污水管線施工中非開挖技術(shù)的應(yīng)用

李建偉

（北京通成達(dá)水務(wù)建設(shè)有限公司，北京 100028）

1 工程概況及施工背景

為了全面提升本文論述的科學(xué)性和有效性，文章以具體的工程案例作為主要分析對象，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行闡述。該工程位于北京市西北部的昌平區(qū)，其是首都生態(tài)環(huán)境的重要屏障。區(qū)內(nèi)地形西北高，東南低。

本工程主要建設(shè)內(nèi)容涉及到郝百路段污水管線、馬池口鎮(zhèn)中水南線、南辛路段（辛丈路支線）污水管線、南辛路段污水管線、幸福河段（昌流路支線）污水管線、混凝土污水檢查井、混凝土污水沉泥井等。

首先由于整體工程規(guī)模較大，用常規(guī)的開挖性污水管線施工技術(shù)進(jìn)行施工，必然會面臨著較大，的工程量，同時(shí)工程位于城市中心區(qū)域，施工管線大多數(shù)位于現(xiàn)狀路邊，基本與現(xiàn)有的道路并行，或在路邊綠地和人行道上，施工場地狹小，堆放材料困難；對周邊道路交通影響較大，拆改移和交通導(dǎo)行工作量較大；管線穿越京密引水渠和京包公路，施工協(xié)調(diào)工作很重要。

2 頂管施工在污水管道施工中的應(yīng)用

2.1 實(shí)施策略分析

在施工準(zhǔn)備之前，必須要結(jié)合具體的工程地理位置以及實(shí)際的環(huán)境，進(jìn)行詳細(xì)的勘察以及資料整合，確保前期準(zhǔn)備的所有資料都可以滿足后期施工需求，同時(shí)要以精細(xì)化管理作為核心標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化施工設(shè)備管理、組織以及調(diào)控，這樣才可滿足后續(xù)的施工要求；結(jié)合具體的地質(zhì)條件以及地下管線分布情況，建立在智能化檢測的基礎(chǔ)上，制定科學(xué)的管線施工方案，比如，可以將BIM 技術(shù)融合到管線施工規(guī)劃中。這樣可以快速地定位地下既有管線以及相關(guān)障礙物[1]，能夠有效避免后續(xù)施工安全風(fēng)險(xiǎn)的出現(xiàn)。

2.2 頂管施工的具體流程分析

2.2.1 土方回填施工

本工程土方開挖總體思路：當(dāng)開挖深度不大于4 m 時(shí)，一次開挖成型；當(dāng)開挖深度大于4 m 時(shí)，分層開挖，每層開挖深度根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)條件、地下水埋深情況及溝槽的總體開挖狀態(tài)進(jìn)行針對性分析。

在土方開挖施工之前，首先需要利用現(xiàn)代化技術(shù)針對施工現(xiàn)場環(huán)境以及地下水位進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測，分析是否存在復(fù)雜的地下管線，了解周邊建構(gòu)筑物的實(shí)際情況，再結(jié)合監(jiān)測結(jié)果，進(jìn)行現(xiàn)場施工材料以及人員團(tuán)隊(duì)的布置。

對工程區(qū)地下物進(jìn)行調(diào)查、探測，要嚴(yán)格標(biāo)明地下已建的管道和具體的位置，做好標(biāo)識，并且分析管道的種類和高程，針對需要重點(diǎn)保護(hù)的既有良好之物，必須要由專人進(jìn)行看護(hù)，并且設(shè)置明顯標(biāo)識和防護(hù)欄。未知的管線必須要及時(shí)報(bào)告相關(guān)部門定位，及其具體用途和保護(hù)方案。對于開挖區(qū)域內(nèi)需要拆除的地上物，在正式開挖前，拆除清理完畢后，方能進(jìn)行土方開挖。

開挖前，測量人員根據(jù)控制網(wǎng)的測設(shè)開挖上開口線和溝槽底邊線，用白灰線醒目標(biāo)記，以此指導(dǎo)機(jī)械開挖人員進(jìn)行作業(yè)。開挖時(shí)自上而下進(jìn)行，施工過程中要嚴(yán)格結(jié)合前期方案以及圖紙的實(shí)際要求進(jìn)行，在施工過程中要嚴(yán)格落實(shí)邊坡的控制，避免出現(xiàn)超挖現(xiàn)象以及欠挖現(xiàn)象，滿足施工圖紙要求的坡度和平整度。

施工期間還需要由專業(yè)的人員進(jìn)行現(xiàn)場測量，跟進(jìn)施工進(jìn)度，嚴(yán)格落實(shí)平面位置、標(biāo)高、水準(zhǔn)點(diǎn)、邊坡等各項(xiàng)細(xì)節(jié)的檢測，確保不變形、不位移、不滑坡。土方開挖時(shí)，挖掘機(jī)最有效的開挖深度在4 m 以內(nèi)，開挖深度小于4 m，一次開挖成型。當(dāng)開挖深度大于4 m 時(shí)，采取分層開挖的形式進(jìn)行。分層開挖前，要根據(jù)地質(zhì)土層情況、開挖深度和地下水位等，合理確定分層位置，確保開挖機(jī)械充分發(fā)揮其效率。

使用機(jī)械開挖土方時(shí)，溝槽底預(yù)留20 cm 厚保護(hù)層，用人工修整、清理，確保地基不被擾動，滿足施工圖紙和相關(guān)施工技術(shù)規(guī)范的要求。詳細(xì)參數(shù)見表1。在開挖施工以及回填的過程中，必須要嚴(yán)格按照相關(guān)工程量計(jì)算具體的人工參數(shù)，選擇效率最高且進(jìn)度最快的方式進(jìn)行施工，這樣才可以有效提升整體工程施工效率，也可以確保為后續(xù)的工程質(zhì)量管控奠定良好基礎(chǔ)。

表1 工程土方開挖及回填的施工參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2.2.2 管線組裝施工

綜合施工期間的實(shí)際地質(zhì)環(huán)境和施工需求，及時(shí)的進(jìn)行工程細(xì)節(jié)的調(diào)整，這樣才可以有效確保管道的組裝具備可行性。首先不同材料的管道選擇需要結(jié)合前期的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析，在管道運(yùn)輸?shù)倪^程中，運(yùn)輸車和吊機(jī)設(shè)備必須要維持良好的運(yùn)行狀態(tài)，避免損壞管道質(zhì)量。管道運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場之后，及時(shí)進(jìn)行排列和堆放，并且進(jìn)行批次檢查。在進(jìn)行管道組裝的過程中，首先要在工作坑兩邊放置頂鐵，配合鎖定裝置來提升穩(wěn)定性，同時(shí)也要確保頂鐵自身的軸線與管道的軸線平行。在管道節(jié)點(diǎn)位置設(shè)置刃角，結(jié)合實(shí)際的工序和步驟進(jìn)行外殼、內(nèi)環(huán)、肋板等相關(guān)結(jié)構(gòu)的安裝。

2.2.3 施工方案規(guī)劃

結(jié)合本工程的實(shí)際施工環(huán)境進(jìn)行勘察，確定利用機(jī)械式土壓平衡頂管的方法進(jìn)行施工，同時(shí)結(jié)合具體的施工需求，在不同施工條件的基礎(chǔ)上，打造了具有針對性的施工方法。例如，本工程的部分區(qū)域管道埋深較大、工作井與接收井間距離不長時(shí)，采用常規(guī)人工掘進(jìn)頂管的施工方法（如圖1 所示），該方法具有施工設(shè)備投入較少、施工工藝相對機(jī)械式土壓平衡頂管方法較簡單、進(jìn)度稍慢但是經(jīng)濟(jì)投入小等特點(diǎn)[2]。另外，由于本工程的規(guī)模較大，部分區(qū)域工作井與接收井間距離稍長、管道埋深起伏較大深淺不均勻，并且進(jìn)度要求非常緊張時(shí)，采用機(jī)械式土壓平衡頂管的施工方法（如圖2 所示）；機(jī)械式土壓平衡頂管法施工具有頂進(jìn)速度快、單向頂進(jìn)距離長、對管道埋深適應(yīng)性強(qiáng)、適應(yīng)土質(zhì)范圍廣、施工精度高、安全直觀方便（采用地面控制系統(tǒng)）、施工工藝較復(fù)雜、技術(shù)要求高和經(jīng)濟(jì)投入大等特點(diǎn)。施工中，根據(jù)現(xiàn)場具體情況和施工進(jìn)度安排，選擇適宜的頂進(jìn)方法。

圖1 人工掘進(jìn)頂管施工方法

圖2 機(jī)械式土壓平衡頂管施工方法

頂管工作坑和接收坑的施工方法相同，采用沉箱施工，一次澆筑成型、一次下沉的方法。

2.2.4 管道頂進(jìn)及對接施工

在所有的施工設(shè)備調(diào)試完成之后，開始管道頂進(jìn)作業(yè)。需要利用吊車將管道放置在導(dǎo)軌上。首先，確保機(jī)頭先進(jìn)入土層內(nèi)，讓土體進(jìn)入管內(nèi)形成土塞，達(dá)到一定程度之后停止頂進(jìn)，進(jìn)行管內(nèi)取土。通常以人工挖取的方式進(jìn)行施工。管前取土原則上控制與機(jī)頭前端平齊。其次，當(dāng)土塞清除結(jié)束后，再進(jìn)行管道的頂進(jìn)，在管道鋪設(shè)之前必須要將表面的油污和雜物清除干凈，結(jié)合不同的管道直徑進(jìn)行規(guī)范化處理。最后，選擇與管道直徑相符的密封膠圈，套入插口槽內(nèi)，確保膠圈四周平整，沒有扭曲現(xiàn)象，然后在膠圈表面以及前一節(jié)管道內(nèi)部涂抹潤滑油（如肥皂水）。

在鋪管時(shí)，首先設(shè)備必須要平穩(wěn)運(yùn)行，避免出現(xiàn)碰撞情況，將管道平移到接口位置，然后調(diào)整軸線和標(biāo)高，在這個(gè)過程中可以通過水準(zhǔn)儀進(jìn)行持續(xù)性的檢查和觀測。另外在承插的過程中，依然需要保持管道全吊的狀態(tài)，這樣能夠降低拉力對管道產(chǎn)生的影響。在管道拉緊之后需要及時(shí)調(diào)整軸線以及標(biāo)高，同時(shí)要注意避免出現(xiàn)扭曲等情況。

在整體管道安裝的過程中，必須加大質(zhì)量管控力度，管口緊固作業(yè)非常關(guān)鍵，稍有不慎，膠圈就會扭曲、擠壓變形或破壞。本工程采用內(nèi)拉法以及外拉法這兩種方式進(jìn)行緊固施工。

外拉法適合于各種管道直徑型號。在安裝的過程中，首先需要在管道的外壁上安裝鋼絲繩，鋼絲繩和管道之間需要設(shè)置墊層，避免對管道表面產(chǎn)生影響。接下來用手動葫蘆進(jìn)行起重。起重機(jī)的起吊位置需要設(shè)置在距離管道中部管道10~20 cm 左右，需要利用人工操作的方式拉緊手動葫蘆，把承插口徐徐地緊密接合好。

而在管道直徑較大的施工作業(yè)過程中，往往以內(nèi)拉法為主，方便工人能夠在管道內(nèi)部行走作業(yè)。在安裝好的管道內(nèi)接縫位置，卡住水平鋼板或型鋼作為固定錨固點(diǎn)，布設(shè)牽引鋼絲繩、手拉葫蘆和待緊固管口的橫杠等，通過手拉葫蘆的拉緊，將管道連接緊密。

3 頂管施工期間的問題控制方法

3.1 落實(shí)施工材料品質(zhì)的優(yōu)化

在整體工程開始之前，要結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行施工材料以及相關(guān)設(shè)備的統(tǒng)籌管理，明確具體的材料性能以及相關(guān)型號參數(shù)。嚴(yán)格的落實(shí)好供貨方的質(zhì)量審查以及信譽(yù)監(jiān)管，確保所有的原材料質(zhì)量滿足實(shí)際需求；所有采購的材料都必須要進(jìn)行質(zhì)量檢查，同時(shí)也要針對生產(chǎn)方進(jìn)行資質(zhì)檢測，材料進(jìn)場之后還需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，確保所有的材料質(zhì)量滿足實(shí)際的施工需求。

3.2 頂進(jìn)速度及進(jìn)度控制

本工程以實(shí)現(xiàn)合同約定的日期作為主要的管理目標(biāo)，落實(shí)好全方位的進(jìn)度控制，將總體的進(jìn)度控制目標(biāo)進(jìn)行分解，按照具體的班組以及實(shí)際施工進(jìn)度進(jìn)行針對性落實(shí)。

從具體實(shí)踐角度來講，在施工過程中，本工程采取了全過程跟蹤監(jiān)督體系，結(jié)合前期制定的進(jìn)度管控方案，通過調(diào)度措施來進(jìn)行細(xì)節(jié)調(diào)整，并且設(shè)置計(jì)劃圖，在計(jì)劃圖上實(shí)時(shí)跟進(jìn)具體的施工記錄，記載每一個(gè)施工節(jié)點(diǎn)和具體的完成日期。利用這樣的方式來打造多元化的進(jìn)度管控體系，同時(shí)能夠有效排除干擾因素，確保所有的施工方案與前期的計(jì)劃相符。同時(shí)持續(xù)性的跟蹤體系，也能夠有效定位施工過程中所消耗的各項(xiàng)人力物力，嚴(yán)格落實(shí)相關(guān)設(shè)備以及材料的使用情況統(tǒng)計(jì)，并且做好統(tǒng)計(jì)報(bào)表，這與后續(xù)的成本管理也有一定的關(guān)聯(lián)。另外在進(jìn)度控制的過程中，還需要融入資源供應(yīng)體系，結(jié)合實(shí)際的施工需求，快速提供相關(guān)資源和設(shè)備，確保不耽誤施工進(jìn)度，避免出現(xiàn)供應(yīng)不足或者供應(yīng)時(shí)間短缺等情況，也能夠有效避免盲目選擇物料導(dǎo)致的質(zhì)量問題出現(xiàn)。

3.3 主要質(zhì)量技術(shù)保證措施

首先，在前期準(zhǔn)備的過程中，就需要通過文件以及相關(guān)規(guī)章制度來實(shí)現(xiàn)質(zhì)量管控。首先成立專業(yè)的技術(shù)小組，針對所有的外來文件以及圖紙進(jìn)行登記和質(zhì)量檢查，所有下發(fā)的文件和圖紙必須要做好記錄，所有用于執(zhí)行的文件以及相關(guān)規(guī)范，必須要制定明確的清單。已經(jīng)作廢的文件和圖紙必須要及時(shí)收回并且進(jìn)行整合處理。

其次，在施工過程中還需要落實(shí)好動態(tài)性監(jiān)督以及精細(xì)化管理，在工程開始之前要嚴(yán)格的結(jié)合方案進(jìn)行準(zhǔn)備工作的創(chuàng)新，其中涉及到質(zhì)量檢測、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、圖紙規(guī)劃、會審。結(jié)合具體的施工方案，嚴(yán)格的進(jìn)行技術(shù)交底以及安全培訓(xùn)，要討論當(dāng)前方案是否可行，并且編制指導(dǎo)書[3]。綜合具體的施工組織規(guī)劃，嚴(yán)格地進(jìn)行人員團(tuán)隊(duì)和各個(gè)班組的調(diào)配，堅(jiān)持專人專崗專責(zé)，同時(shí)要落實(shí)好持證上崗管理，確保崗位人員能夠嚴(yán)格遵守規(guī)章制度和相關(guān)規(guī)范。

在每一道施工工序完成之后，相關(guān)班組人員必須要進(jìn)行自我檢查，合格之后才可以交由質(zhì)檢小組進(jìn)行協(xié)同檢查，這樣才可以有效避免細(xì)節(jié)問題成為安全隱患。

4 結(jié)束語

綜上所述，在當(dāng)前的污水管線施工過程中，結(jié)合實(shí)際的施工需求以及施工環(huán)境，分析影響因素和綜合效益，建立在統(tǒng)籌合作的基礎(chǔ)上，打造非開挖技術(shù)體系，能夠有效降低整體工程的成本投入，也可以提升施工質(zhì)量，而頂管施工技術(shù)也需要落實(shí)全過程的監(jiān)督以及優(yōu)化管理。加強(qiáng)質(zhì)量管控、落實(shí)智能化創(chuàng)新、明確各方主體的責(zé)任和義務(wù)、實(shí)現(xiàn)動態(tài)性管理，這可以為頂管施工工程的落實(shí)奠定良好基礎(chǔ)，也可以為我國污水管線價(jià)值發(fā)揮提供有效保障。