李小鋒

（廣州市市政集團(tuán)有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

排水管網(wǎng)工程普遍采取頂管法開展管道鋪設(shè)作業(yè)，在不開挖地面的前提下順利完成施工任務(wù)，有著開挖埋管法無可比擬的明顯優(yōu)勢。然而，隨著時(shí)間推移，現(xiàn)代排水管網(wǎng)工程建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，常規(guī)頂管法在應(yīng)用期間暴露出工期時(shí)間長、工效低的工藝缺陷，難以滿足施工需要。在這一工程背景下，頂拉管技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，完美結(jié)合了頂管法與先導(dǎo)式拉管法的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，對工程建設(shè)質(zhì)量、工期進(jìn)度與綜合效益的提高起到十分積極的正面影響，本文也就此開展研究。

1 工程概況

省道233 線潮汕路地方配套品質(zhì)提升改造工程位于廣東省汕頭市，以完善道路配套設(shè)施、提高道路沿線風(fēng)貌品質(zhì)作為項(xiàng)目愿景，在道路兩側(cè)輔道與行車道外側(cè)部位敷設(shè)污水管道。新建污水管總長為12391m，管徑為DN400-DN800，主要路段污水管道埋設(shè)值為3～4m，局部污水管道埋深值達(dá)到5～6m，選用柔性密封自鎖接口纏繞實(shí)壁污水管材。本工程最初擬定采取拉森鋼板樁支護(hù)、拉頂管與大口徑頂管三種工法，根據(jù)實(shí)地考察報(bào)告與現(xiàn)場地質(zhì)勘查報(bào)告進(jìn)行分析，最終選擇頂拉管法，此項(xiàng)技術(shù)有著不對道路結(jié)構(gòu)與周邊環(huán)境造成明顯影響、可以有效控制管道標(biāo)高、穿越現(xiàn)狀管線能力強(qiáng)、不易出現(xiàn)次生災(zāi)害的優(yōu)點(diǎn)，具體采取泥水平衡法開展施工，要求擴(kuò)孔鉆頭外徑略大于頂拉預(yù)鋪污水管道外徑，但二者外徑差值不得超過80～100mm。

2 排水管網(wǎng)工程中頂拉管施工技術(shù)的應(yīng)用意義

2.1 提高工效

相較于傳統(tǒng)的明挖法和拉管法與頂管法，頂拉管施工技術(shù)的作業(yè)效率較高，一般情況下，利用鉆桿單次可以穿越6～7 個井位與頂拉管道230～240m，極大節(jié)省了工期時(shí)間，可在短時(shí)間內(nèi)完成管道鋪設(shè)作業(yè)。同時(shí)，在頂拉管施工期間無須開展支設(shè)鋼板樁、管道熱熔連接與大面積沉井等作業(yè)。從工程效益角度來看，對頂拉管技術(shù)的應(yīng)用，將通過縮短工期時(shí)間來大幅節(jié)省勞動力、機(jī)械設(shè)備租賃費(fèi)用等方面的成本費(fèi)用。

2.2 保障施工質(zhì)量

在頂拉管施工期間，具備一次性將整段管道頂拉連接就位的作業(yè)條件，有效控制管道底部標(biāo)高，這有利于維持管道結(jié)構(gòu)整體性。根據(jù)同類工程施工情況來看，管道頂拉管作業(yè)期間不會時(shí)常出現(xiàn)管道脫節(jié)、管壁破損開裂、管道滲漏等質(zhì)量通病，既保障了施工作業(yè)質(zhì)量，同時(shí)也顯著降低了返工率，由此節(jié)省大量時(shí)間成本與造價(jià)成本。

2.3 保障作業(yè)安全

現(xiàn)代排水管網(wǎng)工程有著建設(shè)規(guī)模龐大、現(xiàn)場地質(zhì)條件復(fù)雜的特征，如果現(xiàn)場分布軟基等不良地質(zhì)，或是出現(xiàn)地下水位過高等問題，都有可能在基坑開挖、沉井施工等環(huán)節(jié)出現(xiàn)流砂等安全問題，嚴(yán)重時(shí)引發(fā)鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)傾斜失穩(wěn)、地面開裂等連鎖問題出現(xiàn)，存在較高安全風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)。而對頂拉管技術(shù)的應(yīng)用，僅需在現(xiàn)場挖設(shè)小面積沉井，絕大多數(shù)作業(yè)由施工人員在地面操縱機(jī)械設(shè)備開展，現(xiàn)場施工危險(xiǎn)源以機(jī)械傷害、人員觸電為主，不會因工藝技術(shù)問題而提高安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)、形成新的施工危險(xiǎn)源，保障了現(xiàn)場施工作業(yè)安全。

3 排水管網(wǎng)工程中頂拉管施工關(guān)鍵步驟

3.1 施工前期準(zhǔn)備

為保證頂拉管施工作業(yè)得以順利開展，避免因設(shè)備偏位、管道偏位與標(biāo)高誤差而在后續(xù)出現(xiàn)返工問題，必須在正式施工前做好測量放樣、鉆機(jī)與頂進(jìn)設(shè)備安裝、測量儀安裝、管線交底等方面的準(zhǔn)備工作。首先，在測量放樣環(huán)節(jié)，待工作井與接收井挖設(shè)成型后，由測量人員參照施工圖紙，在現(xiàn)場對管道進(jìn)行測量放樣，要求準(zhǔn)確測量全部節(jié)段管道的底部高程、軸線位置以及平面走向情況，并在后續(xù)施工期間重復(fù)對放樣成果進(jìn)行復(fù)核校對。其次，在鉆機(jī)與頂進(jìn)設(shè)備安裝環(huán)節(jié)，本工程結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，分別選擇在接收井側(cè)方地面上安裝頂拉鉆機(jī)、在工作井內(nèi)安裝頂進(jìn)設(shè)備，便于施工人員在后續(xù)控制鉆機(jī)在周邊地面向接收井內(nèi)斜鉆引入孔、從接收井下部向工作井下部水平鉆孔。同時(shí)，要求施工人員對頂拉鉆機(jī)與頂進(jìn)設(shè)備安裝位置、標(biāo)高進(jìn)行反復(fù)核對，將安裝偏差控制在允許范圍內(nèi)。再次，在測量儀安裝環(huán)節(jié)，合理選擇安裝時(shí)機(jī)，要求施工人員等到頂拉鉆機(jī)就位后，在接收井墻壁中心點(diǎn)部位鉆設(shè)小孔，操控導(dǎo)向桿鉆設(shè)導(dǎo)向孔，對導(dǎo)向桿標(biāo)高與平面位置加以測量，確定無誤后，方可安裝配套控向測量儀。最后，在管道交底環(huán)節(jié)，以施工圖紙、施工技術(shù)方案作為交底憑證，向施工人員詳細(xì)講述管道頂拉管工藝做法、流程步驟、技術(shù)要點(diǎn)和管道平面走向，避免因施工人員錯誤理解施工意圖而形成質(zhì)量通病[1]。

3.2 工作井與接收井開挖

在工作井與接收井開挖環(huán)節(jié)，測量人員提前參照圖紙?jiān)诠こ态F(xiàn)場標(biāo)注管道穿越路徑與各處工作井、接收井的地面位置，一般情況下打入木樁作為標(biāo)記物即可，以木樁作為工作井/接收井的重點(diǎn)，在四周撒布白灰來標(biāo)記井身開挖邊線。隨后，組織開展基坑開挖作業(yè)，在開挖深度較小時(shí)采取人工開挖方式即可，在開挖深度較大時(shí)則搭配采取機(jī)械開挖+人工開挖方式，對基坑底部標(biāo)高與平整度進(jìn)行測量，在坑底標(biāo)高超標(biāo)時(shí)開展人工補(bǔ)挖作業(yè)，在坑底標(biāo)高低于設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)進(jìn)行補(bǔ)土、夯實(shí)處理，完成井身開挖作業(yè)。同時(shí)，為保障作業(yè)安全，要求施工人員在基坑頂部洞口處設(shè)置防護(hù)網(wǎng)，禁止在基坑周邊5m 范圍內(nèi)堆放土料、堆放機(jī)具設(shè)備和通行車輛，在井底四周挖設(shè)排水溝與集水坑來攔截地表徑流、地面雨水。

3.3 導(dǎo)向孔鉆進(jìn)、回拖

在導(dǎo)向孔鉆進(jìn)、回拖環(huán)節(jié)，施工人員控制頂拉鉆機(jī)在現(xiàn)場土層中開展鉆孔作業(yè)，重復(fù)對鉆頭位置、鉆桿方向角度進(jìn)行測量調(diào)整，直至鉆頭到達(dá)預(yù)定位置，對成孔質(zhì)量進(jìn)行檢查。確定導(dǎo)向孔質(zhì)量達(dá)標(biāo)后，在井內(nèi)安裝頂管設(shè)備與頂管軌道，在井壁處鉆設(shè)孔洞并設(shè)置止水環(huán)，在導(dǎo)向桿上更換外徑更大的擴(kuò)孔鉆頭，重復(fù)在導(dǎo)向孔內(nèi)開展鉆孔作業(yè)，憑借鉆頭外徑來擴(kuò)大孔洞。最后，在導(dǎo)向孔擴(kuò)孔期間，提前清理孔內(nèi)殘留浮渣與掉入異物，保持孔壁潔凈、完好狀態(tài)，使用擴(kuò)孔器帶管回拖，需要同步開展導(dǎo)向孔回拖與管道頂拉作業(yè)[2]。

3.4 管道貫通

在管道貫通環(huán)節(jié)，施工人員將管道分多節(jié)吊放入工作井中，嚴(yán)格控制管道吊裝速度，待管道吊運(yùn)至工作井口時(shí)懸停一段時(shí)間，待管道恢復(fù)平穩(wěn)狀態(tài)后，對管道朝向角度與水平位置進(jìn)行調(diào)整，確定無誤后將管道緩慢下放就位。其次，準(zhǔn)備專用機(jī)頭與鋼墊片，使用專用機(jī)頭在導(dǎo)向桿上連接鋼管，將放入管節(jié)與鋼管相互連接，在管節(jié)另一端上設(shè)置鋼墊片，使其和頂進(jìn)設(shè)備保持相互接觸狀態(tài)。再次，施工人員操作頂拉鉆機(jī)與井內(nèi)頂進(jìn)設(shè)備通過拉拽預(yù)拉管道，同時(shí)起到主拉力和輔頂力，控制管節(jié)向前頂進(jìn)、向前回拉管節(jié)，在管節(jié)頂拉就位后，重復(fù)上述操作，直至完成全部節(jié)段管道頂拉作業(yè)、管節(jié)拉至預(yù)挖接收井內(nèi)即可。最后，施工人員拆除前端鋼管、頂拉鉆機(jī)與頂進(jìn)設(shè)備等裝置，清理現(xiàn)場場地，將設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)至下一工作井與接收井間，重復(fù)開展測量放樣、設(shè)備安裝就位、井體開挖、導(dǎo)向孔鉆進(jìn)回拖、鋪設(shè)頂拉管材作業(yè)，完成剩余管道頂拉管施工任務(wù)。此外，在管道頂拉過程中，啟動測量儀，持續(xù)對管節(jié)接口位置、管道底部標(biāo)高、管道水平位置進(jìn)行測量，對比測量值與技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如果出現(xiàn)管道錯位、偏位等問題，及時(shí)采取相應(yīng)解決措施，將偏位管道糾偏復(fù)位，要求管道頂拉誤差值不得超過10mm[3]。

3.5 沉井井口施工

在沉井井口施工環(huán)節(jié)，待工作井內(nèi)施工作業(yè)完成后，施工人員切除井內(nèi)多余管道，在指定位置施作沉井井座、井口頂板和四周磚砌擋墻，對井口進(jìn)行密封處理，檢查密封效果是否達(dá)標(biāo)，確定無誤后拆除臨時(shí)圍擋。隨后，施工人員使用回填土對路面下方部位分層開展回填、夯實(shí)作業(yè)，對壓實(shí)度進(jìn)行檢查，最大限度減小管道頂拉管施工作業(yè)對周邊道路結(jié)構(gòu)造成的影響。

4 排水管網(wǎng)工程中頂拉管施工技術(shù)的應(yīng)用策略

4.1 優(yōu)選定向鉆導(dǎo)向方式

目前來看，在排水管道頂拉管施工期間，普遍采取坑內(nèi)導(dǎo)向或是地面造斜坡導(dǎo)向的定向鉆導(dǎo)向方式，不同方式的工藝做法、施工效果存在差異，需要根據(jù)工程情況加以選擇。例如，在工期時(shí)間要求較為寬泛的情況下，推薦采取坑內(nèi)導(dǎo)向方式，施工人員提前在工程現(xiàn)場挖設(shè)工作井，控制鉆桿進(jìn)入井內(nèi)，以水平狀態(tài)送至指定標(biāo)高平面當(dāng)中，此項(xiàng)方式可以有效控制管道標(biāo)高，施工質(zhì)量得到保障。而在工期時(shí)間緊張、工程現(xiàn)場地面缺乏作業(yè)空間的情況下，則采取地面造斜坡導(dǎo)向方式，施工人員在地面安裝各類設(shè)備，控制導(dǎo)向鉆頭在地面向土層中斜向鉆孔，待鉆頭抵達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高位置后，將鉆頭切換至水平狀態(tài)，繼續(xù)鉆進(jìn)到預(yù)定頂拉井位，此項(xiàng)方式有著工效高、無須占用過多地面空間的優(yōu)勢，但管道標(biāo)高控制難度較大。

4.2 泥漿護(hù)壁減阻

在導(dǎo)向孔擴(kuò)孔環(huán)節(jié)，為保護(hù)孔壁完好性，順利將預(yù)鋪管材頂拉就位，施工人員需要在擴(kuò)孔期間配用泥漿，由泥漿起到在孔壁形成保護(hù)性泥皮、借助潤滑作用來減小管道與周邊土體摩擦阻力的作用。

在泥漿護(hù)壁減阻環(huán)節(jié)，需要著重掌握泥漿制備、泥漿護(hù)壁量設(shè)定、泥漿循環(huán)利用3 個方面的技術(shù)要點(diǎn)。

（1）在泥漿制備方面，根據(jù)工程實(shí)際情況來選擇原材料與制定配合比方案，一般情況下使用一級膨潤土為原料，加水?dāng)嚢枰欢螘r(shí)間并添加泥漿添加劑即可，必要情況下額外添加防塌潤滑劑、減水劑等外加劑來改善泥漿性能。同時(shí)，也可選擇在現(xiàn)場配置快速水化裝置，使用裝置制備泥漿來提高膨潤土水化程度。

（2）在泥漿護(hù)壁量設(shè)定方面，綜合分析導(dǎo)向孔孔徑、管道回拖速度、鉆孔速度等因素，根據(jù)工程情況來計(jì)算最佳泥漿護(hù)壁量，并在導(dǎo)向孔鉆進(jìn)回拖期間持續(xù)觀察作業(yè)情況，必要時(shí)可增加泥漿用量，避免因泥漿護(hù)壁量不足而出現(xiàn)孔壁破損、成孔管道塌孔等問題[4]。

（3）在泥漿循環(huán)利用方面，為減少泥漿總體用量與節(jié)省工程造價(jià)成本，施工單位在現(xiàn)場修筑若干返漿池，將所收集漿液流入返漿池內(nèi)靜置一段時(shí)間，經(jīng)過沉淀處理后，對泥漿性能進(jìn)行檢測，確定性能達(dá)標(biāo)后即可再次投入使用。

4.3 開展閉水試驗(yàn)

在排水管網(wǎng)工程中，雖然頂拉管技術(shù)的綜合表現(xiàn)明顯優(yōu)于頂管法等其他管道敷設(shè)技術(shù)，但在施工期間仍有一定可能出現(xiàn)管道破裂、變形等質(zhì)量通病，存在質(zhì)量安全隱患。因此，在管道敷設(shè)完畢后，需要及時(shí)開展管道閉水試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果檢查管道接口連接情況與管道結(jié)構(gòu)完好性。在閉水試驗(yàn)期間，施工人員將管道兩端封堵處理，向管道內(nèi)灌注足量水至規(guī)定水位，記錄管道在30min 內(nèi)的滲水量是否超標(biāo)。同時(shí)，在閉水試驗(yàn)期間發(fā)現(xiàn)管道存在明顯漏水現(xiàn)象時(shí)，迅速尋找滲漏點(diǎn)，根據(jù)滲漏成因?qū)艿肋M(jìn)行修補(bǔ)處理。例如，在管道接口部位出現(xiàn)滲漏情況時(shí)，施工人員可以在接口縫隙處使用環(huán)氧水泥砂漿進(jìn)行填抹處理。而在管身形成裂縫時(shí)，在裂縫寬度較小時(shí)使用環(huán)氧砂漿進(jìn)行填充處理，在裂縫寬度較大時(shí)則使用鋁粉砂漿等材料進(jìn)行填充處理。

4.4 路面變形觀測

現(xiàn)階段，在多數(shù)排水管網(wǎng)工程中，普遍選擇在道路兩側(cè)輔道與行車道外側(cè)等部位敷設(shè)排水管道，在管道頂拉施工期間，會對周邊地層與上部道路結(jié)構(gòu)造成一定程度的影響，有可能出現(xiàn)路面不平整、路面變形開裂等問題。對此，為保障道路交通安全，需要提前根據(jù)工程現(xiàn)場環(huán)境條件來布設(shè)若干路面變形觀測點(diǎn)，定期對路面變形量進(jìn)行測量，如果路面變形量超標(biāo)，則將問題向上反饋，及早對破損路面進(jìn)行修補(bǔ)處理，并對頂拉管施工技術(shù)方案進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)[5]。

例如，在本工程中，選擇在兩處頂拉管出口附近部位布設(shè)觀測點(diǎn)，在工作井與接收井間隔部位每隔50m布設(shè)一處觀測斷面，在各處斷面中的管道中心線、管道中線兩側(cè)5m 與10m 處分別布設(shè)一處觀測點(diǎn)，通過各處觀測點(diǎn)來觀測周邊路面變形量。同時(shí)，要求管道中心線處路面的沉降量與隆起量不得超過10mm，管道中線兩側(cè)5m 處路面沉降量與隆起量不得超過5mm，管道中線兩側(cè)10m 處路面不得出現(xiàn)沉降或是隆起現(xiàn)象。

5 結(jié)語

綜上所述，頂拉管技術(shù)在排水管網(wǎng)工程施工活動中的表現(xiàn)十分優(yōu)異，突破了傳統(tǒng)管道敷設(shè)技術(shù)的局限性，工程綜合效益因此得到全面提高。施工單位應(yīng)提高對頂拉管施工技術(shù)的應(yīng)用力度，合理安排工序流程，全面掌握技術(shù)操作要點(diǎn)，落實(shí)優(yōu)選定向鉆導(dǎo)向方式、泥漿護(hù)壁減阻、管道閉水試驗(yàn)與路面變形觀測等技術(shù)，為頂拉管施工技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用推廣提供有力支持。