頂管施工技術(shù)在雨污水管道建設(shè)中的應(yīng)用研究

沈路燕

（上海奉賢賢潤水務(wù)建設(shè)有限公司，上海市201499）

0 引言

雨污水管道是現(xiàn)階段城市管道建設(shè)中的重要內(nèi)容，就具體的雨污水管道建設(shè)來看，采用傳統(tǒng)的方式做管道建設(shè)，一方面工程量巨大，會(huì)有大量的成本消耗，另一方面會(huì)對(duì)城市美觀性以及生態(tài)環(huán)境形成較大的影響，所以其利用的弊端顯著。頂管施工技術(shù)能夠有效的避免上述問題，在具體實(shí)踐中的作用優(yōu)勢顯著，因此在雨污水管道的建設(shè)中采用此技術(shù)具有顯著現(xiàn)實(shí)價(jià)值[1]。

1 頂管發(fā)展史

頂管法施工是繼盾構(gòu)施工之后發(fā)展起來的地下管道施工方法，最早于1896年美國北太平洋鐵路鋪設(shè)工程中應(yīng)用，已有百年歷史。20世紀(jì)60年代在世界各國得到推廣：近20年，日本研究開發(fā)土壓平衡、水壓平衡頂管機(jī)等先進(jìn)頂管機(jī)頭，并提出相應(yīng)工法。中國從50年代在北京、上海開始試用，1986年上海穿越黃浦江輸水管道，采用鋼頂管應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制，激光導(dǎo)向等先進(jìn)技術(shù)，單向頂進(jìn)距離1120m，頂進(jìn)軸線精度：左右＜±150 mm，上下＜±50 mm。1997年上海黃浦江上游引水工程的長橋支線頂管工程，中國創(chuàng)造鋼管頂管世界記錄，一次最大頂進(jìn)距離為1 743 m，鋼管直徑3.5 m。

2 頂管施工技術(shù)概述

頂管施工技術(shù)是一種非開挖的施工方法，是一種不開挖或者少開挖的管道埋設(shè)施工技術(shù)。頂管法施工就是在工作坑內(nèi)借助于頂進(jìn)設(shè)備產(chǎn)生的頂力，克服管道與周圍土壤的摩擦力，將管道按設(shè)計(jì)的坡度頂入土中，并將土方運(yùn)走。一節(jié)管子完成頂入土層之后，再下第二節(jié)管子繼續(xù)頂進(jìn)。其原理是借助于主頂油缸及管道間、中繼間等推力，把工具管或掘進(jìn)機(jī)從工作坑內(nèi)穿過土層一直推進(jìn)到接收坑內(nèi)吊起。管道緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后，埋設(shè)在兩坑之間。從工程實(shí)踐應(yīng)用來看，在奉賢區(qū)的工程建設(shè)中，此技術(shù)發(fā)揮了巨大的效用[2]。

3 頂管施工技術(shù)在雨污水管道建設(shè)中的應(yīng)用

頂管施工技術(shù)在目前的城市管道建設(shè)中被普遍采用，主要是因?yàn)榇朔N技術(shù)使用對(duì)城市環(huán)境的影響較小，而且實(shí)際應(yīng)用效果顯著。在雨水管道的建設(shè)中，此技術(shù)有著重要的應(yīng)用，以下便是對(duì)其應(yīng)用的具體分析。

3.1 工程案例

在奉賢區(qū)的發(fā)展過程中，隨著新城地位的突出和影響力的加劇，其規(guī)模不斷加大，人口不斷提升，原有的雨污水管道在實(shí)際利用中呈現(xiàn)出負(fù)荷過重的情況，因此需要新建雨污水管道。在奉賢區(qū)金錢公路東側(cè)、奉浦大道大道北側(cè)設(shè)污水提升泵站1座，污水管道總長度3 693 m。出于環(huán)境、施工安全等方面的考慮，部分管道施工決定采用頂管施工技術(shù)，頂管施工長度為864 m，采用F型鋼承口鋼筋混凝土管，管徑DN1200~DN1650，局部路段平面圖見圖1。

3.2 施工設(shè)計(jì)

雨污水管道的頂管施工技術(shù)的施工設(shè)計(jì)具體包括三個(gè)部分：第一是施工樣圖設(shè)計(jì)。在樣圖設(shè)計(jì)中，對(duì)于管道的埋深，管道的承壓和荷載等要通過計(jì)算做詳細(xì)的確定，這樣，管道施工中的安全可以得到保證。第二是管道的施工方案設(shè)計(jì)。在施工樣圖的基礎(chǔ)上，考慮施工的工程量和施工周期，需要對(duì)具體的施工進(jìn)度做科學(xué)的計(jì)算，根據(jù)具體的機(jī)器使用進(jìn)度確定人員規(guī)模和材料使用等，這樣，具體的施工方案會(huì)得到更加全面的設(shè)計(jì)。該工程頂管基本在市政道路下穿過，地下管線眾多，對(duì)地面沉降要求較高，因此，選用性能先進(jìn)的頂管機(jī)頭，是控制地面沉降、加快工程建設(shè)速度的關(guān)鍵。該工程污水干管管徑為DN1200以上，故采用泥水平衡式頂管工具頭，所有操作均可通過遙控在地面進(jìn)行，且對(duì)地面沉降控制較好。第三是施工監(jiān)管的設(shè)計(jì)。在施工的過程中，要避免突發(fā)事件的發(fā)生，應(yīng)在施工設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)ν话l(fā)性事件做應(yīng)急預(yù)案設(shè)計(jì)，以確保整個(gè)施工的安全性。頂管施工的基本施工設(shè)計(jì)圖見圖2。

圖2 頂管施工的基本施工設(shè)計(jì)圖

3.3 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備需作好三方面工作。第一是需要對(duì)施工區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境做具體考察，確定土壤的工程條件，比如土壤的含水量和穩(wěn)定性。比如，如果在考察中發(fā)現(xiàn)施工土壤的含水量較高，那么在施工中需要利用排水措施排出土壤水分，這樣，土層工程條件提升，荷載穩(wěn)定性加強(qiáng)。第二是做施工人員以及材料、設(shè)備的準(zhǔn)備。這些要素是施工中必須要重視的，因此在準(zhǔn)備工作開展的時(shí)候必須要第一時(shí)間確認(rèn)。第三是做管理要素的準(zhǔn)備，包括技術(shù)條件、管理人員水平等。

3.4 施工執(zhí)行

施工執(zhí)行須注意兩點(diǎn)：第一是施工的規(guī)范化操作。在具體的頂管施工技術(shù)應(yīng)用中，技術(shù)應(yīng)用的步驟、環(huán)節(jié)、機(jī)械設(shè)備的具體操作以及人員的實(shí)際操作執(zhí)行等都必須要保證規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。簡言之，具體執(zhí)行的規(guī)范是保證施工質(zhì)量的重要措施，因此無論是在施工前還是施工中，必須強(qiáng)調(diào)規(guī)范化操作。第二是做好施工過程中的管理工作，主要指的是機(jī)械設(shè)備的管理和人員的管理。從實(shí)際分析來看，人員和設(shè)備的不合理使用會(huì)造成施工的混亂，這對(duì)于施工安全來講十分不利，因此在現(xiàn)場中強(qiáng)化管理十分必要?？偠灾?，在施工執(zhí)行的過程中對(duì)具體的規(guī)范性操作和場面管理做強(qiáng)化，施工質(zhì)量、安全會(huì)有更可靠的保障。

該工程在頂管頂進(jìn)過程中，地層對(duì)頂管阻力較大，易堵塞刀盤切削口，排泥管道也會(huì)給頂管施工帶來困難。而且，由于土層的不均勻性，頂管方向不易控制，易產(chǎn)生頂偏等不良現(xiàn)象。

針對(duì)會(huì)遇到的施工問題采取以下解決措施：

（1）減小頂管施工的外壁摩阻力，通過管壁外優(yōu)質(zhì)潤滑泥漿的制作和壓注措施降低頂進(jìn)阻力；為了對(duì)正面的土體進(jìn)行改良，在機(jī)迎土面的上部布置了注漿管。

（2）針對(duì)頂管方向不易控制的措施，適當(dāng)調(diào)整掘進(jìn)機(jī)殼體的長徑比，使糾偏過程的承載面積增加，提高糾偏穩(wěn)定性；在掘進(jìn)機(jī)后面緊跟一套中繼間，用于輔助糾偏，使原來掘進(jìn)機(jī)的一組糾偏裝置變?yōu)槎M糾偏裝置，增加了方向控制的可靠性；嚴(yán)格執(zhí)行方向偏差報(bào)警制度，一旦施工中出現(xiàn)偏差值超過5 cm時(shí)，作業(yè)人員應(yīng)立即停止頂進(jìn)，并逐級(jí)向上匯報(bào)，經(jīng)技術(shù)負(fù)責(zé)人匯同有關(guān)施工人員研究分析原因后，方可繼續(xù)頂進(jìn)，從而避免盲目頂進(jìn)。

（3）針對(duì)頂管沉降控制的措施，頂進(jìn)過程的控制措施，嚴(yán)格控制正面土壓力；嚴(yán)格控制機(jī)頭糾集量；頂管接近管線時(shí)應(yīng)放慢頂進(jìn)速度，并加大膨潤土泥漿注漿量，以控制管線沉降；進(jìn)出洞口的滲漏及管道下沉的針對(duì)性措施，在頂管施工前，必須對(duì)進(jìn)出洞口的土體進(jìn)行預(yù)加固，采取雙液漿法加，加固強(qiáng)度為0.3~0.4 MPa；頂管進(jìn)入接收坑后，應(yīng)盡快對(duì)洞口進(jìn)行封堵，并利用前幾節(jié)管子底部。預(yù)埋注漿孔向管道下部土體壓注水泥漿，同時(shí)也向洞圈進(jìn)行壓漿。

3.5 施工監(jiān)督

施工監(jiān)督工作在雨污水管道的具體建設(shè)中十分必要，尤其是利用頂管施工技術(shù)做的具體的管道建設(shè)，監(jiān)督工作更要做全面。就施工監(jiān)督來看，其工作強(qiáng)化需要做好兩方面：第一是構(gòu)建完整的監(jiān)督體系，并對(duì)體系中的監(jiān)督環(huán)節(jié)責(zé)任進(jìn)行明確，這樣，執(zhí)行環(huán)節(jié)的人員會(huì)更加清楚的知道自身的職責(zé)所在，有了責(zé)任目標(biāo)的明確，其監(jiān)督工作的落實(shí)效果會(huì)更加突出；第二是監(jiān)督工作要建立反饋機(jī)制，這樣，監(jiān)督中發(fā)現(xiàn)的問題可以及時(shí)反饋，問題的具體解決也會(huì)更具實(shí)效，當(dāng)然，為了實(shí)現(xiàn)這種實(shí)效性的提升，利用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建信息共享平臺(tái)現(xiàn)實(shí)意義顯著。

3.6 施工檢驗(yàn)

施工檢驗(yàn)是頂管施工技術(shù)應(yīng)用的最后一項(xiàng)重要工作。在具體的檢驗(yàn)中，首先需要確定檢驗(yàn)的項(xiàng)目。分析目前的實(shí)踐，檢驗(yàn)的項(xiàng)目主要來自于工程設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)中的具體項(xiàng)目是工程檢驗(yàn)的參考項(xiàng)目。其次是要確定檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，具體詳見表1。

在工程設(shè)計(jì)的時(shí)候，根據(jù)工程的規(guī)模做了相應(yīng)的參數(shù)設(shè)計(jì)，在具體檢驗(yàn)的時(shí)候可以比對(duì)工程設(shè)計(jì)參數(shù)和實(shí)際參數(shù)，如果差異在允許范圍內(nèi)則合格，如果不合格，則需要找到不合格的原因并改善。簡單來講，檢驗(yàn)是把握工程質(zhì)量的最后一道關(guān)卡，只有做好檢驗(yàn)工作，頂管施工技術(shù)的具體利用實(shí)效才能得以加強(qiáng)。

表1 允許偏差表

4 結(jié)語

綜上所述，雨污水管道建設(shè)是目前城市建設(shè)中的重要內(nèi)容，因此需要得到足夠的重視。頂管施工技術(shù)在實(shí)際利用中的效果顯著，積極的利用其做雨污水管道的建設(shè)可以控制成本，也可以減少施工對(duì)環(huán)境的破壞，因此分析此種施工技術(shù)的具體應(yīng)用環(huán)節(jié)并就其中的注意事項(xiàng)做強(qiáng)調(diào)，可給管道施工提供豐富的參考。