蔣 奇

（中國市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司， 湖北 武漢 430010）

市政給排水的定義是，涉及給水、排水、處理污水等領(lǐng)域，從而為城市解決基礎(chǔ)難題。我國的城市給排水系統(tǒng)建設(shè)與傳統(tǒng)的施工方式存在很大的差異，現(xiàn)在的系統(tǒng)建設(shè)更多的顯現(xiàn)出規(guī)模大、建設(shè)難度大的特點(diǎn)，而過去往往是在施工地大面積開挖，在此基礎(chǔ)上，會對生產(chǎn)生活和公共交通產(chǎn)生重大的影響。將非開挖頂管施工技術(shù)廣發(fā)應(yīng)用于市政給排水之中，能最大限度的解決這些難題。

1 非開挖頂管施工技術(shù)特征及應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 特征

非開挖頂管施工技術(shù)的定義是，在開挖工作井或接收井時，以不開挖或少開挖的方式，鋪設(shè)地下管道的施工技術(shù)。非開挖頂管施工技術(shù)能通過開挖較小面積的施工面，實(shí)現(xiàn)管線的更換、鋪設(shè)和維修，這也是其結(jié)合非開挖技術(shù)、頂管施工技術(shù)優(yōu)勢的體現(xiàn)。非開發(fā)頂管技術(shù)能實(shí)現(xiàn)多種管道的良好應(yīng)用，包括綜合管道、給水管道、燃?xì)夤艿?、排污管道以及通信管道等，通常為?～4d/100m施工速度、φ350～φ4000的管徑范圍。[1]

1.2 應(yīng)用優(yōu)勢

傳統(tǒng)的給排水施工為了進(jìn)行大面積的開挖，會在道路周圍設(shè)置路障，屏蔽周圍行人，以保證施工條件和路上行人的安全。這種開挖方式有很多的弊端，尤其是我國社會迅速發(fā)展、人口越來越多的許多城市內(nèi)，常常會造成嚴(yán)重的交通和安全事故。與此同時，地表會因?yàn)楦哳l率、長時間的開挖，導(dǎo)致內(nèi)里結(jié)構(gòu)受損，長久的施工造成不可修復(fù)的后果，而采取施工技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢，能產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)和社會收益，也會使得作業(yè)不受氣候、環(huán)境等的影響，同時也能最大限度的縮短工期、減少噪音、粉塵和道路占用，解決開挖過程中灰塵、污水多的弊病，不受河流、地下管線、鐵路等的限制，順利完成在深度低下管道鋪設(shè)道路的目的。同時，其也具有適用范圍廣、方向可控、精度高等優(yōu)點(diǎn)。市政看重其對地面干擾小的優(yōu)勢，而將其廣泛應(yīng)用于給排水施工過程中。同時該技術(shù)對沿線交通和環(huán)境的影響也較小，能通過高壓液壓千斤頂，以工作井的方式，不需要開挖或穿越管線，放置鋼質(zhì)管道，從而實(shí)現(xiàn)施工目的。

2 市政給排水非開挖頂管施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 前期準(zhǔn)備

2.1.1 科學(xué)選擇頂進(jìn)管

只有前期做好施工準(zhǔn)備，后續(xù)的施工安全才能得到有效的保障。利用非開挖頂管施工技術(shù)，在選擇頂進(jìn)管方面要格外注意，結(jié)合實(shí)際需求選擇合適的設(shè)備。通常來說，在不考慮抗腐蝕性的影響，可以鋼筋土管作為首選，以鋼筋混凝土的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)定進(jìn)行選擇，做好計(jì)算。施工人員需按照實(shí)際需求和工程的特點(diǎn)進(jìn)行選擇和考慮，舉個例子，假如按照鋼筋混凝土頂管的外徑進(jìn)行施工，就要按照其能承受的壓力進(jìn)行考慮。在市政實(shí)際施工中，往往頂進(jìn)管的內(nèi)徑是在500mm范圍之內(nèi)，這是由于其往往采取非開挖頂管技術(shù)和人工相互結(jié)合的方式進(jìn)行給排水工程施工。市政給排水工程建設(shè)中，非開挖頂管的頂進(jìn)管長度會直接影響相關(guān)的質(zhì)量好壞和經(jīng)濟(jì)收益的大小，尤其是鋼筋混凝土的頂進(jìn)管。[2]在設(shè)計(jì)時，往往這類頂進(jìn)管能達(dá)到要求，具備相關(guān)的經(jīng)濟(jì)效益，但是實(shí)際操作中，往往不盡如人意，可能出現(xiàn)偏差。為了避免這種問題的消極影響，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)在施工之前，精準(zhǔn)按照鋼筋混凝土頂進(jìn)管的長度和管徑確定需要的管道，這樣也能最大限度的降低成本浪費(fèi)，同時也能保證工程的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。

2.1.2 科學(xué)選擇頂管機(jī)

地下水位以上和低下通常會選擇不同的頂管機(jī)，水位以上會選擇敞開類頂管機(jī)，類似機(jī)械式頂管機(jī)、擠壓式頂管機(jī)、人工挖掘頂管機(jī)等，而水位以下則選擇平衡類頂管機(jī)，類似土壓平衡式頂管機(jī)、泥水平衡式頂管機(jī)、氣壓平衡式頂管機(jī)等。同時要充分考慮土層的特點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)在選擇頂管設(shè)備時，充分考慮其的安全性和效率性。在選擇主頂油缸時，要考慮頂進(jìn)管的承受能力，精準(zhǔn)計(jì)算其機(jī)頭迎面阻力、管道表面摩擦阻力、頂進(jìn)貫入阻力、管材自重、管道上垂直水平側(cè)壓力等，最終得到頂進(jìn)的總阻力，并將其與頂管允許頂力進(jìn)行對比。再者，要確保工作井、接收井的施工的安全和穩(wěn)定，提前做好周圍土體加固、安全防護(hù)、安全檢測工作。為了確保設(shè)備能安全有效的運(yùn)轉(zhuǎn)，還應(yīng)當(dāng)在選擇好頂進(jìn)管后，在工作井內(nèi)安裝好機(jī)頭、千斤頂、頂鐵、軌道、油泵、出泥設(shè)備、送風(fēng)設(shè)備、后座、測量設(shè)備、排水設(shè)備、供電系統(tǒng)、起重設(shè)備、控制系統(tǒng)等。[3]

2.2 非開挖頂管施工技術(shù)要點(diǎn)

舉個例子，在某市政給排水工程施工中，綜合考慮交通和環(huán)境方面的要求后，以開挖頂管施工技術(shù)的應(yīng)用，來完成管道施工作業(yè)，并取得較好的效果?，F(xiàn)以相應(yīng)施工數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，具體分析應(yīng)用該技術(shù)的重點(diǎn)。非開挖頂管施工技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 非開挖頂管施工技術(shù)參數(shù)

2.2.1 頂管穿墻技術(shù)

為了提高施工的效率，使穿墻管道在抗水土方面具有良好的表現(xiàn)，在打開穿墻悶板時，需要將保障工具管放置在作業(yè)井外面。頂管穿墻技術(shù)是在把所有的穿墻悶板和工具管放置到井外并安裝合適的穿墻止水設(shè)備等。通常來說，是用合適的粘土填充到穿墻管道里，例如采用經(jīng)夯實(shí)的黃粘土和低強(qiáng)度的水泥粘土，并用頂進(jìn)管堵住中間的縫隙，從而達(dá)到止水的目的。[4]再之后，對穿墻管外側(cè)注漿使其凝固，而后再穿墻，如果在此過程中出現(xiàn)任何問題，需要及時有效的解決。然后，在悶板被開啟后，要同時進(jìn)行工作管的推進(jìn)和止水工作，在此要格外注意選擇好的止水板環(huán)，通常是選擇拉伸性和耐磨性好的材料，并依靠管道把其頂入提前安裝好的橡膠板，從而達(dá)到最終止水的目的。

2.2.2 頂管出洞技術(shù)

施工人員在保質(zhì)保量的完成頂管穿墻工作之后，要按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，進(jìn)行頂管進(jìn)出洞施工作業(yè)，該項(xiàng)施工作業(yè)在整個非開挖頂管作業(yè)中具備重要的地位?，F(xiàn)場工作人員在市政給排水施工過程中接觸到這一環(huán)節(jié)時，要在磚封門前，及時將前期所準(zhǔn)備的鋼板樁均勻鋪設(shè)好，在這種情況下，通常能使施工的安全性能更好、效率更高，可避免施工可能出現(xiàn)塌方的問題，從而推進(jìn)頂管出動作業(yè)順利的完成。施工人員要趕在頂管機(jī)出洞前，將磚封門及時拆掉，然后及時推進(jìn)頂管機(jī)沿著鋼封門前行，如果二者距離在50 ～100mm 之間時，要全部拆掉前期安裝的一排鋼板樁，并按照一側(cè)向另一側(cè)的順序出洞，這樣才能避免水分的滲入，確保止水環(huán)在洞口周圍真正發(fā)揮應(yīng)有的作用。當(dāng)該項(xiàng)作業(yè)完成后，施工人員需按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，規(guī)范化操作和管理頂管機(jī)的運(yùn)作，從而確保頂進(jìn)方向按照預(yù)期進(jìn)行，防止出現(xiàn)操作不當(dāng)?shù)葐栴}。

2.2.3 注漿施工技術(shù)

注漿作業(yè)的功能主要是為了消除空隙，尤其是管線周圍的空隙，從而確保管線的壽命。注漿作業(yè)的質(zhì)量把控對整個排水管道施工質(zhì)量具有非常重要的作用。非開挖管定技術(shù)重要的一環(huán)便是注漿減阻，能確保整個施工的質(zhì)量，但如果碰到特殊情況時，諸如管線線路過長、管道直徑和預(yù)先規(guī)定的要求不相符合等，則會給管道填埋帶來很大的技術(shù)方面的難題，更嚴(yán)重的會出現(xiàn)上層土方塌陷事故等，因此，在對市政給排水項(xiàng)目進(jìn)行施工時，首先要按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的注漿材料，這些材料必須要嚴(yán)格符合國家的要求，為了確保泥漿的穩(wěn)定性和粘性，要采取主要材質(zhì)為聚合物強(qiáng)化型的，然后再把總量不超過2%的優(yōu)質(zhì)的膨潤土加入泥漿中，這樣才能確保泥漿的穩(wěn)定性和粘性。[5]隨后，施工人員可通過打穿三個注漿孔的方式完成注漿測操作，泵送出口的壓力需要進(jìn)行嚴(yán)格的檢測，并保持在有效的范圍內(nèi)，通常注漿壓力為105-130Pa 之間，這樣才能使得注漿施工能最大程度的減少空氣阻力，使注漿作用發(fā)揮到最大化。

2.3 頂管測量與偏差校正技術(shù)

頂管測量工作包括頂管中線樁測設(shè)、工作坑內(nèi)高程控制、導(dǎo)軌安裝測量、頂進(jìn)中管道中線及高程測量等，其構(gòu)成頂管工作的全過程。首節(jié)頂進(jìn)每200mm～300mm 測一次，正常頂進(jìn)每0.5m～1.0m 測一次，校正時每頂進(jìn)一鎬測一次，這也體現(xiàn)出頂進(jìn)中管道中線及高程測量頻次高重要地位。在校正中互相嚴(yán)格配合是十分必要的，頂管校正技術(shù)是一項(xiàng)偏差糾正的作業(yè)，可能受土層性質(zhì)、頂進(jìn)力度、管道連接方式等因素的影響，會使得頂管中線出現(xiàn)偏離20mm左右的問題，然后進(jìn)行校正。通常會采取挖土校正法、強(qiáng)制校正法、工具管校正法、主壓千斤頂校正法等進(jìn)行糾正。在第一節(jié)作業(yè)時，除了對長度進(jìn)行合理選定，確保管材質(zhì)量和頂進(jìn)精準(zhǔn)度，同時要做到勤頂勤測勤糾、盡量小角度糾、動態(tài)及時糾。如果出現(xiàn)不正常的頂管中線時，要嚴(yán)格監(jiān)測，以實(shí)時測量以及定位等方式進(jìn)行處理，校驗(yàn)調(diào)整出現(xiàn)的偏差，盡可能把誤差控制在50mm 以內(nèi)，從而確保管線敷設(shè)質(zhì)量和施工的安全性、效率性。

2.4 管道試壓技術(shù)

在完成給水管道的頂進(jìn)作業(yè)后，要及時檢測所有的管道水壓，在進(jìn)行隱蔽處理之前，要及時對鋪設(shè)和安裝的給水管道做單項(xiàng)水壓測試，對所有安裝完畢的給水管道進(jìn)行綜合水壓檢測。通過把所有的空氣排出，然后加水進(jìn)行加壓，當(dāng)壓力達(dá)到規(guī)定的程度后再停止加壓，從而能有效檢查管道是否存在滲漏的問題。當(dāng)各個接口與閥門處沒有發(fā)現(xiàn)滲漏問題并達(dá)到規(guī)定的時間，可觀察當(dāng)壓力排出時會出現(xiàn)的情況，以壓力增大和降低的方式，來檢測管道安裝是否達(dá)到預(yù)期目的。給水管道的試驗(yàn)壓力通常是工作壓力的1.5倍，在0.6MPa以內(nèi)，不論何種材質(zhì)的給水管道在水壓測試時都能適用。且不同管道持續(xù)時間的要求也不一致，金屬與復(fù)合管一般為10min，塑料管一般為1h。

3 非開挖頂管施工技術(shù)注意事項(xiàng)

融變泥漿的選擇也很重要，選擇合適的泥漿通常能有效減少土層和管道間的摩擦力，減少地面坍塌的可能性。非開挖頂管施工技術(shù)雖然應(yīng)用比較廣泛，但其實(shí)適用的時間并沒有多久，因此不能盲目使用，要綜合考慮其科學(xué)性、有效性，同時關(guān)注其施工期限，對于施工中出現(xiàn)的各種問題要及時發(fā)現(xiàn)和解決，在施工過程中，施工人員的整體施工水平也有很大的影響，要注重提高非開挖技術(shù)在實(shí)際中的操作能力。要在施工時嚴(yán)格按照市政部門所要求的的施工標(biāo)準(zhǔn)和要求完成施工作業(yè)，從而保證整個施工能按照要求及時完成。同時，要嚴(yán)格按照施工方案部署施工步驟，同時方案要綜合考慮非開挖頂管施工技術(shù)可能出現(xiàn)的各種問題和意外情況，并制定各種應(yīng)急預(yù)案，這樣才能及時應(yīng)對各種問題，確保工程能順利完成。

4 結(jié)語

市政給排水工程建設(shè)中，采取非開挖頂管施工技術(shù)具有無可比擬的優(yōu)越性，尤其是提高工程效率、保證施工質(zhì)量，降低對環(huán)境和交通方面的影響等方面，能發(fā)揮積極的作用。為了能使該技術(shù)的優(yōu)勢持續(xù)有效的發(fā)揮，應(yīng)當(dāng)有目的、有節(jié)奏的對其優(yōu)勢進(jìn)行開挖，同時要加大對其應(yīng)用和熟悉程度，這樣才能避免各類問題的出現(xiàn)，同時保證市政給排水工程建設(shè)能按照預(yù)定計(jì)劃順利完成。