麥永湛

（上海建工一建集團(tuán)有限公司，上海 200437）

頂管施工技術(shù)是指非開挖露面情況下以地下管道頂進(jìn)的方法完成鋪設(shè)作業(yè)，長距離頂管施工多用于城市市政給排水管道工程，是當(dāng)前市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的常用施工手段。當(dāng)前，我國城市建設(shè)中開發(fā)地下空間的進(jìn)程日漸完善，施工過程中對城市的宜居指數(shù)、文化文脈、環(huán)境保護(hù)等公共利益更加重視，因此進(jìn)行給排水長距離管道地下工程大量運(yùn)用頂管施工技術(shù)，要求也越來越高。

1 給排水長距離管道頂管施工技術(shù)的概述

1.1 綜述

頂管技術(shù)并非真正意義的不開挖，在其施工過程中仍需要對工作井與接收井位置進(jìn)行開挖處理，使用土壓平衡頂管機(jī)為主要設(shè)備，在工作井中通過油缸加壓推進(jìn)頂管機(jī)前進(jìn)，推進(jìn)施工管道的開挖作業(yè)。頂管技術(shù)與傳統(tǒng)的管線鋪設(shè)工程相比有著巨大的革新性，無須挖開路面施工，減少對環(huán)境的污染和道路的堵塞，其主要應(yīng)用于市政給排水管道工程建設(shè)，具備一系列積極的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1.2 給排水長距離管道頂管施工技術(shù)基本特點(diǎn)

在城市基礎(chǔ)建設(shè)工程中，最常見的就是給排水長距離管道工程，頂管技術(shù)常常應(yīng)用于其中，有如下技術(shù)特點(diǎn)：（1）路面的非開挖，使用頂管技術(shù)減少了開挖城市路面的施工工序，在地下空間進(jìn)行施工、維護(hù)作業(yè)，不影響城市道路的正常交通，避免擠占城市交通空間；（2）穿越地形的特殊性，例如，市政給排水管線工程中遇到需穿越河流、鐵路、大型建筑物等自然障礙等，無法從表面上開挖，應(yīng)用頂管技術(shù)能夠解決此類問題；（3）節(jié)約成本，頂管施工技術(shù)為施工單位節(jié)約了征地費(fèi)、拆遷費(fèi)、土石方工程費(fèi)用等大量資金，與傳統(tǒng)施工技術(shù)相比，經(jīng)濟(jì)性更為優(yōu)越；（4）工期較短，給排水長距離管道通常工程規(guī)模較大，采用傳統(tǒng)工藝土石方量較大，施工周期較長，而采用頂管施工能夠大大縮短工期；（5）技術(shù)專業(yè)性高，城市不同路況、環(huán)境下的具體施工要求不同，因此，對勘察人員、設(shè)計(jì)人員、技術(shù)人員、施工人員、監(jiān)理人員的綜合素質(zhì)要求要較高，根據(jù)具體施工現(xiàn)場要求選擇合適的施工技術(shù)也很重要，要對多種技術(shù)的應(yīng)用及利弊端都有專業(yè)性的了解。除此之外，給排水長距離管道頂管施工技術(shù)還具有降低城市噪音、減少粉塵排放、降低環(huán)境破壞、保護(hù)地質(zhì)土層等一系列社會(huì)效益。

1.3 給排水長距離管道頂管施工技術(shù)應(yīng)用范圍

給排水長距離管道頂管施工技術(shù)應(yīng)用范圍主要是根據(jù)穿越地形分類，主要有：（1）成熟的城市空間，例如，核心商業(yè)區(qū)、大型在建工程等，這些城市空間交通組織復(fù)雜，不利于挖溝開槽進(jìn)行埋管施工；（2）城市文脈遺址，例如，故宮、頤和園這樣的大型文脈古跡遺址，有給排水的現(xiàn)代化需求，但面臨著大型開挖破壞建筑結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)；（3）交通樞紐及干線，例如，重要的城市交通干道、鐵路及立交橋梁、河流等，這些地段不具備挖溝開槽的條件；（4）老城區(qū)改造工程，老城區(qū)人口密集，交通需求量大，而且對管線改造需求更大于新設(shè)，因此，長距離頂管技術(shù)不僅應(yīng)用于施工工程，進(jìn)行維修替換時(shí)也要使用。

2 給排水長距離管道頂管施工技術(shù)的影響因素

2.1 管體材料

給排水管道長距離頂管施工技術(shù)質(zhì)量，與管體材料選擇有很大關(guān)系。最理想的管體材料是鋼制管體，也有一些其他材料管體。當(dāng)前，我國對頂管管體材料的相關(guān)規(guī)范中缺乏明確標(biāo)準(zhǔn)，材料選擇也能為頂管距離、壓力技術(shù)、施工方法等方面造成一定的不確定性。

2.2 內(nèi)推力

長距離給排水管網(wǎng)的內(nèi)推力是一項(xiàng)復(fù)雜的計(jì)算工作，除了計(jì)算地下原有管道的干擾因素以外，也要考慮管道內(nèi)部水壓問題。長距離管道內(nèi)部的水壓通常較大，會(huì)給管道的穩(wěn)定性、位移情況等帶來較強(qiáng)的施工干擾因素。

2.3 管道位移情況

頂管施工的過程中，需要確保動(dòng)力的持續(xù)性及穩(wěn)定性，避免發(fā)生管道位移，以降低施工質(zhì)量和效率。如果管道受到動(dòng)壓較大，容易出現(xiàn)管體破裂，如果管道受到動(dòng)壓過小，間隙較大又會(huì)導(dǎo)致密封不嚴(yán)，降低排水效果。

3 給排水長距離管道頂管設(shè)計(jì)措施

3.1 設(shè)計(jì)鋼筒

給排水長距離管道頂管首先應(yīng)當(dāng)明確管體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，頂管通常采用鋼筋砼管或鋼筒結(jié)構(gòu)，一般為1.4mm厚冷軋鋼板，兩端設(shè)置鋼制插口環(huán)，起到結(jié)構(gòu)支撐作用，管道接駁處設(shè)置雙膠圈墊層保障密封性。

3.2 設(shè)計(jì)鋼筋骨架網(wǎng)

鋼筒內(nèi)側(cè)、外側(cè)應(yīng)合理焊接鋼筋骨架網(wǎng)，保證地下整體鋼筒接駁的穩(wěn)定性和牢固性。在鋼筒內(nèi)部焊接既可單層鋼筋骨架網(wǎng)焊，主要目的是提升承插固結(jié)能力，從而保證管道的承壓能力，又可降低外界應(yīng)力對管道產(chǎn)生的破壞，降低或防止混凝土掉落現(xiàn)象。

3.3 設(shè)計(jì)管體結(jié)構(gòu)

管體混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)將混凝土材料密實(shí)地澆筑在鋼筒結(jié)構(gòu)的內(nèi)外部，必要時(shí)可設(shè)計(jì)電化學(xué)陰極防腐蝕保護(hù)體系，從而降低混凝土對金屬結(jié)構(gòu)的影響，預(yù)防鋼筒、鋼筋發(fā)生銹蝕，延長管體使用壽命。

4 給排水長距離管道頂管施工技術(shù)分析

4.1 前期施工準(zhǔn)備

給排水長距離管道頂管施工前準(zhǔn)備工作主要有：（1）選擇施工設(shè)備，最主要的就是頂管設(shè)備，要根據(jù)設(shè)計(jì)要求與具體的施工現(xiàn)場土質(zhì)選擇合適的機(jī)械設(shè)備，如千斤頂、起重機(jī)、電焊機(jī)、水泵、頂管機(jī)等。（2）布置施工現(xiàn)場，具體包括機(jī)械設(shè)備進(jìn)場、施工材料進(jìn)場、管道堆放與維護(hù)等。（3）安排機(jī)械設(shè)備，針對施工現(xiàn)場環(huán)境，將機(jī)械設(shè)備提前安排在各個(gè)工作區(qū)域內(nèi)。

4.2 選擇頂進(jìn)管

頂進(jìn)管一般選擇鋼筋砼管或鋼管，使用鋼管需要考慮降低地質(zhì)環(huán)境的腐蝕作用，使用鋼筋砼管各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)、施工技術(shù)指標(biāo)要滿足相關(guān)規(guī)范，鋼筋配比要滿足應(yīng)力的要求，管壁厚度與鋼筋配比要符合頂進(jìn)管的實(shí)際荷載能力。

4.3 施工技術(shù)

確保在工作井與接收井構(gòu)筑過程中使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，以滿足千斤頂作業(yè)的承壓要求，避免造成設(shè)備向千斤頂發(fā)生位移，保證基坑井質(zhì)量。目前工作井設(shè)置常常選擇矩形的單孔井技術(shù)，屬于便利頂管開工的內(nèi)部設(shè)置。首先，將頂管沉入基坑井，再進(jìn)行頂管作業(yè)的工程施工，施工過程中，技術(shù)人員要堅(jiān)守基坑井旁的留置工位，不能放松施工現(xiàn)場技術(shù)管理。要確保排水基地中有充足的地表水，基坑井要通過預(yù)留出口與排水基地保持聯(lián)系，保證基坑井獲得相對全面的排水條件。

4.4 穿墻頂進(jìn)

市政工程的給排水施工中，要確保頂進(jìn)的質(zhì)量就需要對以下的工作進(jìn)行多加注意：（1）加強(qiáng)穿墻頂進(jìn)準(zhǔn)備工作，穿墻作業(yè)前需要對周圍土壤注漿加固，目的在于防止穿墻作業(yè)疏松土質(zhì)導(dǎo)致坍塌，快速將工具管推出井外；（2）防水工作，在穿墻管道內(nèi)加入黏土水泥漿，可進(jìn)一步減少未合攏間隙的滲漏；（3）重新評(píng)估施工技術(shù)，遇到復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)或突發(fā)地質(zhì)情況，導(dǎo)致施工不能正常進(jìn)行的，要重新分析鉆探數(shù)據(jù)、地質(zhì)采樣信息，重新選擇合理的施工技術(shù)、正確的施工方法。

4.5 頂管出洞

頂管出洞是施工后期部分，容易受到多種因素的影響形成質(zhì)量問題，相關(guān)技術(shù)人員保證工具管出洞質(zhì)量是關(guān)鍵，首先需要做好工具管的調(diào)零處理和井壁支撐，然后在出洞作業(yè)時(shí)要提前設(shè)置好初始角，避免頂管出洞過程時(shí)碰撞產(chǎn)生跌落。排水施工要距離接收井15.0m以上，避免影響頂管的出洞效果。

4.6 校正偏差值

在頂進(jìn)過程中，材料、人員、施工技術(shù)都能夠?qū)е马敼苄逼蚬芪黄畹那闆r，應(yīng)對其超出規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)值±10.0cm的部分進(jìn)行調(diào)整。一般頂管糾偏方法是利用千斤頂進(jìn)行處理，左側(cè)存在偏差利用千斤頂對其左伸右縮，當(dāng)右側(cè)偏差同理。如在施工中及時(shí)發(fā)現(xiàn)偏差，則可利用旋轉(zhuǎn)中間站的方法處理，處理過程中應(yīng)結(jié)合當(dāng)前施工現(xiàn)場情況，制定可行的調(diào)整需求，不能盲目追求一步到位，保障整體工程運(yùn)行的安全性。

4.7 注漿減阻

注漿減阻是在管道周圍縫隙中填充泥漿保護(hù)頂管的技術(shù)，具體方法是在頂管機(jī)的頭尾進(jìn)行注漿，從混凝土管道部位進(jìn)行補(bǔ)漿，為整體的頂管體系起到支撐作用，目前注漿減阻方法在給排水長距離管道頂管施工技術(shù)中的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)比較成熟，保障效果比較良好。

5 結(jié)語

隨著我國給排水長距離管道頂管施工技術(shù)水平的提高，不但有利于新增給排水管道的鋪設(shè)，而且可以加快老舊城區(qū)給排水管道的改善工程，減少開挖露面造成的市容市貌破壞，進(jìn)一步提高城市的宜居性。希望該施工技術(shù)在城市基礎(chǔ)建設(shè)工程中廣泛應(yīng)用，有效推進(jìn)我國城市化建設(shè)進(jìn)程，為我國工程技術(shù)現(xiàn)代化事業(yè)做出貢獻(xiàn)。