陳華芳

廣東南方建設(shè)集團(tuán)有限公司 廣東 茂名 525400

工程建筑領(lǐng)域迅猛發(fā)展的今天，使得工程建設(shè)領(lǐng)域?qū)κ姓潘こ探ㄔO(shè)提出了更高的要求，若采用傳統(tǒng)開挖埋管技術(shù)，則會(huì)造成施工周期較長(zhǎng)，施工活動(dòng)對(duì)周圍環(huán)境影響較大等后果，很難符合現(xiàn)代市政排水工程施工要求，不利于城市發(fā)展與建設(shè)。這一背景下，建筑工程領(lǐng)域逐漸出現(xiàn)了很多先進(jìn)的排水工程施工技術(shù)，長(zhǎng)距離頂管施工是其中較為常見的一種，通過該技術(shù)的應(yīng)用，優(yōu)化市政排水工程施工活動(dòng)，降低施工活動(dòng)對(duì)城市發(fā)展與人民生活的干擾。所以，對(duì)長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)在市政排水施工中的應(yīng)用進(jìn)行研究具有重要意義，有利于市政排水工程更好的建設(shè)。

1 長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)概述

現(xiàn)代市政排水工程施工時(shí)，長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)較為常見，即在不挖掘地面的基礎(chǔ)上，通過相應(yīng)的頂管設(shè)備，將管道頂入到工作井內(nèi)，當(dāng)管道進(jìn)入到相應(yīng)位置處后，適當(dāng)對(duì)管道進(jìn)行調(diào)整，即可完成整個(gè)施工活動(dòng)，施工如圖1所示。應(yīng)用該施工技術(shù)時(shí)，頂管機(jī)最為關(guān)鍵，直接影響到整個(gè)活動(dòng)施工效果。相對(duì)于傳統(tǒng)開挖埋設(shè)技術(shù)來說，該技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，具體包括：(1) 鉆出適當(dāng)大小的空洞后，直接將管道頂入到地下，無需對(duì)地面進(jìn)行挖掘，工作量較小，投入成本較低，施工周期較短，對(duì)施工方以及業(yè)主方均能夠創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。(2) 應(yīng)用該施工技術(shù)時(shí)，對(duì)地面破壞較小，無需地上建筑物進(jìn)行遷移，且不會(huì)產(chǎn)生噪聲、粉塵污染，對(duì)環(huán)境的破壞較小[1]。(3) 由于不會(huì)對(duì)地面進(jìn)行破壞，行人與車輛可以在地面正常行動(dòng)，使得周邊道路不會(huì)出現(xiàn)交通堵塞的問題。但需要注意的是，該施工技術(shù)也存在一些缺陷，即施工技術(shù)性較強(qiáng)，需要施工人員具備較高的綜合素質(zhì)，因而很多施工企業(yè)未能有效掌握該項(xiàng)施工技術(shù)；由于頂進(jìn)距離較長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生較大的阻力，在一定程度上影響管道掘進(jìn)速度，若采用較大的推進(jìn)力，則會(huì)導(dǎo)致管道出現(xiàn)損壞上，也會(huì)降低施工質(zhì)量。

2 長(zhǎng)距離頂管施工的影響因素

2.1 材料因素

長(zhǎng)距離頂管施工時(shí)，經(jīng)常受到各種因素的影響而導(dǎo)致施工質(zhì)量較低，材料是其中最為關(guān)鍵的一個(gè)因素。選擇合理的材料，可為后續(xù)施工活動(dòng)打下良好基礎(chǔ)，有效提升施工質(zhì)量?，F(xiàn)代工程材料市場(chǎng)內(nèi)，存在多種不同類型、規(guī)格的管道材料，每種管道材料特征、價(jià)格略有差異，若施工企業(yè)未能選擇符合要求的管道材料，則會(huì)導(dǎo)致施工質(zhì)量不符合要求，影響排水工程的使用。所以，在應(yīng)用長(zhǎng)距離頂管技術(shù)時(shí)，應(yīng)從材料、長(zhǎng)度、管徑等角度出發(fā)，選擇最佳的排水管道。

2.2 應(yīng)力因素

長(zhǎng)距離頂管施工時(shí)，需要通過頂管機(jī)向管道施加一定應(yīng)力，在該應(yīng)力的作用下，使管道逐漸進(jìn)入到空洞內(nèi)。想要保證施工質(zhì)量符合要求，應(yīng)設(shè)定出合理的應(yīng)力參數(shù)，參數(shù)過大，可導(dǎo)致管道破損，影響管道的后續(xù)使用；參數(shù)過小，又會(huì)影響管道推進(jìn)與排水效果，導(dǎo)致管道施工質(zhì)量較差，也會(huì)對(duì)后續(xù)使用造成干擾[2]。

3 長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)流程

3.1 某工程概述

本研究當(dāng)中，選擇某市政排水工程作為研究對(duì)象。該工程施工時(shí)，采用了長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)。該工程總長(zhǎng)為3658m，采用分段施工模式。其中一段工程長(zhǎng)為2310m，為直線頂管。施工過程中，從A點(diǎn)開始掘進(jìn)，逐漸將管道向B點(diǎn)推進(jìn)，并有B點(diǎn)將管道吊出。該段施工時(shí)，掘進(jìn)距離為2208m；另一段工程為1348m，全長(zhǎng)約1076m，直線頂管，在B點(diǎn)處，通過頂管機(jī)掘進(jìn)擴(kuò)散器段。工程施工時(shí)，選擇型號(hào)為DN2000的鋼管，直徑219.1mm，壁厚21mm，長(zhǎng)度為21.5m。對(duì)于施工層土壤來說，主要由兩種成分構(gòu)成，上部為中砂，下方為粉質(zhì)黏土，管道上方土層厚度在14～20m。如圖1所示。

圖1 頂管施工技術(shù)簡(jiǎn)圖

3.2 孔洞設(shè)置

根據(jù)工程需求，選擇合理的位置，開展導(dǎo)向鉆孔與擴(kuò)孔工序，為管道的頂進(jìn)打下良好基礎(chǔ)。導(dǎo)向鉆孔時(shí)，以定向鉆機(jī)為主，根據(jù)設(shè)計(jì)方案，鉆出適當(dāng)大小的導(dǎo)向孔。這一過程中，若鉆孔實(shí)際情況與設(shè)計(jì)方案存在較大差異，應(yīng)立即對(duì)鉆頭予以調(diào)整，以保證導(dǎo)向孔的良好性，符合設(shè)計(jì)方案要求。鉆出導(dǎo)向孔后，將導(dǎo)向頭取下，并安裝擴(kuò)孔鉆頭，以此完成擴(kuò)孔操作。擴(kuò)孔時(shí)，通常分6次完成，其中，最后一次擴(kuò)孔時(shí)，選擇擠擴(kuò)式鉆頭，若擴(kuò)孔時(shí)出現(xiàn)較高的回拖力，還應(yīng)再次回?cái)U(kuò)1次。為了保證擴(kuò)孔質(zhì)量符合要求，不僅要詳細(xì)記錄下擴(kuò)孔施工相關(guān)數(shù)據(jù)信息，如擴(kuò)孔速度、時(shí)間等，而且還應(yīng)對(duì)擴(kuò)孔操作予以觀察，及時(shí)發(fā)現(xiàn)大扭矩、鉆壓突變等問題，并中止擴(kuò)孔施工，待問題解決后，才可繼續(xù)施工。

3.3 頂管出洞

采用該施工技術(shù)時(shí)，首先進(jìn)行頂管出洞工序，即：在工作井當(dāng)中，利用導(dǎo)軌的方式，將頂管機(jī)的機(jī)頭向工作井前方井壁的空洞推進(jìn)，由前墻創(chuàng)出，并向井外的土層內(nèi)頂進(jìn)。整個(gè)施工過程中，這一工序最為關(guān)鍵，直接影響到整個(gè)工程的施工質(zhì)量。為了防止水分流失，應(yīng)在空洞處安裝寬8000mm，厚2000mm的阻水幕墻，以保證施工活動(dòng)順利進(jìn)行。需要注意的是，在該環(huán)節(jié)施工時(shí)，若頂管機(jī)產(chǎn)生的壓力較大，會(huì)對(duì)土體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，從而增加了施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)坍塌的風(fēng)險(xiǎn)，不利于后續(xù)環(huán)節(jié)使用。針對(duì)這一情況，可在洞口處，固定適當(dāng)大小的工字型鋼，用于對(duì)土體進(jìn)行支撐，以防止土地出現(xiàn)坍塌的激勵(lì)，保證整個(gè)孔洞的穩(wěn)定性，為頂管出洞施工提供支持。

3.4 掘進(jìn)施工

頂管出洞結(jié)束后，應(yīng)開展掘進(jìn)施工工序，即在油泵、千斤頂?shù)仍O(shè)備的作用下，向管道提供一定的推進(jìn)力，在該推進(jìn)力的作用下，使得管道緩慢向前移動(dòng)，直到整個(gè)管道全部進(jìn)入到孔洞內(nèi)。與此同時(shí)，利用高壓水槍，對(duì)管道周圍進(jìn)行沖刷，使落下的土體形成泥漿，并流入到泥水倉(cāng)內(nèi)，之后在排泥管的作用下，將泥漿全部排出，防止落下的土體對(duì)施工活動(dòng)造成干擾。掘進(jìn)施工時(shí)，初始速度設(shè)定成4±1mm/s，之后根據(jù)具體情況，對(duì)掘進(jìn)速度予以調(diào)節(jié)，以保證掘進(jìn)速度符合工程施工要求。

3.5 注漿

掘進(jìn)施工過程中，周邊土體會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生一定的阻力，影響管道順利頂進(jìn)。所以，應(yīng)通過壓觸變泥漿的方式，降低頂進(jìn)時(shí)遇到的阻力，以提升施工質(zhì)量與效率。注漿施工時(shí)，先以10m為間隔，設(shè)定出適當(dāng)數(shù)量的注漿孔，并埋入孔徑適中的鋼管，整個(gè)施工平面內(nèi)共8個(gè)注漿孔，每個(gè)孔的直徑為25mm，角度為45°。針對(duì)注漿孔所處位置，構(gòu)建出相應(yīng)的螺絲孔，并在該孔的外段，固定適當(dāng)大小的鋼板，以使泥漿能夠均勻流入到管壁上，避免出現(xiàn)注漿口堵塞的問題，然后放入注漿管。施工前，應(yīng)根據(jù)施工需求，配置出良好的漿液，并將漿液靜置一段時(shí)間后，將應(yīng)用到工程當(dāng)中，注漿操作應(yīng)與掘進(jìn)工序同時(shí)進(jìn)行，掘進(jìn)停止后，注漿工序也要暫停。在壓漿量方面，通常為管道外圍環(huán)形縫隙的2倍，并針對(duì)管頂誰呀情況，計(jì)算出合理的壓注壓力。

3.6 鋼管施工

鋼管施工時(shí)，主要通過交流電焊機(jī)對(duì)鋼管予以處理，每個(gè)環(huán)縫長(zhǎng)度在11.3mm左右，對(duì)內(nèi)側(cè)環(huán)縫處理時(shí)，一般選擇2臺(tái)焊接機(jī)，而對(duì)外側(cè)環(huán)縫處理時(shí)，則選擇3臺(tái)焊接機(jī)，焊接時(shí)間控制在6h左右，以保證鋼管處理效果。焊接結(jié)束后，應(yīng)對(duì)焊接區(qū)域進(jìn)行檢查，判斷焊接區(qū)域是否存在裂縫與漏洞等問題，確保焊接區(qū)域無問題后，在其表面涂抹一層干性防腐劑，用于對(duì)焊接區(qū)域的保護(hù)，防止后續(xù)使用時(shí)由于腐蝕而導(dǎo)致管道焊接區(qū)域斷裂。在鋼管選擇方面，長(zhǎng)度為6m重量為17t，通過標(biāo)準(zhǔn)為50t的吊車將其吊起。在鋼管焊接時(shí)，應(yīng)確保接口保持平齊，軸線中心保持一致，以保證管道焊接質(zhì)量。

3.7 頂管進(jìn)洞

應(yīng)用長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)時(shí)，無需構(gòu)建接收井，因而在施工過程中，每掘進(jìn)5000mm，應(yīng)關(guān)閉水沖洗設(shè)備，并提升頂管機(jī)機(jī)頭前部土體壓力，在該壓力的作用下，向工具管內(nèi)壓入適量的土壤。隨著頂管機(jī)的不斷運(yùn)行，使得引水鋼管逐漸移動(dòng)，當(dāng)其處于設(shè)計(jì)位置處時(shí)，將工具機(jī)頭拆卸下來。將泥漿管密封，卸下機(jī)頭與前面一節(jié)鋼管的剛性連接，并為后續(xù)施工做好準(zhǔn)備。

3.8 通風(fēng)系統(tǒng)施工

長(zhǎng)距離頂管施工時(shí)，施工時(shí)間較長(zhǎng)，且一部分工作需要人員在地下完成，而地下環(huán)境較為復(fù)雜，具有較多安全隱患，很容易發(fā)生各種安全問題，不僅影響工程建設(shè)，而且還會(huì)對(duì)施工人員的生命健康造成威脅[3]。其中，最為常見的問題就是施工人員工作一段時(shí)間后，由于地下空氣含量較少，無法滿足人員呼吸要求，使得施工人員由于無法正常呼吸而產(chǎn)生各種不適感。所以，在施工時(shí)，應(yīng)在地下部分設(shè)置相應(yīng)的通風(fēng)系統(tǒng)，即在地表相應(yīng)位置處，構(gòu)建出相應(yīng)的通風(fēng)井，使地面與地下形成良好的空氣循環(huán)，及時(shí)將地下污濁氣體排出，并導(dǎo)入新鮮空氣，構(gòu)建出良好的施工條件，為地下作業(yè)打下良好基礎(chǔ)。

4 長(zhǎng)距離頂管施工質(zhì)量保障措施

4.1 現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)督

為了保證長(zhǎng)距離頂管施工順利進(jìn)行，需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安全監(jiān)督，通過安全監(jiān)督，準(zhǔn)確了解施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況，及時(shí)尋找出可能存在的安全隱患，并制定出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，以提升施工現(xiàn)場(chǎng)的安全性，降低施工安全事故的發(fā)生率。對(duì)地層變化情況檢測(cè)時(shí)，通過斜管法的方式，判斷土層是否出現(xiàn)橫向位移問題；通過沉降測(cè)量法的方式，判斷土層是否出現(xiàn)縱向位移問題。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，制定出合理的頂管施工方案，以使工程施工質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)工程具體情況，在掘金周線相應(yīng)位置處，設(shè)置出相應(yīng)的觀測(cè)點(diǎn)，以獲取掘進(jìn)施工時(shí)的相關(guān)信息，如掘進(jìn)速度、土層位移量等。觀測(cè)點(diǎn)當(dāng)中，置入了1個(gè)測(cè)斜管，安裝了1個(gè)沉降計(jì)算裝置。各組監(jiān)測(cè)點(diǎn)與頂管掘進(jìn)方向垂直埋設(shè)作為首個(gè)剖面，之后以5m為間隔，設(shè)置第2個(gè)剖面。整個(gè)工程當(dāng)中，共設(shè)置4組監(jiān)測(cè)點(diǎn)[4]。

4.2 設(shè)備管理

整個(gè)頂管施工過程中，頂管設(shè)備至關(guān)重要，確保該設(shè)備具有良好的性能，可為整個(gè)施工活動(dòng)的開展打下良好基礎(chǔ)。所以，在工程施工之前，應(yīng)針對(duì)工程施工要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境情況，選擇相應(yīng)的頂管機(jī)，并將其運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)指定位置處，用于管頂施工。確定出頂管機(jī)后，還應(yīng)對(duì)設(shè)備予以詳細(xì)檢查，確定設(shè)備是否存在故障，若發(fā)現(xiàn)故障，應(yīng)及時(shí)予以處理，以保證設(shè)備的良好性，降低設(shè)備故障對(duì)頂管施工造成應(yīng)用。此外，在設(shè)備使用過程中，也要不定期對(duì)設(shè)備予以檢查與維修，以保證設(shè)備能夠安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

4.3 管道管理

為了提升長(zhǎng)距離頂管施工質(zhì)量，應(yīng)對(duì)管道進(jìn)行有效管理。首先，采購(gòu)人員深入到排水管道市場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查，準(zhǔn)確了解各種管道質(zhì)量、規(guī)格等情況，并以此為基礎(chǔ)，結(jié)合工程需求，選擇質(zhì)量符合要求，且價(jià)格相對(duì)較低的排水管道。在管道運(yùn)輸?shù)鹊浆F(xiàn)場(chǎng)之前，應(yīng)由專業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)管道進(jìn)行檢測(cè)，判斷管道長(zhǎng)度、厚度以及各方面理化特性是否與說明書相符，防止劣質(zhì)管道應(yīng)用到工程當(dāng)中。若檢測(cè)結(jié)果與說明書不相符，應(yīng)禁止管道進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，并將管道退回廠家，由廠家重新發(fā)貨，直到管道符合標(biāo)要求為止[5]。

4.4 其他管理措施

除上述幾個(gè)方面之外，還應(yīng)從下述三個(gè)方面控制長(zhǎng)距離頂管施工質(zhì)量：(1) 成立鋼管組，由其對(duì)組件形狀、位置、腳變形、接縫與接頭的連接情況予以檢查，判斷其這些內(nèi)容是否滿足標(biāo)準(zhǔn)。(2) 鋼管焊接前，仔細(xì)對(duì)焊接端予以處理，使鋼管表面保持結(jié)晶，防止雜質(zhì)對(duì)焊接造成影響。焊接結(jié)束后，對(duì)焊接區(qū)域進(jìn)行檢查，判斷焊接質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊接問題，并進(jìn)行相應(yīng)處理，確保鋼管焊接符合要求。(3) 在鋼管補(bǔ)口處，涂抹適量的防腐層，以對(duì)管道提供保護(hù)，防止管道出現(xiàn)腐蝕問題[6]。

5 總結(jié)

綜上所述，現(xiàn)代市政排水工程建設(shè)時(shí)，應(yīng)對(duì)長(zhǎng)距離頂管技術(shù)產(chǎn)生高度重視，針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況，結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，制定出科學(xué)、合理的長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)，利用該施工技術(shù)所具備的優(yōu)勢(shì)，在保證排水工程質(zhì)量符合要求的基礎(chǔ)上，縮短施工周期，降低施工成本，降低施工活動(dòng)對(duì)周邊環(huán)境的破壞，推動(dòng)現(xiàn)代社會(huì)向著更加良好的方向發(fā)展。此外，為了保證長(zhǎng)距離頂管施工順利進(jìn)行，還應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全予、設(shè)備、管道以及其他各方面進(jìn)行管理。