王宏成，李從保 （安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088）

在以往的工程項(xiàng)目中，頂管技術(shù)是從未被關(guān)注和應(yīng)用過(guò)的，該項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)可以為市政給排水施工項(xiàng)目帶來(lái)諸多的好處和利益，一方面可以通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)鋪設(shè)管線，另一方面可以進(jìn)行地下管廊施工。尤其是需要相關(guān)的負(fù)責(zé)人員和施工人員予以特殊注意的工程環(huán)節(jié)，無(wú)論是某一工段還是管線，應(yīng)用頂管技術(shù)都不會(huì)對(duì)土體產(chǎn)生任何的影響，更不會(huì)威脅到上部結(jié)構(gòu)等。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，工程項(xiàng)目中鋪設(shè)管線的施工范圍涉及商業(yè)街和人口比例較大的鬧市區(qū)等，為了達(dá)到更好的施工效果，便需要靈活采用長(zhǎng)距離施工技術(shù)。本篇文章便是以此為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行研究和分析。

1 長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)在市政給排水施工中的原理和優(yōu)勢(shì)

1.1 原理

在施工項(xiàng)目中應(yīng)用長(zhǎng)距離頂管技術(shù)時(shí)，油缸會(huì)為施工提供動(dòng)力作用，在土壓平衡頂管機(jī)的輔助作用下，頂管機(jī)逐漸向前運(yùn)行，確保施工操作能夠順利進(jìn)行。管道被頂進(jìn)時(shí)，刀具不斷轉(zhuǎn)變方向，從而對(duì)土體進(jìn)行全方位的切削操作，避免產(chǎn)生任何的疏漏，切削操作完成之后，一部分經(jīng)由螺旋輸送機(jī)進(jìn)行傳輸，另一部分則送往土倉(cāng)內(nèi)部，此時(shí)的土體會(huì)受到或多或少的擠壓作用，最后的土體會(huì)具備土壓。在輸送土體時(shí)，相關(guān)的負(fù)責(zé)人員和操作人員應(yīng)當(dāng)清晰地掌握輸送機(jī)的功能特性，明確應(yīng)當(dāng)如何進(jìn)行操作才能最為充分地發(fā)揮出其最大的作用。如此這些便是管道基礎(chǔ)施工涉及的許多重要環(huán)節(jié)。之后，相關(guān)的施工人員應(yīng)當(dāng)通過(guò)恰當(dāng)?shù)姆椒ㄑ芯亢头治鐾临|(zhì)具備的特點(diǎn)，根據(jù)具體情況在刀盤(pán)和土倉(cāng)中添加特定的材料，具體包括粘土漿和清水等，如此，施工時(shí)的操作難度將會(huì)有一定程度的簡(jiǎn)化和降低，因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)操作模式下的沙土層是無(wú)法順利進(jìn)行施工的，而采用頂管技術(shù)便可以對(duì)此工程進(jìn)行有效地改造，使之變?yōu)槟酄钔?，這樣在施工過(guò)程中便不會(huì)產(chǎn)生任何的阻礙和影響，后續(xù)的施工操作也能夠順利進(jìn)行。操作人員應(yīng)當(dāng)注意，泥狀土具有較好的承受能力，不僅可以承受開(kāi)挖面的壓力，同時(shí)也可以承受地下水產(chǎn)生的壓力，所以刀盤(pán)面前部可以形成泥狀土，并且具有較高的穩(wěn)定性，尤其是泥狀土不會(huì)對(duì)隨時(shí)變化的環(huán)境產(chǎn)生過(guò)多的排斥性，也就是說(shuō)它的適應(yīng)性較強(qiáng)，所以施工人員在施工過(guò)程中，可以根據(jù)不同土層的實(shí)際情況分開(kāi)進(jìn)行操作。

圖1 頂管施工工藝示意圖

1.2 優(yōu)勢(shì)

近年來(lái)，城鎮(zhèn)化建設(shè)不斷推進(jìn)，國(guó)家相關(guān)部門(mén)對(duì)于污水處理和排放問(wèn)題的關(guān)注度和重視度日益增加，市政給排水工程由此被提上重要日程。但是，就目前的情況來(lái)看，許多城市在推進(jìn)該項(xiàng)工程的過(guò)程中，未能使實(shí)際施工及時(shí)跟上未來(lái)發(fā)展的步伐，究其本質(zhì)，原因在于現(xiàn)代化的施工需求日益增加，傳統(tǒng)的技術(shù)無(wú)法及時(shí)滿足。應(yīng)用長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)之后，我國(guó)市政給排水工程得到了較大程度地發(fā)展，具體來(lái)說(shuō)，該項(xiàng)技術(shù)具備的主要優(yōu)勢(shì)在于非開(kāi)挖頂管施工。此外，它具備較高的安全性，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)適應(yīng)多變的環(huán)境，并且該施工過(guò)程中不需要投入過(guò)多的成本費(fèi)用等。該項(xiàng)技術(shù)可以在開(kāi)挖程度較低，甚至是不開(kāi)挖時(shí)便能進(jìn)行很好地修復(fù)，所以工作量不會(huì)太多，也不會(huì)對(duì)周?chē)牡刭|(zhì)環(huán)境產(chǎn)生較多的不利影響，在傳統(tǒng)的施工方式下或許會(huì)遇到較多的障礙物，但是采用該項(xiàng)技術(shù)便不會(huì)產(chǎn)生這樣的問(wèn)題，所以，若要讓市政給排水工程建設(shè)得到良好地發(fā)展，就應(yīng)當(dāng)重視該項(xiàng)技術(shù)。

2 工程概況

圖2 頂管施工現(xiàn)場(chǎng)示意圖

該項(xiàng)工程是市區(qū)項(xiàng)目，其建設(shè)主要是為了處理城市產(chǎn)生的工業(yè)污水、生活廢水以及降雨量過(guò)多時(shí)無(wú)法及時(shí)排出的雨水，故而需要建立兩個(gè)處理體系：其一是污水處理體系；其二是雨水處理體系。污水管道分為上游和下游兩個(gè)部分，其中上游與第一標(biāo)段相連，下游與排水管總網(wǎng)相連。明挖段包括兩個(gè)部分：其一是人行道；其二是自行車(chē)道。這些都屬于非機(jī)動(dòng)車(chē)道，若是管線埋設(shè)的深度大于5m，或是管線埋設(shè)的位置在鬧市區(qū)，那么應(yīng)當(dāng)采用管道安裝的方式，并靈活應(yīng)用該項(xiàng)施工技術(shù)。因?yàn)樵擁?xiàng)目存在特殊之處，相關(guān)單位對(duì)于安全性和經(jīng)濟(jì)性也會(huì)提出較為嚴(yán)格的要求，綜合衡量之下，頂管方式是最為合適并且最具可行性的。

3 泥水平衡頂管施工介紹

3.1 施工前準(zhǔn)備

①施工操作開(kāi)始之前，相關(guān)的負(fù)責(zé)人員和操作人員應(yīng)當(dāng)按照相關(guān)的要求和標(biāo)準(zhǔn)，合理配置水電資源和線路，確保施工任務(wù)能夠順利且安全地進(jìn)行。具體來(lái)說(shuō)，變壓器的功率應(yīng)當(dāng)設(shè)定為200kW，水源需求應(yīng)當(dāng)采取就近原則，將機(jī)械設(shè)備放置在恰當(dāng)?shù)奈恢蒙?，避免?duì)施工過(guò)程產(chǎn)生阻礙，此外，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)當(dāng)全封閉。

②配備足夠的人力資源和物力資源，避免項(xiàng)目中斷。預(yù)留一定長(zhǎng)度的管線，至少應(yīng)當(dāng)有35m。

③建立測(cè)控網(wǎng)，實(shí)時(shí)控制較為重要的環(huán)節(jié)，并對(duì)其進(jìn)行復(fù)核。

3.2 井下準(zhǔn)備工作和井內(nèi)布置

該過(guò)程中可能會(huì)用到如下設(shè)備：鋼梯、油泵以及導(dǎo)軌等。具體來(lái)說(shuō)，頂管基座使用的材料為Q235B級(jí)鋼，安裝管線時(shí)應(yīng)當(dāng)首先進(jìn)行測(cè)量，然后予以定位，確保足夠的穩(wěn)定性。

3.3 管線運(yùn)輸

按照項(xiàng)目要求，經(jīng)過(guò)相關(guān)部門(mén)的車(chē)輛和管線安排，便能在最短的時(shí)間內(nèi)完成裝配工作。

3.4 管線頂進(jìn)施工

頂管的制作材料為成品鋼管，材料運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)，需要進(jìn)行檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)合格之后方可使用。掘進(jìn)設(shè)備也需要進(jìn)行位置調(diào)整和質(zhì)量檢測(cè)。

4 頂管施工遇到的問(wèn)題

4.1 土體變形與破壞問(wèn)題

施工時(shí)，土體會(huì)發(fā)生或多或少的變形，也會(huì)遭到一定程度的破壞，究其本質(zhì)，原因在于產(chǎn)生的擠壓作用，如此一來(lái)便會(huì)失去原本的平衡狀態(tài)，若是土體能夠承受的最大重量也無(wú)法達(dá)到應(yīng)力作用的大小時(shí)，土體便會(huì)被破壞。

4.2 周?chē)馏w環(huán)境破壞

施工時(shí)，可能會(huì)因?yàn)椴僮鞑划?dāng)或是其他方面的因素而發(fā)生超出范圍，或是方位有所偏差等現(xiàn)象，頂進(jìn)過(guò)程中，周邊土體可能會(huì)受到較大的頂管作用，這也會(huì)導(dǎo)致土體所受的作用有所變化，進(jìn)而產(chǎn)生變形或是位置改變等現(xiàn)象。

5 控制措施

5.1 管線頂進(jìn)與地面形變控制

從各個(gè)角度出發(fā)研究地層發(fā)生變形的原因可以得出，若是端頭地層有所損失，周?chē)耐馏w環(huán)境便會(huì)產(chǎn)生變形現(xiàn)象，甚至?xí)l(fā)生沉陷，除此之外，管道與土體之間存在著一定的摩擦阻力，會(huì)使地層發(fā)生變動(dòng)。故而在施工操作開(kāi)始之前，相關(guān)的負(fù)責(zé)人員和施工人員應(yīng)當(dāng)明確勘測(cè)報(bào)告中的相關(guān)指標(biāo)，據(jù)此來(lái)控制各種類(lèi)型土質(zhì)應(yīng)當(dāng)挖出的深度。若是想要使坡度較為平緩，可以采用控制偏差的方式，這樣也能夠避免對(duì)土體產(chǎn)生過(guò)多的不利影響。與此同時(shí)，施工人員也應(yīng)當(dāng)將頂管速度控制在合理的范圍之內(nèi)。

5.2 頂管進(jìn)接收

5.2.1 頂管機(jī)進(jìn)洞前洞口土體加固

考慮應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)之后的實(shí)際推進(jìn)情況，施工人員應(yīng)當(dāng)利用合適的機(jī)械設(shè)備來(lái)加固洞口部分的土體，這樣接收井中便不會(huì)掉入水泥。具體來(lái)說(shuō)，加固操作所采用的方法是灌漿，如此形成的土體往往具有較高的質(zhì)量，接收井中也不會(huì)有泥土進(jìn)入，后續(xù)的施工操作也不會(huì)因此而受到影響。

5.2.2 頂管過(guò)程中設(shè)備狀態(tài)復(fù)核測(cè)量

在采用頂管技術(shù)時(shí)，相關(guān)的負(fù)責(zé)人員和操作人員應(yīng)當(dāng)特別注意以下兩個(gè)方面的問(wèn)題：其一是管線應(yīng)當(dāng)鋪設(shè)在何種方位；其二是如何準(zhǔn)確，且有效地測(cè)量管線的進(jìn)程。只有完成好這兩項(xiàng)工作任務(wù)，頂管施工的質(zhì)量也就能夠達(dá)到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)和要求。具體來(lái)說(shuō)，測(cè)量人員需要特別注意以下三個(gè)位置：首先是頂進(jìn)樁頭；其次是出洞口；然后是進(jìn)洞口。必須嚴(yán)格遵循相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，不能出現(xiàn)任何的偏差。

5.2.3 沉井護(hù)壁的砌筑

為避免施工現(xiàn)場(chǎng)周?chē)耐馏w環(huán)境受到過(guò)多的不利影響，相關(guān)的操作人員應(yīng)當(dāng)首先采取恰當(dāng)?shù)姆桨复胧┍Ｗo(hù)井壁，避免影響其穩(wěn)定性。若是遇到質(zhì)量較差且不易進(jìn)行施工的土體，應(yīng)當(dāng)采取一邊開(kāi)鑿一邊砌筑磚墻的方式。

5.2.4 頂管機(jī)進(jìn)的接收

在接收頂管機(jī)進(jìn)時(shí)，施工人員應(yīng)當(dāng)控制好行進(jìn)的速度，使得頂管能夠連續(xù)運(yùn)行，避免留出過(guò)長(zhǎng)的時(shí)間差，這樣便不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的水土流失現(xiàn)象。全部進(jìn)洞之后，應(yīng)當(dāng)在最短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行分離和接頭操作，確保最終完工的質(zhì)量能夠盡可能地達(dá)到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)和要求。

5.3 復(fù)雜地質(zhì)條件下頂管?chē)姖{處理

若是施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件不利于操作，常見(jiàn)的情況包括土質(zhì)液化或是土體產(chǎn)生的摩擦作用較為明顯等，那么在頂進(jìn)施工時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)較大的難度，遇到這種現(xiàn)象時(shí)，相關(guān)的負(fù)責(zé)人員和操作人員可以考慮采用機(jī)頭刀盤(pán)，這種刀盤(pán)的半徑往往較大，可以有效弱化施工過(guò)程中受到的摩擦作用，從而避免對(duì)周?chē)馏w環(huán)境產(chǎn)生過(guò)多的擾動(dòng)。

6 結(jié)論

頂管施工技術(shù)相比而言具有先進(jìn)性，能夠很好地改善現(xiàn)代給排水工程項(xiàng)目的完工質(zhì)量，文章以某一具體實(shí)例為切入點(diǎn)展開(kāi)研究和探討，分析了應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)之后是否會(huì)對(duì)土體產(chǎn)生較大的影響，以及是否會(huì)危害到施工現(xiàn)場(chǎng)周?chē)耐馏w環(huán)境等，在此基礎(chǔ)上提出應(yīng)當(dāng)采取怎樣的措施和方案才能更好地解決問(wèn)題。希望相關(guān)研究成果，能夠?yàn)橹箝L(zhǎng)距離施工技術(shù)在實(shí)際工程項(xiàng)目中的應(yīng)用、操作，提供有價(jià)值的信息。