排水管道頂管施工技術探析

孟麗娜

摘 要：隨著城市化進程的加快，市政工程建設的規模和數量也逐漸擴大，促進了城市經濟的發展與繁榮的同時，也引發了一些問題。市政工程施工過程中，對附近居民的生活必然會帶來一定的影響，尤其是增加了城市交通的壓力。目前所廣泛采用的頂管施工工藝對于周圍環境的影響較小，因此非常有必要進一步研究排水管道施工技術，分析其特點，從而在施工中獲得更好的應用和發展。文章對此展開了深入細致的分析和探討，希望通過文章的研究，能夠為相關人士提供一定的參考和借鑒。

關鍵詞：排水管道施工；頂管施工；技術

1 概述

為了盡量減少排水管道頂管施工對城市道路交通以及鋪設排水管道造成的影響，應選擇適宜的施工方法。目前的排水管道頂管施工中，存在一些施工工藝和施工技術方面的問題，影響施工的順利進行，因此應采取合理有效的措施，掌握施工中需要注意的問題，并在施工中不斷總結經驗，積極開展技術創新。

2 頂管施工技術的定義及優點

2.1 頂管施工技術的定義

頂管施工是一種特殊的管道埋設施工技術，在施工過程中無需開挖，或者開挖較少。頂進設備會產生一定的頂力，在頂力的作用下，在工作坑內將管道頂入土中，并且需要滿足設計要求的坡度，在頂進的過程中需要克服周圍土壤和管道之間的摩擦力，同時將土方運走。完成一節管子的頂入后，再繼續頂進第二節管子。在工作坑內，使掘進機或者工具管穿過土層，并進入接收坑內，所需要的推力來自于中繼間、管道間和主頂油缸。而管道則緊跟掘進機或者工具管，最終完成管道的埋設。

2.2 頂管施工技術的特點

同開挖管道敷設技術比較，采用頂管施工技術能夠顯著降低工程投資成本，縮短工期。頂管施工技術可以直接穿越地下管線、地面建筑物以及河道和公路等，而無需開挖表面土層。具體的講，頂管施工技術具有以下優點。首先，對于附近居民的影響較小，基本不會影響到地面活動，減少了由于施工給交通帶來的壓力。其次，占地面積不大，施工面由點到面。再次，建筑物和現有管線的使用不受影響，所產生的震動較低，噪音較小。最后，可以在水下或者較深的地下敷設管道，能夠安全穿越地面建筑物、河流和鐵路。

2.2.1 頂進用管

頂管掘進機是頂管施工成功與否的關鍵因素，是頂管施工中所采用的主要設備，位于所頂管道的最前端。還有一種形式，即手掘式頂管施工，采用的工具是一只工具管，無需使用頂管掘進機。而保證管道頂進方向的正確性和取土，則是頂管掘進機的重要功能。在頂管施工中會應用到各種管材，使用得最多的就是鋼筋混凝土管。F型接口、T型接口以及企口，是按照接口形式來劃分的。而懸輥管、立式振搗管和離心管則是按照生產工藝分類的。管道的加強，所采用的材料有鋼板和玻璃纖維兩種，對鋼筋混凝土管起到了很好的加強作用。單管節的頂進管，其接口為焊接而成，是鋼管材質，在施工完成后，管道的剛性將明顯提高。它的缺點是不適用于曲線頂管，只能在直線頂管中使用，而它的優點就是焊接的接口不容易發生滲漏。此外，可以用于頂管的材料還有復合管、玻璃鋼管、硬塑料管以及鑄鐵管等。

2.2.2 土壓力控制

頂管推進的過程中，刀盤前的土壓力逐漸增加，直到土壓力大于控制土壓力，停止推進頂管，回縮刀架，隨之切削土量也會減少。為保持土壓力在恒定值，需要調節頂管推進的速度，使之與排土量相符。然而，這只是一種理想的狀態，在實際的推進過程中，推進速度同排土速度不同，在操作上呈間歇式地推進。

2.2.3 輸土裝置

頂進方式不同，與之相配的輸土裝置也存在差異。管道和泥漿泵的方式，適用于泥水平衡式頂管。砂泵、蓄電池拖車的出土方式，主要應用在土壓平衡式頂管施工中。手推車出土則更適合于手掘式頂管。

2.2.4 淺層頂管時土體移動的分析計算

大直徑的頂管施工其施工的工藝略有不同，需要在地下開挖，進而引起卸載。即使有著具有支撐作用的后續管節，還是會出現地層損失，這是由于開挖面周圍的土體應力松弛，繼而膨脹到隧洞空間和開挖面。有觀點認為，地面沉降是所有地層損失的表現，然而通過分析軟土地層頂管施工可知，土體運動包括水平分量和豎向分量，其移動形式較為復雜。

2.2.5 地面起吊設備

門式行車是一種十分常見的地面起吊設備，根據管道口徑的不同，需要配不同噸位的行車，具有工作可靠性高、操作簡單方便的特點，但是在轉移過程中拆裝的難度較大。此外，較為常用的地面起吊設備還有履帶式起重機和汽車式起重機，具有操作靈活、方便的特點。

2.2.6 測量和校正系統

頂管過程中，每隔一定時間（一般是每頂進1m）應測量標高和中心線一次。發現偏差時，除及時校正外，還應每頂進一個行程后，正式測量校正一次。使用得最普遍的測量裝置是經緯儀和水準儀。經緯儀用來測量管道的左右偏差，水準儀用來測量管道的高低偏差。在機械式頂管中，大多使用激光經緯儀，即在普通經緯儀上加裝一個激光發射器，激光束打在掘進機的光靶上，觀察光靶上光點的位置就可判斷管的上下和左右偏差。當管的偏差超過允許值時，應根據實際情況采用校正千斤頂等方法進行校正。

糾偏用調整部分為統一布置在一個斷面上的4個可調式千斤頂調整機頭，通過控制各方位的千斤頂的伸縮，調整工具管刃角走向實現。頂進時，必須加強第一節管道頂進質量控制，減少起頂誤差，因此導向軌、千斤頂受力點、管底滑道、管側超挖必須嚴格按照施工要求進行。

2.2.7 注漿系統

注漿系統也是頂管施工中的重要系統，由拌漿、注漿和管道組成。將注漿材料兌水，然后再進行攪拌即所謂的拌漿。注漿時需要嚴格控制注漿量和注漿的壓力，而這一功能由注漿泵來實現。管道分為兩種，即支管和總管，漿液的傳遞方向，是由總管到支管，進而到每個注漿孔，總管位于管道內的一側。土體的移動會受到注漿壓力的穩定性和大小的影響。注漿壓力過小，管道和周圍土體的間隙不能順利地被填補好，注漿效果不理想，不能形成泥漿套。注漿壓力過大，會導致地面隆起或者土體側向位移，對管道周圍土體造成擠壓。

如果注漿壓力的穩定性不好，就會擾動土體，使土體結構遭到破壞，甚至會導致沉降的發生，特別是施工后期的固結沉降。因此應控制好注漿的壓力，在不對地層造成嚴重擾動的前提下，使漿液能夠順利注入管段外壁。

3 結束語

頂管施工技術具有不妨礙交通、占地面積少、大大降低沿線拆遷的工作量、施工的過程控制相對嚴格以及經濟性較高等優點。相對于開槽埋管從社會效益與經濟效益上來講更具有優越性，另外一方面從切實做到保護環境考慮，頂管施工技術應該得到大力推廣。

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