市政給排水施工中的非開挖頂管施工技術

馬海東 蘭州市政建設集團有限責任公司工程師

對于市政給排水而言，其涉及到的領域非常廣泛，對城市帶來的影響也十分深遠，包括城市給排水及污水處理等功能，一個科學、優(yōu)質的給排水工程項目，能幫助城市解決很多基礎性難題。對于當前階段的市政給排水工程施工而言，在施工方式上與傳統(tǒng)的市政給排水工程之間有著較大的差異。隨著城市規(guī)模的不斷擴大，當前階段的給排水系統(tǒng)的建設規(guī)模也在不斷增加，相應的建設難度也在隨之增長。在過去市政給排水施工作業(yè)開展的過程中，需要對地面進行大規(guī)模開挖，為道路交通帶來較大的干擾，而非開挖頂管施工技術，能在最大限度上使傳統(tǒng)施工方式下的難題得到較好的解決。

1 非開挖頂管施工技術的概述和優(yōu)勢

1.1 非開挖頂管施工技術的概述

市政項目的非開挖頂管作業(yè)工藝是指在非開挖狀況下，采用地下管道頂進的模式進行管道的敷設，目前非開挖頂管作業(yè)工藝大部分情況下被運用到城市市政給排水管道項目中，是市政項目中運用概率較高的一種施工工藝。市政給排水施工中的頂管施工技術主要是利用相關設備，將工具管向土層內掘進，掘出的泥土由土泵或螺旋輸送機排出或以泥漿的形式通過泥漿泵經(jīng)管道排出，推進一節(jié)管道后，主千斤頂縮回，吊裝上另一節(jié)管道，繼續(xù)頂進。如此往復，直至管道鋪設完畢[1]。對于頂進設備而言，主要利用油泵與管道間和中繼間的推力，給予土體一定的頂力，從而使管道克服摩擦力，按照一定的路線和角度將管道頂至預期位置。

在利用該技術進行施工時，為了保證施工的質量和連續(xù)性，相關人員必須要加強對技術規(guī)范的研究，要能對機頭、主頂及中繼間等環(huán)節(jié)給予足夠重視。現(xiàn)階段常見的施工類型有密封型和開放型兩種，大多數(shù)的施工單位會優(yōu)先選擇密封型施工方法。非開挖頂管施工技術在實際應用中不會對路面交通帶來不利影響，因此有著較好的應用價值。除外，該方法在作業(yè)的過程中還不會出現(xiàn)噪聲污染，不會對施工區(qū)域周邊居民的生活產(chǎn)生影響，且有著較高的施工效率，因此不論是考慮社會效益還是經(jīng)濟效益，非開挖頂管施工技術都是市政給排水施工過程中的第一選擇。

1.2 非開挖頂管施工技術的應用優(yōu)勢

我國人口基數(shù)較大，因此道路交通在社會運轉的過程中，始終發(fā)揮著非常重要的作用。傳統(tǒng)形式的市政給排水施工涉及到大規(guī)模的道路開挖，為了保證施工安全，會在施工區(qū)域周邊設置屏障，但是該種形式仍然存在巨大的安全隱患，并且會對交通帶來較大的影響。高頻率、長時間地表開挖施工會對內里結構層的穩(wěn)定性帶來不利影響，甚至會導致出現(xiàn)不可修復的局面。采取非開挖頂管施工技術，不僅能使上述問題得到有效解決，還不會受氣候、環(huán)境因素的干擾，能在按質按量完成的基礎上，盡可能地縮短施工周期。同時，該施工技術可控性和精確性都比較強，在施工過程中給地下管線和環(huán)境帶來的影響也非常小。

2 市政給排水施工中的非開挖頂管施工技術

2.1 施工準備

（1）頂管機的選擇。在非開挖頂管施工作業(yè)的準備階段中，最重要的工作就是結合實際施工需求，做好頂管機設備的選擇工作。在選擇頂管機的型號時，要考慮到施工區(qū)域的水文地質條件、地下水位情況及相應的技術要求等，并且要在保證施工安全的基礎上，科學合理選擇頂管機設備。對于地下水位上面較為穩(wěn)固的地層的頂管作業(yè)而言，應選用平衡型或敞開型的頂管機；對于地下水位以下或不穩(wěn)固地層的作業(yè)地區(qū)，可選用平衡型或泥水平衡型的頂管機；若在地下水存在或卵礫石存在的細碎石塊區(qū)域進行作業(yè)，適宜使用泥水平衡型頂管機。

（2）材料準備。對于頂管的材質而言，需要依據(jù)管道的用途、特性及施工現(xiàn)場的實際情況來確定，常見的頂管管材包括鋼筋混凝土管、球墨鑄鐵管及鋼管等。而在市政施工中，由于千斤頂會提供大量的推力，且管道內部流淌的大多是生活污水，存在的較強的腐蝕性，因此需要優(yōu)先選擇抗腐蝕性比較好、強度比較高的鋼筋混凝土管，同時鋼筋混凝土管道還具有長期使用不漏水的優(yōu)點，能使整個市政給排水工程的質量和進度都得到可靠的保障[2]。對于管道長度的把控而言，則需要綜合考慮管線的彎曲弧度，如果管線的彎曲弧度小且地勢較為平緩，則頂管的長度需要適當長一些，對于管線弧度大且短的部分，則頂管的長度要相對短一些。

2.2 施工測量

測量方式是非開挖頂管施工的重要部分，會影響到頂管路線的正確與否，因此在施工正式開始前，做好細致、全面的測量工作非常重要。在實際工程建設中，路線和控制點一般都是由建設單位提供的，而施工單位需要采取措施加強把控。為了提高路線位置的準確性，一般需要設置2 ～3 個水準點，而工作人員在施工過程中，要加強對水準點位置的監(jiān)測和把控，盡可能地使測量誤差減小。除此之外，還可以通過相應的設備和方法對給排水管道頂管的位置進行全面測量，尤其是要采取措施，盡可能提高第一節(jié)段管線頂進路線的準確性，一旦發(fā)現(xiàn)偏差就要及時采取糾偏措施。

2.3 頂進施工

對于施工單位而言，在了解并掌握非開挖頂管施工的一些基礎特征后，還要加強對部分施工要點的關注：第一，要選擇性能可靠的鋼管，將其放置在基坑井中，并做好測量放線工作，確保挖掘井有較好的施工狀態(tài)。在此過程中可以加強對導軌的使用頻率，更加高效地完成相應的施工作業(yè)；第二，結合施工方案和現(xiàn)場施工情況，對頂管頂進的過程進行嚴格把控，同時還要加強技術體系的優(yōu)化和創(chuàng)新；第三，做好防水也是整個頂管頂進過程中的重要內容，可以在穿墻管道內添加黏土水泥漿，使未合攏部分的滲漏問題得到科學把控；第四，當施工過程中遇到復雜地質情況導致工程無法順利推進時，需要對鉆探數(shù)據(jù)和地質采樣信息進行重新分析，選擇最為合理、正確的頂管施工技術。

2.4 頂管出洞

施工人員在按照一定的質量標準和要求完成頂管穿墻作業(yè)后，需要繼續(xù)按照相應的施工標準和要求來完成頂管的進出洞施工，該環(huán)節(jié)施工是整個非開挖頂管施工的核心內容，對于工程質量和進度都有著非常大的影響。為此，作業(yè)人員進行到該工序時，一定要在將門封閉以前把全部的鋼板樁勻稱擺放好，使工程的質量、效率和安全性得到進一步提升，有效避免出現(xiàn)工程塌方問題，使整個頂管推進作業(yè)的順利、安全完成得到可靠保障[3]。在頂管機設備出洞前，工作人員還要及時拆除磚封門，使頂管機能沿著鋼封門前進，當頂管機和鋼封門之間的距離達到50 ～100 mm 時，需要將前期安裝的鋼板樁全部拆除，頂管機也要按照從一側到另一側的順序出洞，有效避免滲漏問題的出現(xiàn)。

2.5 注漿減阻施工

注漿減阻技術指的是在管道作業(yè)實踐中，基于真實狀況，將恰當數(shù)量的潤滑減阻液灌注進地層與管道兩者間的環(huán)狀間隙架構中，進而構成緊密的泥漿保護套，從而起到減阻與潤滑的成效。一般非開挖頂管施工的路線都比較長，因此為了使整個注漿過程的壓力維持穩(wěn)定，通常情況下每隔400 m 左右，需要設置一臺壓漿泵，用來維持注漿壓力的穩(wěn)定[4]。在非開挖頂管作業(yè)工藝情況下，補漿和布漿是依托多種漿液灌注系統(tǒng)完成的，布漿工序中適宜選用流量充足、壓力小的漿液灌注泵，而補漿則適合用壓力高、流量小的注漿泵。在漿液灌注期間，應即時監(jiān)測漿液灌注壓力、漿液配制黏度、使用數(shù)量，另外應盡量使?jié){液勻稱附著到管道外壁上。管道頂進作業(yè)可以和管道漿液灌注工作同時進行，確保補漿和注漿的有效融合。依照先灌注后頂進、邊頂進邊灌注、及時補漿的準則，使管道外周構成以泥漿為主要材料的潤滑套，在管道頂進期間起到支撐與減小阻力的作用。若在頂進期間由于突然狀況致使?jié){液灌注無法繼續(xù)進行，應當先暫停頂進再暫停漿液灌注。

2.6 管口連接

對于市政給排水施工而言，項目建設效果在很大程度上受管道密封程度的影響，對于給排水管道作業(yè)中的密封性管控而言，應當將管道連接口和縫隙間的空間作為管控的主要內容。不論是土方還是地下水，對管道都有一定的腐蝕性，因此對于管道的連接需要使用經(jīng)過防腐處理的鋼管套，同時為了使后管在頂進過程中產(chǎn)生的作用力更加均勻，還需要利用軟木在鋼管套與管道接口之間進行襯墊處理。為防止出現(xiàn)老化問題，可使用橡膠布設置一個防水袋，為防止在施工過程中防水袋的位置出現(xiàn)偏移或破裂，還要對連接處進行潤滑處理[5]。

2.7 管道試壓

在管道頂進工作完成后，需要對所有管道的水壓大小進行全面檢測。在隱蔽處理前，還要對安裝、鋪設的給水管道進行單項水壓的測試，并對全部安裝結束的管道都進行綜合水壓的檢測。具體的檢測流程如下：首先要將管道中的氣體排除干凈，緊接著加水加壓，在壓力達到一定程度后，立即停止加壓，并檢查管道的滲漏問題[6]。當各個接口處在規(guī)定的測試時間內都沒有出現(xiàn)滲漏問題時，可以再對壓力的釋放情況進行觀測，通過增壓和釋壓兩種方式對管道的安裝質量進行檢測。

3 市政給排水施工質量控制措施

3.1 建立完善的質量控制體系

建立一套科學完善的質量控制體系，對市政給排水施工質量的提升有著積極的作用，在質量控制體系的運行下，不僅能使質量控制人員開展有序的、有針對性的控制工作，還能對施工人員的作業(yè)行為進行約束，使全部的施工活動都嚴格按照施工計劃、規(guī)定進行。當然，施工質量管理體系的制定需要結合實際情況，確保其切實可行。同時在體系制定后，還要能在施工作業(yè)開展的過程中，對質量控制標準進行動態(tài)完善。

3.2 頂管施工的嚴格檢查

對于頂管施工技術而言，雖然是當前市場給排水工程中主要運用的施工技術，但是并不適用于全部的施工環(huán)節(jié)。因此，為了防止頂管施工技術應用的過程中，出現(xiàn)意外或是安全問題，必須要對施工區(qū)域及周邊的交通情況進行全面的勘察。施工單位可以結合實際情況，設置標識牌或組織人員開展交通指揮工作，同時還要安排專業(yè)技術人員，對施工區(qū)域內的排水系統(tǒng)進行全面勘察，在此基礎上制定更加科學、完善的管道優(yōu)化方案。如果在頂管施工中發(fā)生了意外，施工單位需要立即設置臨時管道，防止影響到城市污水的正常排放，對生態(tài)環(huán)境造成無法挽回的影響。

3.3 提升施工人員的綜合素質

施工人員的綜合素質水平也會對市政給排水工程的順利開展帶來較大的影響，這就要求施工單位要重視對人才的培養(yǎng)。針對現(xiàn)有的技術人員，要建立繼續(xù)教育體系，保證其能及時發(fā)現(xiàn)施工過程中存在的問題，并提出相應的解決方案，進而達到提升技術人員綜合素質水平的目的。另外，在新員工的招聘上，必須提高人才招聘的門檻，優(yōu)先引進高綜合素質的專業(yè)人才。另外，提高施工人員對于自身專業(yè)技能水平提升的重視度，自主學習更多的基礎理論知識，并應用到工程施工中。

4 結語

隨著市政給排水工程施工規(guī)模的不斷擴大，為了盡可能降低對城市發(fā)展的影響，非開挖頂管施工技術將會得到更廣泛的應用。為了保證施工的質量和進度，必須要建立優(yōu)秀的人才隊伍，并加強對技術體系的優(yōu)化和創(chuàng)新，盡可能地提升給排水工程的建設質量和效率。