用力度，合理安排工序流程，全面掌握技術操作要點，落實優選定向鉆導向方式、泥漿護壁減阻、管道閉水試驗與路面變形觀測等技術，為頂拉管施工技術的大規模應用推廣提供有力支持。