頂管技術在市政給排水工程施工中的有效應用

李長寬，劉 丹，李 薇，李晶婧，張靖怡

（1.水發規劃設計有限公司沈陽分公司，遼寧 沈陽 110000； 2.山西眾志誠工程設計有限公司，山西 太原 030000； 3.中國華西工程設計建設有限公司遼寧北方分公司，遼寧 沈陽 110000）

隨著市政的快速發展，人民生活品質的提高，對市政基礎設施的需求也越來越大，這就推動了市政工程的水準與品質的提高。給排水施工技術的合理性、有效性及對施工質量的影響，是市政工程的重要組成部分。所以，目前有必要在對頂管技術優點進行明確的前提下，對其在施工過程中的應用要點進行分析，對施工中需要注意的問題進行理解，從而確保這項技術能夠更好地在實際施工過程中得到運用，從而為得到更好的給排水施工效果奠定了一定的基礎，從而可以持續提升施工技術的水平和質量，為更好地建設市政奠定堅實的基礎[1]。

1 頂管技術概述

頂管技術又稱非開挖管道鋪設技術，在某些情況下，相對于開挖鋪設技術具有投資少、工期短等優點。同時，在采用頂管技術施工的時候，可以減小施工噪聲，減少大氣中的灰塵，從而減少對周邊交通、生活環境的影響。

目前，由于頂管技術所具有的諸多優點，在市政給水、排水系統中得到了越來越多的使用，并得到了有關部門和企業的重視。在實際的給排水工程中，采用頂管技術所表現出來的技術優點，可以總結為：（1）施工面由線變為點，占用的空間更少。在實際的施工過程中，將原來的挖掘作業的工作面縮小為點，使得施工區域越來越小，不會受到地面上的任何活動的影響，同時也不會對地面上的正常生產、生活產生任何的影響。（2）噪聲和震動比較低，對周邊住戶的影響比較小，在一定情況下對周邊管道和構筑物的作用也不會受到影響。大多數的給水和排水項目都會對道路的通行產生一定的影響，導致居民的出行不方便，而采用頂管技術可以減少這種影響，保證市政的正常運行。（3）可將管線鋪設在較高深度的地面或海底，使管線穿越河流、道路、建筑物等較為安全，減輕了施工難度，節約了成本。（4）此技術適用場地特殊，能規避各種氣象因素對工程質量與進度的影響，使其能確保工程在更為嚴酷的條件下進行，且不受諸多外部因素的干擾，能有效確保工程進度，減少工程工期，實現工程投資與工程造價的有效控制。（5）在技術層面上，采用頂管工藝，一改以往的大面積長距離作業模式，可有效防止對地表環境的污染，保證了市政的安全運營。

2 頂管技術原理

2.1 技術概述

在市政給排水工程中采用頂管施工技術，不需要挖掘地表，其主要是通過頂進裝置將管道頂入土中，再將剩余的土方進行處理。設備在工作坑內，通過主頂油缸及管道間、中繼間等的推力，對土體施加一定的頂力，將管道頂進到土壤中，管道要克服與周邊土壤的摩擦，以一定的角度和路徑頂進到土中，當一節管道頂進完畢后，要進行下一節管道的頂進，工具管從工作坑中穿過到下一接收坑，接著要將管道吊起來，最后將給排水管道埋在坑洞中[2]。在應用頂管工藝之前，作業人員應認真學習有關頂管工藝的相關規范，對機頭、主頂、中繼間、接口、注漿等工藝進行深入剖析。目前，開放式和封閉式是兩種主要的建筑形式，且不會對道路通行造成任何影響，在市政道路建設中具有很高的實用價值。

2.2 基本要求

為達到質量和數量的要求，施工工藝、驗收規范都有較高的要求。首先，從技術上講，必須根據國家有關規定進行測量、排水、止水、開溝溝槽、管道的處理、管道的合槽。其次，在埋設管線的時候，必須對基礎的密度進行控制，以確保基礎的穩定，以免因外部載荷造成基礎的變形，從而對管線的使用造成不利的影響。在挖掘的時候，也有可能會因為地下水的原因而出現漏水的情況，因此要做好防排水工作。最后，在頂管施工技術中也有明確的規定，對溝槽回填工作，不能使用機械回填管道、檢查井、頂管工作井、接收井等，目前常用的是人工、分層等方式。若使用鋼板樁支撐，則應在回填量達到規定的高度后，再將柱子拔出，參照國家標準，對管道的鋪設和功能進行檢查。

2.3 頂管技術的優勢

1.施工效率高，施工經濟安全。頂管技術的優點主要用于舊城區給排水管道改造和人群聚集的地區。頂管施工技術不需要挖掘地表，也不需要進行很多的拆除工作，不會對地表的正常運行造成任何影響，既可以保證施工效率和安全，又可以提升給排水工程的經濟效益。

2.能夠保護地表植被和衛生設施。頂管施工技術占據的空間很小，不會對管道周邊的地表植被造成任何影響，也不會對周圍的地面結構造成任何的破壞，更不會造成巨大的浪費，因此它是一種比較環保的施工技術，不會對市政環境造成任何危害。

3.不會受到天氣因素影響。因為頂管施工技術的大多數工作都是在地下進行的，因此它不會受到氣候條件的影響，即使是在雨雪的氣候條件下，也可以進行施工和操作，這對提高施工效率有很大的幫助，可以確保施工進度。

3 市政給排水施工中頂管技術的應用分析

3.1 施工前準備環節

在頂管技術的應用之前，施工人員要做好充足的準備工作，其中包括了三個方面：（1）有關的施工人員要對現場進行實地考察，并查閱施工資料，了解施工區域的各個方面的情況，例如周圍建筑、地下勘探信息、地下水位等，從而保證頂管施工方案的科學性和可行性；（2）要施工人員按照具體的施工情況，來選擇合適的掘進方式、工具及設備；（3）在市政給水、排水系統中，還要合理地選用頂管徑、頂管長等，以達到對市政給水、排水系統進行經濟管理的目的。如果頂管的長度太長，則極易造成頂進線偏離，而且這種偏離很難彌補，如果頂管的長度太小，則會造成頂進線曲線的變化，無法對頂管頂進進程進行有效的控制[3]。因此，必須嚴格根據頂進管道的長度和頂管的直徑比例來確定頂管長度，從而提高了市政工程施工的總體質量。

3.2 管道相進環節

在實施頂管施工工藝時，最重要也是最關鍵的一步就是工作坑的定位與開挖。然后，在進行坑底基礎的施工時，就要求施工人員以實際坡度為依據，結合設計方案中的管線位置，并嚴格依照管道坡度、直徑及頂進方向，對導軌進行合理的設置。

首先，在進行管線頂進時，有關工人必須事先開挖30～50cm 深的隧道；其次，有關工人必須按照“先開挖后頂”的要求，進行后續的掘進，當頂管前端出現不正常的狀況時，必須立即終止施工，以免留下安全隱患，待問題解決后方可進行；最后，應該設置一組完備的止水裝置，對土體進行強化，例如使用高壓旋噴樁等，隨后通過頂進設備將預制箱體頂入路基，構成一個立體通道，從而保證頂管機在安全的條件下運轉，此外，在后續的施工階段，還涉及作業井、接收井等諸多方面的工作，因此，要保證管線頂進作業的順利進行，就必須按照現場的具體施工條件，對頂進孔進行合理的布局[4]。

3.3 進出洞環節

在實際工程中，應預先將工作井布置好，使其孔口直徑超過管節外徑，以便于以后的頂管出洞作業。而且要利用止水凸緣來關閉工作井洞口的保留間隙，這需要工作人員預先預埋鋼法蘭，保證螺栓的焊接和橡膠襯墊的堅固性，并采用鋼板進行加強。另外，為了避免在頂管施工過程中周邊土層發生松散，還要求施工人員使用注漿法對洞口進行壓力。

3.4 注漿環節

在灌漿過程中，要注意控制灌漿壓力，適時調節灌漿壓力，使灌漿壓力比土體承受得更大。此外，還要對繼電器式壓漿泵進行適當的配置和使用，從而提高出漿壓力的穩定性。為防止鉆井液倒灌，必須在鉆井液出水口部位設置一只單向倒灌閥門，同時，對于灌漿過程中的灌漿壓力及灌漿方式，也要考慮到頂管推進過程中的具體地質條件，特別是在頂管角部，應加大向外注水，以保證所有的泥漿都向內灌注，壓漿環節和管道頂進環節最好同時進行，若發現泥漿的實際用量與預期用量有一定偏差，就必須以實際的施工狀況為依據，設計出一種行之有效的補漿方案，從而可以讓市政給排水施工的品質更上一層樓[5]。

3.5 設置通風系統

在市政給水工程建設中，往往會遇到一系列的通風問題，其產生的根本原因是氧不足。因管線中含有多種毒害氣體，應保證管線中的空氣流動，以保證管線中的工作人員及技術人員的生命安全。在建筑工程中，常用的通風方式有組合式、鼓風式和通風式，對于鼓風式來說，這種通風方法能夠在很短的時間里將有毒和有害的氣體排放出去，盡管這種通風方法的安全性比較高，但是這種通風方法也存在著一些缺點，因此，要求有關工作人員對通風系統進行合理的設計。

4 頂管施工管理措施

4.1 合理選擇材料，控制材料質量

對整個材料的質量進行控制，這是一個很關鍵的步驟，也是在建設過程中要注意的問題。為此，必須加強對材料的控制，以保證頂管施工的質量，并為以后的其他工程提供支撐。在頂管施工中，對鋼管的要求與給排水工程中的鋼管有很大的區別，它對鋼管的承壓能力有很大的要求，這就需要鋼管有很高的強度。在選擇管子的時候，要確保所選擇的材質具有專業性，如果要通過專業的渠道來進行選擇，還要確保選材人員具有專業的技能和質量，盡可能地選擇具有高性價比、專業度的頂管管道材料。要根據成本控制的實際需要和建筑公司的自身能力來展開對材料的選擇，要盡可能讓技術人員、施工人員和成本控制人員一起參加到材料的選擇工作中來。保證在達到建筑需求的前提下，最大限度地達到項目的成本控制需求，從而達到更好的建筑效果。

4.2 完善施工技術，提升施工效率

在現代施工技術迅速發展的今天，各種新型的頂管技術不斷涌現，為提高給水排水施工質量和效率打下了堅實的基礎。所以，在具體的施工過程中，要想切實地保證施工質量，提高施工的總體效率，還需要注重新技術的有效運用，將新技術和新手段有機地結合起來，從而為高效地完成整個給排水工程的施工奠定基礎。

在管線敷設上，可借鑒有關技術，如：地下行人隧道管棚式施工、涵洞頂進等，特別是目前較為常用的頂管斷面，多數為圓形，未來將會采用矩形、圓拱形、多邊形等，目前，較為常見的有土壓式、泥水加壓式等，然而，隨著時代的發展，這些技術必將與實際施工要求，市政給排水施工要求不符。為了解決這個問題，需要注意采用管套式、氣泡式等新型的施工方法，并進行高效的改革，從而推動頂管技術的建設水平。

隨著高精度長距離觀測技術的不斷發展，該技術在未來將會被更好地應用，如灌漿減阻、中維間等，將會被更好地應用。與此同時，需要對刀盤切削系統、排渣系統、推進系統等進行充分的運用，對技術的運用進行改進，確保頂進距離能夠保持在一個比較高的水準，從而整體提高頂管施工的效率。

4.3 及時更新設備，引進全新技術

目前，我國所制造的專用頂管裝備，技術上仍有較為顯著的不足，其性能上也不完善，這對高效地進行頂管作業造成了很大的阻礙。所以，想要提高這個工程的總體品質，就必須在對當前施工設備和施工技術現狀進行精確的分析的基礎上，確定出自己可以對其進行改善的方面，從而持續地提高設備的總體品質，使設備的功能得到提高，從而提高技術水平。

從事市政建設的單位，應在有條件的前提下，盡可能多地采用具有優良性能和先進水平的先進技術。在引入新的裝備之后，應選擇比較典型的，工程量比較大的工程來進行操作，以全面地認識和理解裝備的性能。通過媒體的宣傳，提高了先進設備對頂管工程的影響，為其他施工企業引入最新設備，提高了施工質量。施工企業還可以外派具有良好專業素質的施工人員和管理人員，到外地參加培訓和學習，對新技術進行實時的掌握，并將其運用到實際的施工中。通過這種方式，不但可以建立起一支更為專業的頂管施工隊伍，還可以為達到高質量的施工效果，在某種程度上提供了支撐。

5 結語

在國內的市政項目中，給水與排水管道是最基本的基礎設施，直接關系到市政的運行與人民的生活。目前，頂管施工技術是一種比較普遍的施工技術，這種施工方法能夠減少對國家造成的沖擊，有利于提高施工效率，給市民提供一個舒服的居住環境。