頂管技術在市政給排水施工中的有效應用

楊龍

（甘肅華美工程咨詢服務有限公司，甘肅 蘭州 730000）

在城市發(fā)展速度不斷加快的背景下，人們的生活質(zhì)量不斷提高，人們對城市中基礎配套建設的要求也在不斷增加，促使市政工程水平和質(zhì)量都實現(xiàn)了提升。作為市政工程中非常重要的一個組成部分，給排水施工中應用技術的合理性、有效性及對施工質(zhì)量可產(chǎn)生的影響，受到了人們的高度重視。因此，當前有必要在明確頂管技術優(yōu)勢的基礎上，分析其在施工中的應用要點，了解施工注意事項，以此保證更好地將該項技術應用在實際施工中，為獲得更好的給排水施工效果提供一定支持，進而通過不斷提高施工技術水平和質(zhì)量，為更好地建設城市提供支持。

1 頂管技術概述

頂管技術也被稱為非開挖管道敷設技術，與開挖敷設技術相比，一定條件下該技術有著投資少、工期短等優(yōu)勢[1]。同時，在應用頂管技術施工的過程中，還能夠降低施工噪聲，減少空氣中的粉塵，進而減輕施工對周圍交通、生活環(huán)境造成的影響。

頂管技術憑借其自身具備的優(yōu)勢，當前已經(jīng)被廣泛應用在市政給排水工程中，受到了相關人員和行業(yè)的高度認可。將頂管技術應用在實際的給排水施工中體現(xiàn)出的技術優(yōu)勢，主要可以歸納為以下幾點：①施工面由線變成點，占地面積較小。在實際施工中，將原本需要開挖作業(yè)的作業(yè)面縮減成點，使施工面積不斷變小，地面上各種活動均不會對施工造成影響，并且施工也不會影響到地面上的正常生產(chǎn)、生活。②噪聲以及振動較小，減少對周圍居民造成較大的干擾，并且某些條件下不會影響周圍管線、構筑物的使用[2]。大部分給排水工程都會對交通造成影響，造成人們出行不便，而應用頂管技術可將給排水施工對交通產(chǎn)生的影響降到最低，確保城市正常運轉(zhuǎn)。③可在比較深的地下或者水下敷設管道，可以相對安全地穿越河流、公路、建筑物等，減少工作量，降低造價。④由于該技術應用地點的特殊性，可避免各種天氣因素、氣候因素對施工質(zhì)量和進度造成影響，即該項技術可保證在較為惡劣的環(huán)境中順利開展施工，施工秩序不會受到大量外界因素的影響，可以有效保障施工進度，縮短工期，對投資成本和建設成本實施有效控制。⑤從技術角度分析，頂管技術改變了以往大面積、長距離的施工方式，避免對地面上的綠化環(huán)衛(wèi)工作造成較為嚴重的影響，為城市正常運行提供保障。

2 頂管技術原理與工序

2.1 基本原理

從設置好的頂進井，將對應的頂管掘進設備或者施工具管，通過主千斤頂油缸的作用，穿過土層在接收井內(nèi)吊起，埋設管道[3]。一般機械式的施工大部分采用封閉式頂進方法，壓力平衡方法主要包括泥水式平衡、氣壓式平衡和土壓式平衡。

2.2 主要工序

應用頂管技術時，主要包括以下幾項工序：①在選擇管道頂進方法時，需充分結合現(xiàn)場施工情況，其中包括地下水位情況、水質(zhì)、管徑、地下建筑物等。同時，還需滿足不同條件才能選擇該技術開展施工，即地質(zhì)條件為砂性土或者黏性土層，且需要保證土層未受到地下水影響，一般可以采用機械挖掘或者手掘式頂管法施工；厚度較大的軟土層，并且不存在其他障礙物時，可以采用網(wǎng)格式或者擠壓式頂管法施工；黏性土層地質(zhì)條件且需控制好地面平整度，則可以選擇土壓式平衡頂管法；在粉砂土層施工時，可以采用泥水式平衡法或者加泥式平衡法；頂進金屬管管徑比較小或者長度比較小的情況下，可以選擇擠密式土層法。②頂管井布設中，一般需要采用鋼筋砼或者以碎石為基礎，如果是較硬的土質(zhì)，則可以以方木作為基礎，需要注意的是，如果是土質(zhì)不夠穩(wěn)定的區(qū)域，需要在工作井周圍做好支撐工作。同時，頂管井地基修建時需按照設計管線位置以及坡度進行施工，不能出現(xiàn)沉降問題，要保證內(nèi)部固定導軌和頂管位置準確。③布置好頂管井后，需開展管道頂進工作，施工前需在管前端挖好與管道形狀基本相似的坑道，深度一般為50 cm，然后再使用千斤頂開展頂進工作，并且重復該步驟循環(huán)頂進。④穿墻施工主要指將穿墻門板打通，一般需要使用官推工具直接將穿墻悶板推出到墻外，確保止水裝置能夠更好安裝。在實際施工時為確保止水效果更好，需將強度不高的填充物裝入穿墻管內(nèi)，施工前在槍管外采用注漿加固操作，起到一定固定作用，保證穿墻管周圍圖層強度符合要求。⑤頂管接口一般采用電弧焊接方法，將該管段和已經(jīng)頂入的管段焊接在一起。如果是混凝土管，則需要采用橡膠圈等進行嵌縫處理，并且將兩管之間的縫隙控制在1～1.5 cm之間[4]。⑥完成頂進以及檢查井施工后，需開展管線壓漿作業(yè)，使用每節(jié)管道預設的壓漿孔，避免出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。同時，在整個施工中頂管容易受多種因素的影響而出現(xiàn)偏斜，因此需要選擇適合的方式做好糾偏細節(jié)處理工作。

一般情況下，當出現(xiàn)右偏時，可采用糾偏千斤頂組解決問題，將千斤頂調(diào)節(jié)為右伸左縮狀態(tài)，反之需要反過來對千斤頂進行調(diào)節(jié)。在每次糾偏過程中，需要嚴控控制好糾偏的量，采用逐步增加的方式完成糾偏工作。

3 頂管技術在市政給排水施工中的應用要點

3.1 頂進管選擇

施工前需做好頂進管的選擇工作，為后續(xù)科學合理開展工作提供支持，選擇時需要注意以下2點：①為了更好地控制整個施工過程及保障施工的經(jīng)濟性，需選擇適合長度的頂管。一般情況下需按照管口的直徑確定長度，主要遵循的規(guī)則是當長度和直徑比值超過2.1時需選擇長管，當長度和直徑比值小于1.1時需選擇短管。②按照施工的實際要求、工程整體性質(zhì)來確定管徑，按照頂進管能夠承受的壓力確定頂進管厚度、配筋比外徑。一般情況下，需選擇直徑大于500 mm的頂進管。

3.2 障礙物處理

障礙物處理是整個施工過程中需重點關注的內(nèi)容，障礙物的處理質(zhì)量和效率直接影響施工的整體質(zhì)量。因此，需選擇適合的方法，確保障礙物可被有效處理，為有序開展施工提供一定支持。在頂管施工中，如果遇到距離比較長的中等、輕度分化地質(zhì)，需規(guī)劃和明確障礙物處理方法，在充分分析地質(zhì)鉆探文件的基礎上，制定出解決這類問題的實際對策。如遇到長距離并且風化問題較為嚴重的地質(zhì)，需采用暗挖隧道的方式解決問題，如果風化地質(zhì)處于施工的中心區(qū)域，經(jīng)過衡量也可以進行支護，采用開發(fā)施工、地表施工的方式解決問題[5]。在實際頂進的過程中，很容易出現(xiàn)由于鉆探距離太遠突然出現(xiàn)風化地質(zhì)的情況，這主要是由于鉆探工作并不是連續(xù)開展，而是相隔一段距離后鉆探一次，無法完整地將地質(zhì)情況展現(xiàn)出來。對于這種情況，可采用破巖井碎弧石法進行處理，以此為中心朝著四周進行輻射形式的加密鉆探，遇到弧石后，可以按照石頭規(guī)格設定好對應的破巖井，從豎井匯總將弧石取出。

3.3 監(jiān)測點設置

在實際施工中，為保證實際頂進與計劃頂進路線保持一致，需對頂進軸線實施定期或者不定期測量，以此保證頂進工作按照設計要求順利開展，避免重復施工或者返工等問題出現(xiàn)。一般情況下，在將一節(jié)混凝土頂管頂進到一定距離后，可以通過超提刀、千斤頂編組進行測量以及校正，尤其是在頂管出洞、糾偏、終點3個施工關鍵點，需采用重復多次測量的方式，提升測量的準確度，保證頂進工作施工的質(zhì)量[6]。同時，在頂管施工過程中，如果遇到地面建筑物比較密集，或者道路數(shù)量比較多的情況，則需要在地面設立對應的監(jiān)測點，確定地表地形變化情況、土體移動情況，避免在實際施工中出現(xiàn)建筑物開裂、道路沉降等問題。施工中還需及時對施工質(zhì)量進行檢測，不斷提升施工質(zhì)量以及效率，為更好地減少施工事故和施工成本提供一定支持。

3.4 進出洞處理

進洞和出洞是整個施工中的重點內(nèi)容。在完成穿墻工序后，掘進設備的實際方向會對后續(xù)管道防線、工作井中頂管和頂管拼接情況造成影響。因此，在實際施工中需避免工作井以外的水、泥土進入井內(nèi)，最大化避免出現(xiàn)塌方等事故。在實際施工中，如果發(fā)現(xiàn)管道處的土質(zhì)為粉質(zhì)粘土層，則需要對工作井附近土質(zhì)進行處理，如可以采用井點降水法，將頂管周圍的土質(zhì)變得更加堅固，加強土質(zhì)強度。需要注意的是，在這個過程中也需要關注管道是否處于正常軸線上，確保與規(guī)劃方向相一致[7]。

4 頂管施工管理措施

4.1 合理選擇材料，控制材料質(zhì)量

控制材料整體質(zhì)量，是施工中非常重要的一個環(huán)節(jié)，也是施工中需要重點關注的內(nèi)容。因此，為確保頂管施工質(zhì)量，為后續(xù)其他施工提供支持，需做好材料的管控工作。與給排水工程中管材要求不同的是頂管施工中對管材的要求主要在承受壓力方面，要求管材具備較高的強度。選擇管材時需保證選材的專業(yè)性，要在專業(yè)渠道進行選材，還需保證選材人員的專業(yè)能力和素質(zhì)，盡量選擇高性價比、專業(yè)的頂管管道材料。需按照成本控制實際要求及施工企業(yè)自身實力情況進行選材，技術人員、施工人員、成本控制人員盡量共同參與材料選擇工作。確保材料在滿足施工要求的同時最大化滿足工程成本控制要求，進而為獲得更好的施工效果提供支持。

4.2 完善施工技術，提升施工效率

隨著現(xiàn)代化施工技術快速發(fā)展，各種各樣的全新頂管技術開始出現(xiàn)在施工中，為提升給排水施工質(zhì)量、效率奠定了良好的基礎。因此，實際施工中，要真正保證施工質(zhì)量、提升施工的整體效率，也需重點關注新技術的有效應用，合理融入新技術、新手段，為高效完成給排水整體施工提供支持。在工程管道的鋪設方面，可以引進先進的地下人行通道管棚式施工、涵頂進等相關技術。尤其是當前比較常見的頂管截面，大部分都為圓形，今后需要采用矩形、圓拱形或者多邊形等。當前土壓式、泥水加壓式等是比較常用的幾種方法，但是隨著社會的不斷發(fā)展，這些技術必然會出現(xiàn)與實際施工要求、城市給排水施工要求不相符的情況。針對這種情況，需注重對新施工方式的應用，如管套式、氣泡式等，對施工方式進行有效創(chuàng)新，促進頂管技術施工水平的不斷提升。隨著高精度、長距離測量技術快速發(fā)展，通風系統(tǒng)也得到了持續(xù)優(yōu)化，今后可以加強對注漿減摩擦技術、中繼間技術的有效利用。同時，需合理利用刀盤切削系統(tǒng)、排渣系統(tǒng)、推進系統(tǒng)等，完善技術應用，保證頂進距離達到較高水平，進而全面提升頂管施工效率。

4.3 及時更新設備，引進全新技術

當前國內(nèi)生產(chǎn)的專業(yè)頂管設備在技術方面還存在比較明顯的欠缺，功能方面還不夠健全，嚴重影響了頂管施工的有效開展。因此，為了提升該工程整體質(zhì)量，需在準確分析當前施工設備、施工技術現(xiàn)狀的基礎上，明確需要改進的內(nèi)容，通過不斷提升設備整體質(zhì)量，完善設備功能，提升技術水平。參與市政施工的企業(yè)，在條件允許的情況下，要積極引進國外具備良好性能、高水平的設備。在引進設備后，要選擇相對典型、工程量較大的工程項目實施作業(yè)，對設備的整體效果、性能等進行了解。有效應用媒體展開宣傳，提升高新設備對頂管工程的實際影響力，為其他施工企業(yè)更加積極地引進全新設備提供引導，確保施工質(zhì)量得到有效提升。施工企業(yè)也可以外派具備良好專業(yè)素養(yǎng)的施工人員和管理人員，外出參與進修和學習，及時了解和學習新技術，并且將其應用在實際的施工中。這樣不僅能夠建設一支更加專業(yè)的頂管施工隊伍，還可以為獲得高質(zhì)量的施工效果提供一定支持。

5 結語

頂管施工是一項比較復雜的力學工程，將該項技術應用在實際給排水施工中，能夠有效縮短工期，節(jié)約大量成本，并且由于頂管技術自身的特點，不需對地面進行挖掘，對人們正常生活、城市運轉(zhuǎn)等造成的影響非常小，是非常值得廣泛應用的一項技術。因此，當前需通過合理處理障礙物、保證頂進按照計劃進行、規(guī)范進出洞等措施，更好地將頂管技術應用在實際施工中。以此來獲得更多的實踐經(jīng)驗，為該項技術更好地發(fā)揮作用提供支持，進而為市政給排水施工的整體質(zhì)量提供基礎保障。