汪 琴

（思信集團(tuán)有限公司，安徽 潛山 246300）

給排水工程是市政工程的重要組成部分，是城市給水、供水、污水處理的基礎(chǔ)保障。在市政給排水施工中，不僅需要確保施工質(zhì)量符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，更應(yīng)當(dāng)重視施工的效率和資源的節(jié)約，更好地提升給排水服務(wù)水平。傳統(tǒng)城市給排水施工技術(shù)存在著設(shè)備運(yùn)行損耗較高、項(xiàng)目使用壽命較短等不足。非開挖頂管施工技術(shù)有效避免了此類不足，相關(guān)人員需要在明晰其應(yīng)用要點(diǎn)的基礎(chǔ)上，積極運(yùn)用于市政給排水施工實(shí)踐中，為城市排水、污水處理等各項(xiàng)工作的實(shí)施提供保障。

1 非開挖頂管施工技術(shù)分析

1.1 非開挖頂管施工技術(shù)特征分析

非開挖頂管施工技術(shù)是指不開挖土層或僅開挖工作井、接收井，在保持盡可能小的開挖量的作業(yè)條件下，借助巖土鉆掘技術(shù)定向鉆進(jìn)，進(jìn)而通過液壓千斤頂?shù)软斶M(jìn)設(shè)備將管道按照設(shè)計(jì)坡度、方向推入，進(jìn)行管道鋪設(shè)、修復(fù)、更換的技術(shù)。非開挖頂管施工開挖面積較小，不破壞上層地層，能夠迅速完成管道工作，在綜合管道施工、下穿建筑物、公路、鐵路施工、給水排污管道施工、通信管道施工中均有著較廣泛的應(yīng)用空間。[1]

1.2 市政給排水非開挖頂管施工技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢分析

傳統(tǒng)市政排水工程施工需要對路面進(jìn)行大范圍開挖，為保障車輛、行人安全，需要在施工現(xiàn)場周圍設(shè)置路障，或采取道路斷交的方式進(jìn)行。這樣的施工對于車輛、行人影響較大，增加了交通事故發(fā)生概率，已經(jīng)難以滿足近年人口、車輛不斷增多，建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大的城市發(fā)展需求。同時(shí)，對地面的長時(shí)間、多次開挖會擾動土層，傷害地層結(jié)構(gòu)，容易導(dǎo)致管道節(jié)端等部位發(fā)生變形，損傷管道壽命，且難以有效修復(fù)，往往需要更換整段管道。非開挖頂管施工技術(shù)挖掘面積小，不易受到周邊環(huán)境、天氣的影響，避免噪聲、粉塵污染和長時(shí)間占用道路，對周邊居民影響較小。同時(shí)，非開挖頂管技術(shù)采取頂進(jìn)方式直接放置管道，不需要進(jìn)行管線開挖或者穿越管線，能夠下穿公路、鐵路、河流，也能夠從既有管線、建筑物的下方地層穿過，節(jié)約了工程資源資金，提高了管線設(shè)置精度，有著多方面優(yōu)勢，在市政排水施工中應(yīng)用價(jià)值較高。

2 市政給排水施工的非開挖頂管施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 重視前期準(zhǔn)備工作

為保障非開挖頂管施工技術(shù)的有效應(yīng)用，市政給排水施工相關(guān)人員需要重視前期準(zhǔn)備工作，合理選擇頂進(jìn)管道和頂管機(jī)器，從多角度落實(shí)前期準(zhǔn)備，為后續(xù)實(shí)際施工打下基礎(chǔ)，保障整體施工質(zhì)量和施工效率。[2]

1.合理選擇頂進(jìn)管道。頂進(jìn)管道是非開挖頂管施工技術(shù)的亮點(diǎn)之一。為充分發(fā)揮非開挖頂管技術(shù)的優(yōu)勢，相關(guān)施工人員應(yīng)當(dāng)依據(jù)工程設(shè)計(jì)目標(biāo)和施工環(huán)境等實(shí)際情況，合理選擇頂進(jìn)管道。如果施工現(xiàn)場不存在腐蝕等特殊情況，通常情況下可以選擇鋼筋混凝土材質(zhì)的頂進(jìn)管。頂進(jìn)管的直徑、長度等均會影響整體施工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，這一問題在鋼筋混凝土頂進(jìn)管方面更為突出，相關(guān)施工人員應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合技術(shù)規(guī)定、設(shè)計(jì)規(guī)范，計(jì)算所需的頂進(jìn)管參數(shù)。通常情況下，市政給排水工程施工所需頂進(jìn)管內(nèi)徑通常在500 mm 范圍內(nèi)。在施工實(shí)踐中，往往結(jié)合非開挖頂進(jìn)技術(shù)和傳統(tǒng)人工施工，受到施工環(huán)境等影響，符合設(shè)計(jì)、施工要求的頂進(jìn)管仍會出現(xiàn)難以充分發(fā)揮期待效果等情況，相關(guān)施工人員可以積極運(yùn)用大數(shù)據(jù)、VR 等“互聯(lián)網(wǎng)+”工具，構(gòu)建施工環(huán)境模擬模型，結(jié)合頂進(jìn)管的設(shè)計(jì)長度與管徑，預(yù)判其使用效果，針對性加以修正，保障各環(huán)節(jié)施工質(zhì)量的同時(shí)，進(jìn)一步減少成本浪費(fèi)，創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)效益。

此外，近年重量較輕、耐腐蝕的MRP、PE 等材料頂進(jìn)管逐漸普及，相關(guān)施工人員可以按需選用。[3]

2.設(shè)計(jì)頂管導(dǎo)向軌跡。非開挖頂管技術(shù)需要頂進(jìn)管道，合理的導(dǎo)向軌跡是確保成功的關(guān)鍵。同時(shí)，非開挖頂管技術(shù)對于管線、重力管等要求更高，相關(guān)施工人員必須科學(xué)設(shè)計(jì)頂管導(dǎo)向軌跡，盡最大可能規(guī)避設(shè)計(jì)誤差，消除施工不利因素，降低施工風(fēng)險(xiǎn)，提升施工質(zhì)量。與傳統(tǒng)施工方式相比，非開挖頂管施工技術(shù)中，管線承受著來自多個(gè)方向的作用力，包括頂進(jìn)時(shí)與巖石的摩擦力、承受前面和上部土層的壓力、頂進(jìn)機(jī)器的頂推力、地面的載荷等，同時(shí)施工中頂管的管體在襯板和盾構(gòu)等靜止結(jié)構(gòu)的掩護(hù)下不斷運(yùn)動，需要承擔(dān)軸向的載荷。采用一條與管外徑相同的假定管溝進(jìn)行計(jì)算的傳統(tǒng)方式得出數(shù)值往往較小。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，相關(guān)人員可以利用測控機(jī)器人等新型設(shè)備，使多個(gè)機(jī)器人構(gòu)成一條直線，進(jìn)一步將工作井的參考點(diǎn)的工程坐標(biāo)傳至頂管機(jī)首棱鏡，繪制頂管頭端的3D 模型，精確計(jì)算導(dǎo)向軌跡，確保頂管水平范圍在±12°以內(nèi)，水平精度在±30”以內(nèi)，兩軸跟蹤速率在6～8’/s（圖1）。

圖1 非開挖頂管技術(shù)頂管導(dǎo)向軌跡設(shè)計(jì)示意圖

3.科學(xué)配置頂管機(jī)器。非開挖頂管施工技術(shù)需要機(jī)器頂進(jìn)設(shè)置管道，頂管機(jī)器的選用與最終施工效果直接相關(guān)。相關(guān)施工人員需要充分考慮施工環(huán)境和土壤特點(diǎn)進(jìn)行充分考慮，選擇安全性、效率性突出的頂管機(jī)器。依據(jù)施工現(xiàn)場和地下水位的關(guān)系，頂管機(jī)器可分為敞開類頂管機(jī)和平衡類頂管機(jī)。通常情況下，地下水位以上施工選用機(jī)械式頂管機(jī)、擠壓式頂管機(jī)、人工挖掘式頂管機(jī)等敞開式頂管機(jī)；地下水位以下施工選用土壓平衡式頂管機(jī)、泥水平衡式頂管機(jī)等平衡類頂管機(jī)。確定頂管機(jī)器類型后，相關(guān)施工人員還需結(jié)合依據(jù)頂管機(jī)器承受能力、機(jī)頭迎面阻力、頂進(jìn)貫入阻力、選用管材重量等，明確最終頂進(jìn)總阻力，確定主頂油缸的參數(shù)，并將其與頂管能夠承受的最大頂力進(jìn)行對比，如不符合，需要合理調(diào)整頂管類型和頂管機(jī)器參數(shù)。施工開始前，相關(guān)施工人員還需調(diào)查工作井、接收井等設(shè)施，加設(shè)安全防護(hù)工作，結(jié)合頂管機(jī)器數(shù)據(jù)加固周圍土體；并在工作井中加設(shè)千斤頂、軌道、測量設(shè)備、送風(fēng)設(shè)備等輔助設(shè)備，確保頂管機(jī)器安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 明確非開挖頂管施工技術(shù)要點(diǎn)

1.頂管穿墻施工。頂管穿墻是指將穿墻悶板與相應(yīng)工具管放置在工作井外，并安裝穿墻止水設(shè)備的施工，是非開挖頂管施工技術(shù)的重要環(huán)節(jié)。[4]為進(jìn)一步提升管道的抗水土能力，相關(guān)施工人員可以將強(qiáng)度較低的水泥黏土、夯實(shí)的黃黏土等填入穿墻工具管之中，并使用頂進(jìn)管堵塞中間縫隙后，迅速進(jìn)行穿墻管外側(cè)注漿工作，待觸變泥漿凝固后繼續(xù)開展穿墻施工。悶板開啟后，應(yīng)當(dāng)確保工具管推進(jìn)作業(yè)和止水工作共同進(jìn)行。相關(guān)施工人員需要選擇拉伸性、耐磨性優(yōu)異材料制成的止水環(huán)板，借助工具管直接將止水環(huán)板頂入橡膠板中。在實(shí)際施工中，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)密切關(guān)注管道、土層情況，及時(shí)優(yōu)化調(diào)整施工方案，確保獲得良好效果。

2.頂管出洞。頂管穿墻施工結(jié)束后，如符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定、設(shè)計(jì)規(guī)范，應(yīng)當(dāng)進(jìn)入下一步驟頂管出洞施工，這一環(huán)節(jié)在整體非開挖頂管施工中尤為重要，應(yīng)引起相關(guān)施工人員的重視。

在實(shí)際施工前，相關(guān)施工人員需要在接收井磚封門之前均勻鋪設(shè)鋼板樁，避免出現(xiàn)坍塌，保障施工安全。拆除磚封門后，頂管機(jī)器需沿磚封門方向迅速頂進(jìn)管道，并當(dāng)頂管機(jī)器整體出洞后，分離機(jī)頭和管道。這一過程中，相關(guān)人員需要嚴(yán)格控制頂管機(jī)器出洞時(shí)間，避免水分滲入，造成水土流失。在實(shí)踐中，相關(guān)人員需要首先拆除磚封門一端的鋼板樁，并確保頂管機(jī)器和磚封門間保持50～100 mm 間距，使得頂管機(jī)器由該端向另一端出洞。頂管出洞后，井內(nèi)留下了一定空間，需要進(jìn)行止水處理。相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)提前在橡膠法蘭板上編織鋼絲，制作止水環(huán)，并在洞口位置設(shè)置鋼法蘭和鋼筒，將止水環(huán)與其焊接，以及時(shí)封閉洞口。如洞口中沒有水滲出，或沉積淤泥，拆卸止水環(huán)，將鋼法蘭收回，完成止水工作。同時(shí)，相關(guān)施工人員需要注重控制頂管機(jī)器出洞姿態(tài)，確保基坑導(dǎo)軌安裝合理，開挖面土體穩(wěn)定，并時(shí)刻監(jiān)督操作流程，避免出現(xiàn)操作不當(dāng)。

3.注漿施工。非開挖頂管施工中，為方便管道設(shè)置，使用的頂進(jìn)機(jī)器外徑需要較管道外徑大2～5 cm，在管道和土層中留下了一定的縫隙，影響后續(xù)管道填埋工作的進(jìn)行。如管道線路較長，或管道直徑不符合設(shè)計(jì)規(guī)范，縫隙過大，甚至?xí)?dǎo)致土方塌陷等嚴(yán)重事故。管道設(shè)置結(jié)束后，相關(guān)施工人員需要進(jìn)行注漿施工，向縫隙部位注入觸變泥漿，使其逐漸在土層中擴(kuò)散，最終于土層融為一體，在管道外側(cè)形成“泥漿套”，以保護(hù)管道縫隙，同時(shí)平衡土層壓力，減少管道和土壤間阻力，延長管道使用壽命，提升給排水管道的整體施工質(zhì)量。

首先，相關(guān)施工人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合相關(guān)法律法規(guī)、施工規(guī)范和工程實(shí)際情況，合理選用觸變泥漿材料[5]。通常情況下，可以將總量在2%以內(nèi)的優(yōu)質(zhì)膨潤土加入泥漿中，保障觸變泥漿的流動性和黏性。此外，也需要在觸變泥漿中加入石灰等凝固劑、松香酸鈉等塑化劑，以及聚合物強(qiáng)化型材料，進(jìn)一步提升觸變泥漿的穩(wěn)定性。在實(shí)際施工中，可以以3 個(gè)注漿孔為一組進(jìn)行注漿，并確保泵送出口壓力維持在105～130 Pa，最大限度地避免空氣阻力影響，進(jìn)行高質(zhì)量注漿。觸變泥漿配置后，會逐漸失水，失去原有特性，如設(shè)置管道較長，需要間隔2 至5 根管道，設(shè)置多組注漿孔，同時(shí)開展頂進(jìn)和注漿施工，及時(shí)補(bǔ)充新鮮的觸變泥漿。

2.3 注重頂管測量和偏差校正

在非開挖頂管施工中，受到土層特性、管道連接方式的影響，導(dǎo)致頂管中線偏離，頂管機(jī)器的頂進(jìn)會產(chǎn)生一定的震動，引發(fā)土層的微小沉降，也會偏離頂進(jìn)方向。相關(guān)施工人員應(yīng)當(dāng)注重頂管測量和偏差校正。

頂管測量包含頂管中線樁測試工作、導(dǎo)軌安裝測量工作、高程測量工作等多樣工作。通常情況下，首節(jié)頂進(jìn)約200～300 mm，后續(xù)管道每頂進(jìn)約0.5～1.0 m 便需進(jìn)行頂管測量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)偏差問題。發(fā)現(xiàn)偏差后，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)依據(jù)施工特性、設(shè)計(jì)要求等合理選用挖土校正、強(qiáng)制校正、工具管校正等方式進(jìn)行校正工作，將垂直、橫向偏差控制在30～50 mm 間，進(jìn)一步確保管道設(shè)置的精確性，推動整體給排水施工工作順利進(jìn)行。

為最大限度地避免偏差問題，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)遵守實(shí)時(shí)定位、實(shí)時(shí)測量、實(shí)時(shí)校正的原則，將頂管測量和偏差校正融入施工的每一環(huán)節(jié)。同時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)重視首節(jié)管道設(shè)置，合理選擇管道長度，實(shí)地驗(yàn)證頂進(jìn)精準(zhǔn)度。如頂管機(jī)器頭部顯著偏離管道軸線，需要立即通過千斤頂進(jìn)行調(diào)整，為后續(xù)管道設(shè)置打下基礎(chǔ)。

2.4 合理進(jìn)行管道試壓

為確保整體工程符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，保障給排水管道的使用性，在管道頂進(jìn)施工結(jié)束后，相關(guān)施工人員需要合理地進(jìn)行管道試壓，檢測管道水壓承受能力[6]。

在管道隱蔽處理前，相關(guān)施工人員應(yīng)對單一管道進(jìn)行試壓，整體管道設(shè)置后，也需進(jìn)行系統(tǒng)試壓。管道試壓前，相關(guān)施工人員應(yīng)當(dāng)首先排除安裝完畢管道中的空氣，往其中注水加壓，達(dá)到設(shè)計(jì)工作壓力的約1.5倍后停止注水，并觀察管道連接處、各閥門位置是否出現(xiàn)泄漏情況，以全面檢查管道密封性。通常情況下，金屬管道、復(fù)合管道經(jīng)過約10 min，塑料管道經(jīng)過約1h 后，相關(guān)施工人員需要進(jìn)一步注水或排水，改變管道內(nèi)試驗(yàn)壓力，確認(rèn)壓力排出時(shí)的具體情況。

3 結(jié)束語

非開挖頂管施工技術(shù)作為近些年的新型技術(shù)之一，施工簡便性、精確性大大提升，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)市政給排水施工的不足，有著不可替代的應(yīng)用價(jià)值。相關(guān)施工人員應(yīng)當(dāng)具備較強(qiáng)的綜合素質(zhì)與專業(yè)能力，把握非開挖頂管施工技術(shù)工作流程，重視前期準(zhǔn)備工作，合理選擇頂管材料，科學(xué)配置頂管機(jī)器；明確頂管穿墻、頂管出洞、注漿施工等技術(shù)要點(diǎn)；并注重頂管測量與偏差校正、合理進(jìn)行管道試壓，從多方面入手確保非開挖頂管施工有效開展，并嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)規(guī)范，保證施工質(zhì)量和效率，更好地為城市給排水服務(wù)。