微型頂管工藝在市政排水管道工程中的應(yīng)用分析

徐偉

（武漢市政工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，武漢 430023）

1 引言

排水管道工程主要分為室外和室內(nèi)兩種類型，室外管道工程一般是自建筑物外的檢查井至排水主管道檢查井的室外排水管道，室內(nèi)管道工程則是指建筑物以內(nèi)的排水管道及排水衛(wèi)生設(shè)備。市政排水管道工程是所有市政工程中重要的建設(shè)項目之一，良好的排水管道系統(tǒng)對提升所處區(qū)域居民的生活質(zhì)量有重要意義[1]。市政排水管道工程主要包括施工前準(zhǔn)備以及現(xiàn)場施工兩大階段。施工前準(zhǔn)備主要包括現(xiàn)場圖測及物資設(shè)備選購，現(xiàn)場施工則包括多個施工流程。為確保市政排水管道工程的整體施工質(zhì)量，施工隊伍應(yīng)當(dāng)從現(xiàn)場施工的管道安裝、管道接口、溝槽開挖、閉水試驗、回填土等施工工序中對其工程質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控。有研究指出，市政排水管道工程的地面建筑物往往較多，地下管線相對復(fù)雜，在進(jìn)行一系列開挖工程時，會對地面的交通、土壤環(huán)境等造成一定影響及損害，同時也會在一定程度上影響人們的日常生活[2]。頂管工藝是一種非開挖施工技術(shù)，具有施工要求低、施工影響小等優(yōu)點，與普通管道施工工藝相比，其經(jīng)濟(jì)效益、社會效益均較高[3]。基于此，本文對微型頂管工藝在市政排水管道工程中的具體應(yīng)用進(jìn)行深入分析。

2 微型頂管工藝介紹

2.1 頂管工藝技術(shù)闡述

微型頂管工藝屬于一種機(jī)械頂管施工，在預(yù)先打好的檢查井中，通過螺旋鉆桿、微型頂管機(jī)頭、出泥管等相關(guān)裝置即可實現(xiàn)管道頂進(jìn)，在微型頂管工藝下可實現(xiàn)管道的一次性貫通，其施工過程占地面積小，對地面的環(huán)境、交通等均不會造成嚴(yán)重影響[4]。相比常規(guī)的開槽埋管施工方法，頂管工藝可對施工區(qū)域的既有線路及地面建筑物起到很好的保護(hù)作用。有研究指出[5]，頂管工藝是基于氣壓平衡、泥水平衡及土壓平衡等三大理論，在我國的市政排水管道工程中，應(yīng)用較為廣泛的主要為后兩者。目前，微型頂管工藝的具體施工方法主要有敞開人工手掘式和密封機(jī)械式兩種，兩種方法相比，后者在排水管道工程中的應(yīng)用更加廣泛。有研究指出，采用微型頂管工藝進(jìn)行排水管道施工對改善城市交通、減輕環(huán)境污染均有重要意義，可有效促進(jìn)城市的發(fā)展建設(shè)。一般采用頂管工藝進(jìn)行排水管道施工時，施工隊伍會首先在地面挖出兩個基坑作為工作井，將管節(jié)自該井置入后，再應(yīng)用千斤頂，以機(jī)械推進(jìn)的方式將管節(jié)頂進(jìn)至另一工作井穿出，以此完成管道施工。在此施工方法下，可最大程度上減少對地面交通及建筑物的影響，可有效縮短整個工程的施工周期。

2.2 頂管工藝施工準(zhǔn)備

一般來說，在確認(rèn)實施頂管工藝后，應(yīng)當(dāng)對施工現(xiàn)場的平面進(jìn)行合理布置，以確保施工順利進(jìn)行。在考慮總體布局時，除了需包含起重設(shè)備、自動控制室、料具間、管片堆場、拌漿棚及其材料堆場外，還需關(guān)注注水系統(tǒng)及棄土坑。此外，為了便于將頂管機(jī)、千斤頂?shù)仁┕ぴO(shè)備順利安裝至工作井，還應(yīng)在井側(cè)邊設(shè)置相應(yīng)的井扶梯，才可便于施工人員開展作業(yè)。在市政排水管道工程的頂管工藝中，頂管機(jī)的進(jìn)口處、出口處對整個工程質(zhì)量可起到關(guān)鍵影響，因此，施工隊伍在事先挖好兩處工作井后，應(yīng)當(dāng)對洞口處后靠的土體進(jìn)行加固處理，通過高壓旋噴的方式對兩處洞口后靠土進(jìn)行加固，可使頂管機(jī)的進(jìn)出安全得到有效保障，也可在一定程度上避免工作井洞口處的泥水流失。若施工隊伍要確保在整個頂進(jìn)過程中，泥漿在重力壓注下不流失，也可在工作井中安裝相應(yīng)的防水、止水裝置。從上述兩方面做好頂管工藝的準(zhǔn)備工作后，才可有效保證后續(xù)施工作業(yè)的流暢性。

2.3 頂管工藝技術(shù)要點分析

頂管工藝的技術(shù)要點主要包括以下方面：

1）按檢查井標(biāo)準(zhǔn)，合理設(shè)計頂管機(jī)工作井。在整個頂管工藝中頂進(jìn)、頂出工作井對排水管道工程的最終施工質(zhì)量會產(chǎn)生重要影響，因此，施工隊伍在進(jìn)行工作井設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)為其留出充足的工作空間，結(jié)合施工具體要求，最大限度地加長工作井，這樣才可有效避免在施工過程中由于空間不足產(chǎn)生沖突。

2）通過注漿的方法最大程度上減小施工阻力。由于在管道頂進(jìn)時，為了方便作業(yè)會適當(dāng)增大管道空間，在頂進(jìn)完成后，管道周圍必定會存在一些細(xì)小的縫隙，應(yīng)當(dāng)采用壓注觸變泥漿將管道周圍的縫隙處進(jìn)行有效填充，保證管道與周圍土壤完全貼合，才可有效實現(xiàn)對地層的支撐，以此進(jìn)一步避免管道沉降。一般壓漿填充需與管道頂進(jìn)保持一致，這對減少管道頂進(jìn)阻力、混凝土管道補(bǔ)漿均有積極作用。

3）選擇校正方法控制頂管施工的偏差對保證整個工作質(zhì)量具有重要意義。不同于開挖埋管，頂管工藝并非在可視情況下操作，因此，在管道頂進(jìn)中難免出現(xiàn)管道位置偏移現(xiàn)象，為了確保頂進(jìn)管道位置精確，需在其施工過程中不斷進(jìn)行校正，目前常用的校正方法主要有襯墊校正、挖土校正及強(qiáng)制校正3 種，施工隊伍可根據(jù)工程實際施工狀況選擇合適的校正方法。

3 市政排水管道施工情況

目前，為了進(jìn)一步完善城市規(guī)劃及發(fā)展，大多市政排水管道工程的施工現(xiàn)場在繁華市區(qū)內(nèi)，市區(qū)內(nèi)的地面、地下環(huán)境相對復(fù)雜，除地面隨處可見的高樓大廈外，地下復(fù)雜的天然氣、電纜等管道分布也尤為復(fù)雜，加之還需考慮施工過程中對地面交通狀況的影響，導(dǎo)致施工隊伍在排水管道實際施工中遭遇了重重困難。據(jù)調(diào)查顯示，目前有部分施工隊伍在進(jìn)行市政管道施工時，并未對地面、地下環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格的勘察，對施工現(xiàn)場的現(xiàn)有管線分布情況也未能明確，施工隊伍臨時占道，不僅導(dǎo)致現(xiàn)有管線被破壞，同時在一定程度上造成交通擁堵，若是溝槽開挖，也可能會導(dǎo)致施工現(xiàn)場出現(xiàn)邊坡塌方、槽底超挖等一系列施工質(zhì)量問題。

4 如何將頂管工藝用于市政排水工程

4.1 頂管施工要點

1）為了保證頂管工藝順利推進(jìn)，在確認(rèn)每次管道頂進(jìn)長度時，需對頂管機(jī)的設(shè)備情況、施工人員的技術(shù)水平、頂管機(jī)的起吊力及容積等相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行綜合考量。盡管目前我國大多數(shù)市政排水工程采用均會機(jī)械頂進(jìn)，但為了確保頂管的精準(zhǔn)度，必要時也可采用人工推進(jìn)的方式配合施工。

2）管線設(shè)計是整個頂管工藝重要的基礎(chǔ)工序，也是指導(dǎo)施工的重要參考，這就要求施工隊伍在實施頂管作業(yè)前，切實對施工現(xiàn)場周圍的環(huán)境進(jìn)行勘察。在勘察過程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮所處區(qū)域的土壤、水文、地下水、地面交通、地面建筑物等因素，這樣才可保證在設(shè)計頂進(jìn)管線時，不會對周圍環(huán)境、交通等造成不良影響，才能發(fā)揮頂管工藝應(yīng)有的優(yōu)勢。

3）管線的鋪設(shè)質(zhì)量也可對排水系統(tǒng)產(chǎn)生重要影響，盡管目前我國的頂管工藝應(yīng)用已較為廣泛，但具體施工技術(shù)還有所欠缺，為了切實保證管道鋪設(shè)完成后發(fā)揮應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)、社會效益，應(yīng)對鋪設(shè)工作質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，管道頂進(jìn)過程中，進(jìn)行必要的管線監(jiān)測，并采取合適方法及時修正偏離設(shè)計軌跡的管道，以保證最終的施工質(zhì)量。

4.2 案例分析

市政排水管道工程切實關(guān)系到社會大眾的生活質(zhì)量及根本利益，現(xiàn)階段隨著生活水平不斷提升，人們越發(fā)深刻地認(rèn)識到維護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要性，污水處理是一項重要的環(huán)境治理措施。以上海市寶山區(qū)新建污水管道為例，該工程的施工中，通過應(yīng)用頂管工藝后取得了顯著成效。該管道位于鐵城路—共富路段，經(jīng)勘察后，施工隊伍明確其施工現(xiàn)場20 m 深度內(nèi)的土層質(zhì)地松散，地下水的水位穩(wěn)定在0.4～1.3 m，該工程應(yīng)用的微型頂管工藝為地箭式，具體施工流程如圖1 所示。

圖1 微型頂管工藝施工流程圖

由于頂管推進(jìn)時，其推進(jìn)臺及管節(jié)尺寸均較小，因此，該施工隊伍通過采用配套微型鋼護(hù)筒、搖管機(jī)實現(xiàn)了快速沉井，且在實施頂進(jìn)作業(yè)時，為了保證管道穩(wěn)定，施工隊伍在將鋼護(hù)筒嵌入土層時深度保持在1.0 cm 以上，該工程先進(jìn)行搖管，再進(jìn)行工作井開挖，加之鋼護(hù)筒自重較輕，有效避免了頂進(jìn)過程中土層突然下沉。

5 結(jié)語

相比普通的開挖埋設(shè)法而言，微型頂管工藝具有諸多優(yōu)勢，除了可最大程度上減少對施工現(xiàn)場周圍環(huán)境的污染、避免對地面交通的影響外，還可以對地面建筑物及地下管線網(wǎng)起到很好的保護(hù)作用，目前該工藝已被廣泛用于我國市政排水管道系統(tǒng)的建筑施工當(dāng)中，本文詳細(xì)分析了微型頂管工藝的施工工序、技術(shù)要點，通過案例分析的方法對該工藝的具體應(yīng)用情況進(jìn)行了相關(guān)探討，且明確了該施工工藝的應(yīng)用價值，并為地下排水管道等小口徑的市政工程提供了一種新型施工思路，對促進(jìn)市政工程建設(shè)、城市發(fā)展均有積極意義。