王澤民

廣州市水務(wù)規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司 廣東 廣州 510630

在現(xiàn)代化城市建設(shè)步伐持續(xù)加快的大環(huán)境下，各種類型的市政基礎(chǔ)工程項(xiàng)目建設(shè)數(shù)量不斷增加。同時，長距離頂管施工技術(shù)在市政基礎(chǔ)工程項(xiàng)目建設(shè)施工中的運(yùn)用優(yōu)勢和價(jià)值愈發(fā)顯著。作為新時期一種極具應(yīng)用前景且具備較強(qiáng)實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性和可操作性的非開挖管道施工技術(shù)，加強(qiáng)長距離頂管施工技術(shù)在市政給排水該工程建設(shè)施工中的科學(xué)運(yùn)用，可以顯著提升市政給排水工程的施工質(zhì)量和建設(shè)效率，進(jìn)一步完善城市給排水系統(tǒng)的服役性能，從而更好地改善居民生活品質(zhì)，為社會和諧穩(wěn)定發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。由此可見，加強(qiáng)對市政給排水施工中長距離頂管施工技術(shù)的運(yùn)用優(yōu)勢、應(yīng)用要點(diǎn)等方面的研究有著十分深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

1 市政給排水施工中長距離頂管施工技術(shù)的運(yùn)用優(yōu)勢

目前，長距離頂管施工技術(shù)作為市政給排水工程施工中應(yīng)用效果較為顯著的一種非開挖管道施工技術(shù)，該施工技術(shù)在運(yùn)用期間對周邊環(huán)境、交通的影響較小，并且可減少一定的土方工程量，通常適用于穿越建筑物、鐵路交通線或公路交通線的管網(wǎng)施工。正因如此，加強(qiáng)長距離頂管施工技術(shù)在市政給排水工程建設(shè)施工中的實(shí)踐運(yùn)用則顯得尤為重要。對于市政給排水工程建設(shè)施工而言，運(yùn)用長距離頂管施工技術(shù)進(jìn)行各項(xiàng)工序施工作業(yè)，一方面能夠?qū)⒔ㄖ飶妮^大的空間縮小至較小的空間，并采用點(diǎn)狀建筑結(jié)構(gòu)，有效減少給排水施工對周邊生態(tài)環(huán)境、地表植被的干擾，從而更好地保護(hù)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和自然景觀；另一方面這種施工方法無需挖掘土壤，也無需對建筑物及其周邊障礙物進(jìn)行大規(guī)模拆除，這就使得整個給排水施工更加便捷高效，以便更好地控制整個市政給排水工程項(xiàng)目的造價(jià)成本[1]。所以，無論是從施工質(zhì)量控制方面來看，還是從施工成本控制與環(huán)境保護(hù)方面而言，長距離頂管施工技術(shù)在市政給排水施工中的實(shí)踐運(yùn)用均發(fā)揮著不容忽視的運(yùn)用優(yōu)勢和價(jià)值。

2 市政給排水施工中影響長距離頂管施工的相關(guān)因素

2.1 地質(zhì)調(diào)查與勘探因素

伴隨著現(xiàn)代化城市建設(shè)的不斷推進(jìn)，頂管施工的推進(jìn)距離越來越長，地質(zhì)情況相對較為復(fù)雜，管道埋置越來越深，因而如何保證市政給排水施工中長距離頂管位置的施工安全則顯得尤為重要。目前，地質(zhì)調(diào)查與勘探因素作為影響市政給排水工程長距離頂管施工質(zhì)量的重要因素，在實(shí)際施工過程中，只有針對長距離頂管施工區(qū)域地質(zhì)條件進(jìn)行全方位勘探，才能精準(zhǔn)掌握頂管區(qū)沿線的地形地勢、地質(zhì)條件、地下水位、地下管線敷設(shè)情況、地貌水文等勘探資料，在保證地質(zhì)條件符合施工要求的前提下，利用長距離頂管施工技術(shù)進(jìn)行頂管區(qū)域施工作業(yè)[2]。但是，由于地質(zhì)勘探無法覆蓋到每個角落，這就使得長距離頂管施工的路線往往會遇到孤巖或其他零星分布的物體，稍有不慎就會對整個市政給排水工程造成一定的風(fēng)險(xiǎn)隱患。

2.2 管道材料與選型因素

對于市政給排水工程建設(shè)施工而言，管道材料的選擇尤為重要，尤其是在進(jìn)行長距離頂管施工作業(yè)時，若選擇的材料不夠合理，將會嚴(yán)重影響長距離頂管施工技術(shù)的運(yùn)用效能，自然也很難保證整個市政給排水工程的質(zhì)量。目前，市政給排水工程所需的頂管管材主要包括鋼管、鋼筋混凝土管、玻璃纖維增強(qiáng)塑料管和鑄鐵管，其中鋼筋混凝土管是給排水工程施工中比較常用的管道管材，并且具有防腐性能好、施工效率高、使用壽命長、高強(qiáng)度、頂進(jìn)阻力小、密封性強(qiáng)等優(yōu)勢，因而在長距離頂管施工中，大多會選用鋼筋混凝土管進(jìn)行頂管區(qū)域施工，以確保市政給排水工程的整體施工質(zhì)量。所以，從這一層面來看，管道材料與選型同樣是影響長距離頂管施工技術(shù)運(yùn)用效能的關(guān)鍵性因素。

2.3 頂管推力與壓力因素

事實(shí)上，頂管推力與壓力同樣會對市政給排水工程中長距離頂管施工的實(shí)際效果產(chǎn)生影響。常規(guī)條件下，混凝土管樁的抗壓一般為50MPa左右，鋼管的抗壓強(qiáng)度在320MPa，玻璃纖維管的抗壓強(qiáng)度為90-200MPa，不同管道管材的推力值大小也具有很大差異?；诖?，為了有效發(fā)揮長距離頂管施工技術(shù)在市政給排水施工中的運(yùn)用優(yōu)勢，必須綜合考慮工程項(xiàng)目建設(shè)需要，確定所需管道材質(zhì)及其抗壓強(qiáng)度，進(jìn)而從根本上保證市政給排水工程的長距離頂管施工質(zhì)量。

2.4 給排水管道偏移因素

在市政給排水工程的長距離頂管施工過程中，由于地質(zhì)勘探不詳、機(jī)械設(shè)備選用不當(dāng)、推力設(shè)定過當(dāng)、人工放線不精準(zhǔn)等方面的作用，在給排水管道頂管施工期間不可避免地會發(fā)生管道偏移現(xiàn)象。所以，為了切實(shí)保證市政給排水工程施工質(zhì)量，有效避免管道偏移現(xiàn)象的發(fā)生，建設(shè)單位必須基于現(xiàn)場實(shí)際合理調(diào)整頂管施工方案，在保證管道施工安全、有序的前提下，精準(zhǔn)計(jì)算管道的最大抗壓強(qiáng)度和壓力，并通過調(diào)整管道內(nèi)部的壓力，盡可能滿足市政給排水系統(tǒng)的施工需求，最大限度地保證給排水施工作業(yè)的安全、高效開展。

3 市政給排水施工中長距離頂管施工技術(shù)的運(yùn)用要點(diǎn)

以某區(qū)域的市政污水管網(wǎng)建設(shè)工程為例，該工程位于S省中部某地，長距離頂端施工段處于市政污水管網(wǎng)中部，全長2.735km，主要管徑為DN3000，DN3500，DN4000，其中DN3000頂進(jìn)區(qū)間的施工距離為1255m，DN3500和DN4000頂進(jìn)長度分別為1285m、1370m，主要地質(zhì)為淤泥質(zhì)黏土和沙土，管道主體材質(zhì)為管道外徑φ1.8 m的鋼筋混凝土管。為了保證該污水管網(wǎng)建設(shè)工程的整體施工安全和質(zhì)量，文章圍繞長距離頂管施工技術(shù)的實(shí)踐運(yùn)用進(jìn)行分析研究，并注重給排水管道的科學(xué)設(shè)計(jì)，以便及時解決管道鋪設(shè)過程中出現(xiàn)的各類風(fēng)險(xiǎn)問題，盡可能減少因施工操作不到而造成的負(fù)面影響，最終達(dá)到預(yù)期的施工目標(biāo)。

3.1 規(guī)范落實(shí)施工前期各項(xiàng)準(zhǔn)備工作

新時期，要想有效發(fā)揮長距離頂管施工技術(shù)在市政給排水施工中的最大運(yùn)用優(yōu)勢和效能，切實(shí)保證整個市政給排水工程的施工質(zhì)量，必須嚴(yán)格按照國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)范要求，認(rèn)真落實(shí)施工前期的個性準(zhǔn)備工作。在上述工程項(xiàng)目施工準(zhǔn)備階段，建設(shè)單位應(yīng)做好市政給排水工程區(qū)域的地質(zhì)勘探工作，指派專業(yè)技術(shù)人員深入施工現(xiàn)場對當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛?、氣候水文、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵信息進(jìn)行系統(tǒng)化勘察，結(jié)合實(shí)際考察結(jié)果，精準(zhǔn)計(jì)算上述工程頂管施工相對方向、頂進(jìn)方向的阻力、土壤濕密度、地面高程等信息，由此來設(shè)計(jì)出行之有效的施工方案，進(jìn)而從根本上保證市政給排水工程長距離頂管區(qū)域的規(guī)范、有序施工[3]。此外，建設(shè)單位應(yīng)深入分析施工段土層摩阻力和單次最大頂距，以此來確定頂管頂進(jìn)方向的阻力，并通過對案例工程實(shí)際所需最大頂力的精準(zhǔn)計(jì)算，優(yōu)先選擇滿足管道頂進(jìn)施工需求的頂進(jìn)設(shè)備，并做好起吊機(jī)、龍門架、經(jīng)緯儀等設(shè)備工具的完善配置，從而為后續(xù)推進(jìn)長距離頂管施工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2 合理選擇市政給排水施工設(shè)備

為切實(shí)保障市政給排水施工中的長距離頂管施工作業(yè)質(zhì)量，必須針對長距離頂管施工中的環(huán)境要素和地質(zhì)條件分析問題。在實(shí)際工作中，通過合理應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)、鉆探設(shè)備等先進(jìn)的勘探技術(shù)，詳細(xì)分析和測量給排水工程施工現(xiàn)場的土壤類型、地層結(jié)構(gòu)、地下水位等參數(shù)，并以此為依據(jù)合理選擇市政給排水施工設(shè)備，以充分發(fā)揮各類頂管材料的實(shí)際效能，切實(shí)保障整個市政給排水工程的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。根據(jù)S省市政污水管網(wǎng)中部的具體設(shè)計(jì)要求，施工人員應(yīng)適當(dāng)調(diào)整頂管直徑與頂管配筋參數(shù)，在保證頂管管道橫截面外圓直徑、頂管管線總頂力、管道設(shè)計(jì)頂進(jìn)長度等參數(shù)滿足實(shí)際施工要求的前提下，嚴(yán)格按照相關(guān)數(shù)據(jù)資料選擇滿足現(xiàn)場施工條件，并且不會對周邊環(huán)境造成污染的耐腐蝕性頂管設(shè)備，人泥漿泵、DK2200頂管機(jī)、高壓中繼間泵站、中繼間油缸、軌道電瓶車、門式起重裝置等長距離頂管施工設(shè)備，以確保各個設(shè)備在施工中能夠相互配合，共同助力市政給排水工程施工任務(wù)的高效完成。

3.3 結(jié)合現(xiàn)場條件優(yōu)化土壓平衡管理

在進(jìn)行市政給排水長距離頂管施工的過程中，必須結(jié)合施工現(xiàn)場的具體條件，進(jìn)一步優(yōu)化土壓平衡管理工作，以減少頂進(jìn)施工偏差。一般情況下，長距離頂管施工的土壓力原始值為0.1-0.15MPa，初始頂進(jìn)長度為20—30m。待土倉內(nèi)土壓力與控制土壓力保持平衡后，方可開展長距離頂管施工作業(yè)。不僅如此，在施工過程中，施工人員應(yīng)當(dāng)實(shí)時監(jiān)測地形變形情況，盡可能將地面變形控制在－5.0～＋5.0mm區(qū)間范圍內(nèi)，并綜合考慮到頂管機(jī)施加的壓力，確定土體壓力與頂進(jìn)速度、螺旋挖掘機(jī)排出土量之間的關(guān)系，若螺旋輸送裝置排出的土體量沒有發(fā)生變化，則表明土體壓力與頂管施工頂進(jìn)速度之間成正向相關(guān)的關(guān)系[4]。所以，為了切實(shí)保證對土體壓力的平衡控制，建設(shè)單位應(yīng)針對上述污水管網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目的具體要求以及施工現(xiàn)場實(shí)際，將地面最大沉降量控制在+5mm范圍內(nèi)，并觀察施工地面是否存在隆起現(xiàn)象或不規(guī)則沉降現(xiàn)象，結(jié)合實(shí)際情況適當(dāng)增加或減少土壤量，以此來確保長距離頂管的順利頂進(jìn)施工。

3.4 嚴(yán)格控制長距離頂管注漿減摩施工

鑒于市政給排水施工本身就是一項(xiàng)兼具較強(qiáng)嚴(yán)謹(jǐn)性、復(fù)雜性和專業(yè)性的系統(tǒng)工程，要想充分發(fā)揮長距離頂管施工計(jì)劃的運(yùn)用效能，必須注重對長距離頂管注漿減摩施工質(zhì)量的嚴(yán)格控制，借此來為后續(xù)開展頂管施工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。針對本文城市東區(qū)污水管網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)先結(jié)合以往類似給排水工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將頂管注漿材料中的膨潤土與土的質(zhì)量比例控制為1:10，礫石層中觸變泥漿的混合比為膨潤土：水=1:8，觸變泥漿比重為1.05～1.08g/㎝3。其次，相關(guān)施工人員應(yīng)嚴(yán)格按照長距離頂管施工技術(shù)的操作流程，依次向混合罐中添加適量的膨潤土、水等混合材料，并做好混合材料的均勻攪拌工作與試驗(yàn)工作，確?；旌喜牧闲阅苣軌驖M足市政給排水工程長距離頂管施工的漿料需求。最后，在注漿操作管理過程中，施工人員應(yīng)確定注漿的安裝位置、間距、時間和壓力，每段管道至少設(shè)置三個注漿孔，并且每個孔道的灌漿時間應(yīng)控制在3分鐘左右，只有這樣才能切實(shí)保證灌漿壓力的均衡性以及泥漿灌注施工作業(yè)的連續(xù)性。

3.5 加強(qiáng)長距離頂管施工技術(shù)創(chuàng)新運(yùn)用

在運(yùn)用長距離頂管施工技術(shù)進(jìn)行市政給排水工程建設(shè)施工時，要想保證整個工程項(xiàng)目的建造質(zhì)量和施工進(jìn)度，必須注重長距離頂管施工技術(shù)的創(chuàng)新運(yùn)用，以確保各項(xiàng)工藝得以順利進(jìn)行。具體來講，可從以下幾個方面入手：第一，為了使市政給排水施工作業(yè)能夠達(dá)到理想的建設(shè)效果，在實(shí)際長距離頂管施工作業(yè)時，施工人員應(yīng)充分利用水平螺旋鉆進(jìn)技術(shù)，降低對土層的破壞程度以及地表波動程度，同時有效避免管道位移現(xiàn)象，切實(shí)保證后續(xù)施工作業(yè)的安全、有序開展[5]。不僅如此，施工人員還應(yīng)綜合考慮管道口徑大小，采用中線法對給排水管道進(jìn)行方位校正，以確保管道施工布設(shè)位置符合工程設(shè)計(jì)要求，這樣才能有效發(fā)揮其實(shí)際效能。第二，針對本工程項(xiàng)目的長距離管道頂進(jìn)施工，需要結(jié)合工程具體施工要求，合理選擇不同類型的接口辦法，并在安裝管道之前清除表面的塵土、雜物，然后利用接口處理技術(shù)做好各個銜接處的密封、處理工作，進(jìn)而從根本上規(guī)避滲漏滲水問題的發(fā)生。第三，在長距離頂管施工過程中，隨著進(jìn)入土層的管節(jié)不斷增加，將會出現(xiàn)頂進(jìn)阻力超過容許總頂力的情況，致使頂管機(jī)無法繼續(xù)頂進(jìn)施工。為此，施工人員應(yīng)合理運(yùn)用中繼間施工技術(shù)，通過在中繼間內(nèi)設(shè)置液壓油缸和泵站的方式，分擔(dān)部分管道的頂進(jìn)阻力，其中頂管機(jī)頭前方的迎面阻力可由第一個中繼間承擔(dān)，其他的中繼間則依次負(fù)責(zé)前面直到另一個中繼間之間管節(jié)的推進(jìn)工作，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)管道分段推進(jìn)施工作業(yè)的有序?qū)嵤M(jìn)而確保整個市政給排水工程的施工進(jìn)度及質(zhì)量安全。

4 結(jié)語

綜上所述，長距離頂管施工技術(shù)在市政工程給排水建設(shè)施工中的實(shí)踐運(yùn)用有著不容忽視的積極作用和價(jià)值，是新時期有效提高市政給排水施工質(zhì)量和建設(shè)效率、科學(xué)控制市政給排水施工污染的關(guān)鍵手段。因此，為了更好地建設(shè)市政工程的給排水系統(tǒng)，相關(guān)建設(shè)單位必須高度重視市政給排水施工中長距離頂管施工技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用研究，結(jié)合市政工程施工現(xiàn)場的實(shí)際情況和給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，通過規(guī)范落實(shí)施工前期各項(xiàng)準(zhǔn)備工作、合理選擇市政給排水的施工設(shè)備、結(jié)合現(xiàn)場條件優(yōu)化土壓平衡管理、嚴(yán)格控制長距離頂管注漿減摩施工等措施，充分發(fā)揮長距離頂管施工技術(shù)的最大運(yùn)用效能，切實(shí)保證市政給排水系統(tǒng)的建設(shè)施工質(zhì)量，不斷增強(qiáng)市政工程項(xiàng)目的服役性能，進(jìn)一步延長市政工程項(xiàng)目的使用年限，從而為推動我國市政工程建設(shè)事業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展革新貢獻(xiàn)源源不斷的力量。