李雪梅

（云南友源工程造價咨詢有限公司　云南　昆明　650000）

淺談市政道路排水工程污水管頂管施工技術(shù)

李雪梅

（云南友源工程造價咨詢有限公司云南昆明650000）

隨著城市的發(fā)展，市區(qū)污水排放量的硬性需求不但增加，近年來各個城市不得不將污水管道進(jìn)行改造、增添。市政道路排水工程污水管頂管施工技術(shù)施工速度快，對周圍環(huán)境擾動小，是適合市內(nèi)管道的施工工藝。本文在論述頂管施工技術(shù)基本原理的基礎(chǔ)上，從施工組成要素，施工技術(shù)要點(diǎn)和頂管的類別等方面對頂管施工技術(shù)做出詳細(xì)論述，為類似工程提供參考。

頂管施工技術(shù)；污水管道；施工原理；施工要點(diǎn)；施工類別

引言

伴隨國家城鄉(xiāng)一體化的加速推進(jìn)和城市多元化的發(fā)展，城市各類工場、企業(yè)、業(yè)態(tài)場館和人口的增多，導(dǎo)致城市污水排放量也與日俱增。城市現(xiàn)有的污水管道已不能對市區(qū)污水進(jìn)行良好的排放，導(dǎo)致管網(wǎng)堵塞、污水直接排入河流等現(xiàn)象十分普遍。近年來，各個城市污水管道的建設(shè)工作異常繁忙，如不能采用良好的施工工藝，不僅費(fèi)時費(fèi)力，且會對現(xiàn)有市區(qū)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。以往城市污水管道的施工較多采用明挖法，不僅占地較多、工時較長，對市區(qū)環(huán)境污染較大，甚至引起市區(qū)地面下沉。而頂管施工工藝施工速度快[1]，在施工過程不需對現(xiàn)有路面進(jìn)行開槽，挖掘過程路面不會下沉，且不需要關(guān)閉交通，適合市區(qū)污水排水管道的建設(shè)。本文擬對頂管施工技術(shù)的基本原理進(jìn)行闡明，并從施工組成要素，施工技術(shù)要點(diǎn)和頂管的類別等方面對頂管施工技術(shù)做出詳細(xì)論述，從而全面深入介紹排水工程污水管頂管施工技術(shù)，為類似市政工程提供參考。

1　頂管施工技術(shù)原理

頂管施工技術(shù)最初是針對穿越鐵路鑄鐵管道的施工技術(shù)，1896年起源于美國的北太平洋公司。其施工精度高，適用于各類土質(zhì)土層，施工距離較長，管徑為30～400cm的給水排水管道綜合管道。如今的頂管施工技術(shù)已不像往日的人工頂進(jìn)施工，已發(fā)展到集機(jī)械化和電子化為一體的施工技術(shù)。頂管法施工技術(shù)管道的頂進(jìn)是借助于主頂油缸、相鄰管道或中繼等設(shè)備，使得鋼制或水泥混凝土的管道按照設(shè)計路徑穿越兩個工作井之間的土體，穿越過程中依次連接相鄰管道的施工技術(shù)[2～3]。

在頂進(jìn)過程中通過安置在第一節(jié)工作管道前端的盾構(gòu)設(shè)備或頂管機(jī)，可以對頂進(jìn)的路徑進(jìn)行適當(dāng)矯正，也可以實(shí)現(xiàn)直線頂進(jìn)及曲線頂進(jìn)路徑的切換。一般頂進(jìn)作業(yè)由工作井內(nèi)的工作人員在操作平臺上完成，在特殊作業(yè)條件下則需在地上的操作間完成操作。而頂進(jìn)過程遇到巖石則可以采取多種破碎方法，如人工破碎，機(jī)械設(shè)備破碎及采用高壓水力沖蝕的方法，對破碎的巖石及時挖運(yùn)至指定地點(diǎn)。

2　頂管施工的組成要素

頂管施工設(shè)備組成要素較多且較為復(fù)雜，一組完整的施工設(shè)備一般包括以下組成要素：管道，運(yùn)輸車輛，扶梯，主頂油缸，安全護(hù)欄，注漿潤滑系統(tǒng)，操作室，電力設(shè)備（供電和照明），操作系統(tǒng)，反力后座，測量及校正系統(tǒng)，導(dǎo)軌，弧形、圓形頂鐵，機(jī)頭，通風(fēng)換氣設(shè)備等。

3　頂管施工技術(shù)要點(diǎn)

頂管施工的全過程是指施工機(jī)械進(jìn)場到施工結(jié)束的整個作業(yè)過程，主要流程為工程開始→測量放樣（復(fù)核）→工作井修筑→設(shè)備安裝（地面設(shè)備及井下設(shè)備）→注漿材料準(zhǔn)備→挖運(yùn)土方→頂進(jìn)（注漿）→測量→卸管及接口連接→進(jìn)洞→取工作管→全線測量→收坑→施工結(jié)束。

3.1工作井

工作井是安裝工作設(shè)備及工作人員工作的場所，也是導(dǎo)管頂進(jìn)的起點(diǎn)位置。內(nèi)有整個工作系統(tǒng)的發(fā)力裝置（主頂油缸）。工作井的施工需根據(jù)現(xiàn)場水文地質(zhì)條件、土層類型采用合理的開挖及支護(hù)方式。工作井在開挖就位后盡快做好井壁及井底的水泥混凝土硬化工作，并對主頂油缸的支座強(qiáng)度進(jìn)行檢測，確保強(qiáng)度滿足設(shè)計要求。這也是決定整個施工階段能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵因素。

3.2接收井

接收井是接收及起吊掘進(jìn)機(jī)的場地，管道在工作井逐個頂進(jìn)，進(jìn)入接收井后，在接受井吊起掘進(jìn)機(jī)，用主頂油缸繼續(xù)頂進(jìn)工作管道，直到推出接收井一定長度。在多段管道連續(xù)頂進(jìn)的情況下，工作井也可以用來接收掘進(jìn)機(jī)，但接收井不能用于安裝主頂油缸等頂進(jìn)設(shè)備。主要原因是接收井較工作井小很多，且其內(nèi)部沒有供主頂油缸安裝的反力支座。

工作井及接收井位置的布置需選擇在易排水、便于挖運(yùn)土方及井壁土體堅實(shí)的地方。

3.3止水

止水一般安裝在工作井的工作管道頂進(jìn)點(diǎn)位和接收井的工作管道頂出點(diǎn)位，主要是為了避免地下水及泥漿涌入工作井和接收井。當(dāng)?shù)叵滤^較小時，止水可以直接采用橡膠材料。而當(dāng)?shù)叵滤^較大，或者穿越江河時，則需做兩道止水。

3.4掘進(jìn)設(shè)備

掘進(jìn)設(shè)備掘進(jìn)機(jī)安裝在工作管道的最前端，是頂進(jìn)過程應(yīng)用的設(shè)備。掘進(jìn)設(shè)備的選取需考慮施工場地的土層類型、地質(zhì)條件及布置深度等因素。

3.5主頂油缸

主頂油缸、主頂油泵、操作平臺及液壓油管是頂進(jìn)裝置的組成部分，而主頂油缸是頂進(jìn)裝置的主體部分，是工作管道的動力輸出設(shè)備，一般采用對稱的方式進(jìn)行布置，以保證動力均勻。工程常見的主頂油缸壓力為30～50MPa。為了保證管道的順利頂進(jìn)，主頂油缸的頂力需克服各類阻力，如工作管道剪切土體的阻力，管道與周圍土體的摩擦力等[4]。在頂進(jìn)過程中也時刻關(guān)注管道的頂進(jìn)路徑，確保按設(shè)計路徑頂進(jìn)，若發(fā)現(xiàn)路徑偏離，需及時采取糾偏措施。

3.6頂鐵

頂鐵的一般形狀有環(huán)形、弧形及馬蹄形等形狀，環(huán)形頂鐵可以把主頂油缸的頂力均勻的分布在工作管的橫截面上?；⌒雾旇F及馬蹄形頂鐵主要用于補(bǔ)充主頂油缸與工作管道的長度。在人工掘進(jìn)及土壓力平衡式的頂進(jìn)作業(yè)方式中，一般采用弧形頂鐵，由于其開口方向向上，對于工作管道內(nèi)土方的開挖有利。而在泥水平衡式頂進(jìn)作業(yè)方式中則常用馬蹄形的頂鐵。

3.7反力支座

主頂油缸在頂進(jìn)過程做會產(chǎn)生很大的頂進(jìn)力，而反力支座則是將反力的傳向工作井壁的土體中。主頂油缸一般采用對稱布置，反力支座的受力也是分散的點(diǎn)狀，為了保證支座不被主頂油缸損壞，加大受力面積，在主頂油缸與支座之間需添加一塊厚度20～30cm的鋼制墊片。墊片對主頂油缸的反力具有擴(kuò)散作用，并將反力均勻的傳遞到支座上。

4　頂管施工的類別

對頂管施工技術(shù)的分類方法較多，每種方法都有其特有的側(cè)重點(diǎn)，也有一定的局限性。按照管口直徑的大小可以分為：微型頂管、小口徑頂管、中等口徑頂管和大口徑頂管。微型口徑的頂管，直徑一般不超過40cm，甚至不到10cm。此類管道的布設(shè)深度都不大，可以穿越比較復(fù)雜的土層。小口徑的頂管，直徑一般在50～80cm，工作人員只能以爬行的方式進(jìn)入管道。中等口徑的頂管，其直徑一般為80～180cm，工作人員可以彎腰前行。大口徑的頂管直徑一般在200cm以上。根據(jù)掘進(jìn)技術(shù)可以分為：人工掘進(jìn)，注漿式，氣壓、泥水和土壓平衡式等。依據(jù)頂進(jìn)力的傳遞方式，可以分為中繼式和無中繼式兩類。根據(jù)頂進(jìn)管道的材料可分為：鋼管式、水泥混凝土和鋼筋混凝土式。根據(jù)頂進(jìn)路徑的曲直分為曲線式和直線式。以300m為分界，大于此距離的稱為長距離頂進(jìn)，小于此距離的稱為普通頂進(jìn)。

5　結(jié)論

（1）掘進(jìn)設(shè)備的選取需考慮施工場地的土層類型、地質(zhì)條件及布置深度等因素。

（2）在頂進(jìn)過程中也時刻關(guān)注管道的頂進(jìn)路徑，確保按設(shè)計路徑頂進(jìn)，若發(fā)現(xiàn)路徑偏離，需及時采取糾偏措施。

（3）為了保證支座不被主頂油缸損壞，加大受力面積，在主頂油缸與支座之間需添加一塊厚度20～30cm的鋼制墊片。墊片對主頂油缸的反力具有擴(kuò)散作用，并將反力均勻的傳遞到支座上。

[1]余劍鋒.頂管施工引起地表變形問題研究[D].廣州大學(xué)，2006.

[2]余劍，戴一殳.淺析市政道路排水工程的施工技術(shù)[J].江西建材，2014，15：135.

[3]張衛(wèi)東，簡德武.泉州市中心城區(qū)污水管網(wǎng)改造工程設(shè)計[J].中國給水排水，2007，20：43～47.

[4]王綿坤.頂管施工中力學(xué)效應(yīng)問題研究[D].廣州大學(xué)，2007.

TU992.05

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2015-4-10

李雪梅（1987-），女，四川成都人，助理工程師，從事市政造價工作。