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隨著城市化建設(shè)進程的不斷深化，我國城市基礎(chǔ)工程體系建設(shè)不斷完備。其中，市政管網(wǎng)是城市基礎(chǔ)工程體系中的重要組成部分，實際建設(shè)過程中涉及層面也較為廣泛，對工程施工技術(shù)提出更高的要求。考慮到給排水工程施工過程中不可避免地阻礙周邊交通順暢度，要求技術(shù)領(lǐng)域結(jié)合工程實踐以及相關(guān)理論提出頂管施工技術(shù)，其實際應(yīng)用中可以有效降低工程開挖量，還可以大幅降低施工用地，避免對周邊環(huán)境造成較大影響，兼顧提升施工效率與質(zhì)量的雙重要求。
１頂管施工技術(shù)概述
從技術(shù)層面分析，頂管施工技術(shù)在實際應(yīng)用過程中主要是利用專業(yè)化頂管機械，依照坡道要求對施工管道進行相應(yīng)處理，并推動其進入地下，使管道在地下形成交叉性管網(wǎng)體系。該技術(shù)也被稱之為非開挖管道敷設(shè)技術(shù)，其實際應(yīng)用過程中體現(xiàn)出如下優(yōu)點：其一，管道工程施工過程中無需開挖作業(yè)環(huán)節(jié)，極大地降低施工人員工作量，同時也可以避免破壞周邊植被與土地資源；其二，該技術(shù)可以有效應(yīng)用在需貫穿地面建筑或管道工程的鋪設(shè)、維修施工之中；其三，相較于傳統(tǒng)開挖敷設(shè)施工，頂管施工技術(shù)在實際應(yīng)用中所需時間更短、工程成本更低；其四，頂管施工技術(shù)在實際應(yīng)用過程中可以有效達成降低污染、保護環(huán)境目標［１］。
２給排水工程中頂管技術(shù)應(yīng)用特點
２．１對周邊環(huán)境影響較小
頂管施工技術(shù)在實際應(yīng)用過程中無需對施工區(qū)域的原有土層結(jié)構(gòu)進行改變，也不需要進行開挖溝槽施工，在作業(yè)施工中所產(chǎn)生灰塵與噪聲量相對較少，也不會對周邊建筑以及地下管線的正常使用造成影響［２－３］。
２．２施工過程無需開挖地面
頂管技術(shù)也被稱之為溝槽非開挖技術(shù)，其實際作業(yè)過程中需要溝槽開挖流程，既能節(jié)約施工時間，也還能提升施工效率。該技術(shù)在實際應(yīng)用中不會影響施工區(qū)域交通通行，也無需對地面建筑進行拆遷處理，可以直接穿越土層進行施工，有效降低了施工成本。２．３施工面點型分布特色相較于頂管施工技術(shù)，傳統(tǒng)挖槽埋管施工技術(shù)為線性施工，其所需施工面積較大，作業(yè)過程對周邊環(huán)境影響較大，社會效益不理想。頂管施工技術(shù)施工面由線型轉(zhuǎn)為點型，有效彌補了傳統(tǒng)埋管施工技術(shù)的缺陷，降低了工程占地面積，在緩解我國土地資源緊張局面方面具有重要作用［４］。
３施工材料
技術(shù)人員在實際選擇頂管施工技術(shù)所需漿材過程中，應(yīng)依照國家現(xiàn)行標準對膨潤土、粉煤灰、純堿等進行檢驗。頂管施工作業(yè)所需的鋼管厚度、接頭等按實際需要的承載力進行設(shè)計，鋼筋混凝土管材必須滿足下列技術(shù)規(guī)范：１）在堿環(huán)境下使用非活性骨料，其最大堿量應(yīng)符合ＣＥＣＳ５３—９３混凝土堿含量限值標準。２）摻入混凝土添加劑時，必須滿足ＧＢ５０１１９—２０１３混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范中的有關(guān)要求。３）鋼筋的選擇：ＨＰＢ２３５，ＨＲＢ３３５，ＨＲＢ４００，優(yōu)先選擇變形鋼筋。４）混凝土和鋼筋力學(xué)性能指標，按照ＧＢ５００１０—２０１０混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（２０１０）中有關(guān)規(guī)定進行。５）根據(jù)施工情況及吊裝能力，確定鋼筋混凝土頂管接頭的長度。
４頂管施工工藝流程及操作要點
施工中應(yīng)準確掌握各個工序要點，在進行頂管施工之前，必須結(jié)合工程的具體條件及周邊的條件，制訂科學(xué)的頂進施工方法，比如測量、鋪設(shè)導(dǎo)軌等，在隨后的工程中對頂管頂入的強度和剛性進行合理的計算，以確保工程的正常進行［５］。注漿環(huán)節(jié)是頂管施工中要注意的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它是頂管中長距離頂進的必要條件，注漿材料性能直接對中長距頂進施工質(zhì)量造成影響。注漿過程中必須依據(jù)前期的觀測資料，合理地調(diào)節(jié)頂管機的土壓、減阻泥漿注漿量、推進率等施工參數(shù)，確保注漿過程能有效地控制地表變形。機械頂管施工是一種綜合性很高的機械化施工技術(shù)，必須保證施工工藝，最大限度地保障施工安全，具體工藝流程如圖１所示。
５施工操作要點
５．１頂管施工技術(shù)實際操作要點
１）工作井施工環(huán)節(jié)。此環(huán)節(jié)作業(yè)中應(yīng)采用兩次澆筑成型技術(shù)，其中上部混凝土井壁澆筑作業(yè)應(yīng)在刃腳混凝土強度達到預(yù)訂標準的７０％后進行，實際澆筑施工過程中應(yīng)連續(xù)進行，避免井壁中出現(xiàn)施工縫。下沉作業(yè)過程中應(yīng)確保沉井始終保持垂直狀態(tài)，施工單位應(yīng)注意依據(jù)地質(zhì)情況選擇滿足實際施工需求以及質(zhì)量需求的施工技術(shù)。取土下沉作業(yè)過程中，施工技術(shù)人員應(yīng)對整個施工流程進行嚴密觀測，在出現(xiàn)下沉困難情況下及時采取相應(yīng)處置手段，確保沉井作業(yè)有序開展［６］。２）后靠墻施工環(huán)節(jié)。施工單位在實際作業(yè)過程中應(yīng)注意，采用強度為Ｃ３０的混凝土材料，當(dāng)混凝土強度達到預(yù)計標注的７５％后方可進行后續(xù)頂進施工。３）頂管設(shè)備選擇及安裝環(huán)節(jié)。施工單位在實際開展頂管施工技術(shù)過程中，應(yīng)充分認識到頂管機頭選型、設(shè)備規(guī)格、型號以及數(shù)量對整個工程質(zhì)量的影響，技術(shù)人員工作中應(yīng)依據(jù)工程實際要求開展設(shè)備選型設(shè)計工作。工作井井內(nèi)設(shè)置主要涵蓋后靠背、導(dǎo)軌、主頂油缸等，同時還包括連至井外的循環(huán)系統(tǒng)以及泥漿排除管道，技術(shù)人員在境內(nèi)設(shè)備布局設(shè)計過程中應(yīng)避免其影響混凝土管吊裝作業(yè)。４）機頭穿墻出洞作業(yè)。此環(huán)節(jié)作業(yè)重點主要涵蓋以下幾方面：其一，洞門止水裝置安裝環(huán)節(jié)。施工單位應(yīng)在頂進施工設(shè)定方向前坑內(nèi)澆筑混凝土配比合理的前止水墻，隨后在墻上預(yù)留孔洞位置安裝橡膠材質(zhì)的止水圈。其具體構(gòu)造如圖２所示。除此以外，在作業(yè)中還應(yīng)該對此環(huán)節(jié)施工的封門拔除作業(yè)進行重點關(guān)注，確保頂管高效有序出洞，避免因土體流塑性產(chǎn)生塌方事故。螺栓預(yù)埋圖2洞門止水墻５）預(yù)制管進場及吊裝作業(yè)環(huán)節(jié)。頂管施工作業(yè)所需管道均為工廠預(yù)制產(chǎn)品，施工單位在接收管道后應(yīng)確保其堆放的穩(wěn)定性，應(yīng)該與工作井保持安全距離，避免對其他作業(yè)環(huán)節(jié)造成阻礙。６）頂進作業(yè)環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)需注意的關(guān)鍵點主要涵蓋頂進方法選擇以及頂管段單元長度測算、中繼段劃分以及減阻手段、頂進方向控制方案等［７］。
５．２正常頂進作業(yè)主流程
其一，施工準備階段中，應(yīng)開展測量放樣工作；其二，頂進設(shè)備安裝作業(yè)階段中，應(yīng)開展的工作主要包括現(xiàn)場平面布置、起重設(shè)備及注漿設(shè)備安裝、注漿材料配置等；其三，掘進機就位階段，應(yīng)首先對設(shè)備性能進行調(diào)試，隨后將其安置于工作井中；其四，掘進機進洞階段，應(yīng)及時開展破洞口磚封門、主頂油缸推進、拔除井門鋼封口以及出泥準備作業(yè)；其五，管道頂進作業(yè)階段，應(yīng)及時開展頂進糾偏、觸變泥漿壓柱、頂進操作控制以及頂級出泥作業(yè)；其六，鋼管焊接階段，應(yīng)對焊縫接口部分進行檢驗。在中繼站設(shè)計工作中，中繼站的設(shè)定取決于總的頂力，中繼環(huán)設(shè)計應(yīng)滿足下列任一條件：１）當(dāng)總的頂力比主頂液壓機構(gòu)大時；２）當(dāng)軸向壓力總管道所容許時；３）當(dāng)總的支承力比和最大的承載力和最大的承載力時。在實際工程中，管節(jié)外壁及周邊土的摩擦力應(yīng)該由頂板施工所得資料來計算，合理調(diào)整轉(zhuǎn)接間隔，盡量降低轉(zhuǎn)接間隔，確保頂進過程的順利進行。在減阻措施設(shè)計方面，刀具管的阻力主要有刀具管的正壓力、管壁摩擦、刀具管的氣、水壓力，應(yīng)通過采用注漿技術(shù)，在巖體與巖體之間形成一層泥漿護層以減少巖層的摩擦力，從而減少巖層的巖層［８］。在方向控制方案設(shè)計中，施工單位應(yīng)確保方案滿足如下要求：其一，在頂板施工中，為了確保整個頂進軸線的一致性，應(yīng)采用連接三角法進行周期性的復(fù)測；其二，為更好的解決測量用的時間問題，應(yīng)盡量減少測量站的數(shù)量。在鉆進結(jié)束后，如果遇到流沙、砂石等或沖頂發(fā)生超掘情況時，則替換采用注漿技術(shù)，對不良巖層進行置換注漿。
６頂管施工質(zhì)量控制措施
６．１頂管施工風(fēng)險后果
頂管施工技術(shù)實際操作過程中涉及的要點主要涵蓋以下幾方面：１）在實際頂管工程中，質(zhì)量控制風(fēng)險引發(fā)的后果會對長距離頂管的施工工期造成直接影響，若因質(zhì)量問題導(dǎo)致工期延長，將造成工期延誤和額外成本投入。２）如遇突發(fā)狀況，或受其他原因影響，必須進行應(yīng)急挖掘，則會造成相應(yīng)的應(yīng)急挖掘成本。３）在頂管工程中，設(shè)備損壞是項目的首要危險結(jié)果，它的危害主要表現(xiàn)在設(shè)備的維修、更換等需要耗費額外成本，同時性能受損設(shè)備也無法達成預(yù)期施工效果。４）在人為因素影響下，由于工程建設(shè)中的施工人員和技術(shù)工人失誤而導(dǎo)致管線軸線或高程發(fā)生較大的偏離，造成了工程風(fēng)險的后果，進而產(chǎn)生了一大批消極的后果。
６．２頂管施工質(zhì)量控制標準
從技術(shù)角度分析，頂管施工技術(shù)作為一種非開挖技術(shù)，在實際應(yīng)用中具有施工效率高、對周邊環(huán)境破壞小、社會效益及經(jīng)濟效益顯著等方面的優(yōu)勢，這就使得該技術(shù)受到施工領(lǐng)域內(nèi)的廣泛認可與應(yīng)用，同時施工領(lǐng)域內(nèi)也針對頂管施工質(zhì)量控制要點進行深入研究，具體內(nèi)容涵蓋以下幾方面：第一，相關(guān)標準規(guī)范方面。現(xiàn)階段頂管施工技術(shù)應(yīng)用主要依托于如下規(guī)章標準：ＧＢ５００１０—２０１０混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范、ＧＢ／Ｔ５０１０７—２０１０混凝土強度檢驗評定標準、ＧＢ５０２６８—２００８給排水管道工程施工及驗收規(guī)范等。第二，施工領(lǐng)域內(nèi)對頂管作業(yè)允許偏差進行科學(xué)設(shè)定，具體如表１所示。
６．３質(zhì)量控制手段
６．３．１頂進壓力控制
在頂板作業(yè)中，應(yīng)注意實時測量并及時糾偏。針對不同的地質(zhì)情況應(yīng)選用適當(dāng)?shù)你@井液，以達到“同量、及時、足量”的目的。在施工前期，要對有關(guān)工程設(shè)備進行全面的檢測，確保設(shè)備在施工過程中正常運行。在頂進施工中，如果出現(xiàn)頂力過大應(yīng)立即停止作業(yè)，查找出問題并改進措施。
６．３．２頂管機的轉(zhuǎn)動
控制頂管機轉(zhuǎn)動的最佳方式是在機頭放置廢鋼等配重，并使其與頂管轉(zhuǎn)動方向相反；另一種方式是將頂管頭的刀片轉(zhuǎn)動方向與機身的轉(zhuǎn)動方向相反［９］。
６．３．３崩鐵問題控制
在頂入時，應(yīng)密切關(guān)注壓力計指示器的變化，特別是在頂入后期，要認真地檢查頂鐵的安裝狀況，觀察其表面有無剝落，垂直頂鐵有無外拱，如發(fā)現(xiàn)上述兩種情形，應(yīng)立即停止頂入作業(yè)。采用相應(yīng)的工藝措施，以減小頂鐵的縱向長度，防止塌陷事故的發(fā)生。
６．３．４背板斷裂的控制
背板施工中應(yīng)按照要求進行反方向的固定，并在完成后檢查其垂直。頂入過程中，如果出現(xiàn)頂板轉(zhuǎn)速急劇增加時，必須立即停止施工，查明原因并對其進行相應(yīng)處置。
６．３．５防治地表塌陷
１）充填的砂土。利用回填方法快速填滿土壤中的空隙，填補因土壤流失而產(chǎn)生的裂縫，并在回填時加入適量水分，以加速黃沙的擴散。２）灌漿補強。對于較大的沉陷區(qū)，采用局部注漿加固，在頂管上方３ｃｍ處進行加固。注漿物料選用水泥－水玻璃漿料，灌漿時的注漿壓力為０．２５ＭＰａ～０．６ＭＰａ，注漿速度為３０Ｌ／ｍｉｎ，灌漿工序從深淺到不間斷，每次均為０．３ｍ。注漿作業(yè)要按照規(guī)定的深度進行鉆孔，隨即注入密封的泥漿，再將塑料單向閥管插入到設(shè)計深度；當(dāng)封口泥漿固化后，將雙向密封的芯管插入塑料閥門內(nèi)，然后進行灌漿。注漿前應(yīng)對相關(guān)材料、設(shè)備和輔助設(shè)備進行檢查，確保水電的正常運行，注漿后不能隨意中斷。
７結(jié)語
頂管施工技術(shù)在道路給排水工程施工過程中得到廣泛認可與應(yīng)用，其實際應(yīng)用過程中可以顯著提升施工效率并取得較好的社會、經(jīng)濟效益。本文針對頂管施工技術(shù)在道路給排水工程中的應(yīng)用要點進行了研究，對其質(zhì)量策略進行了闡述，為提升城市道路的給排水工程質(zhì)量提供有力保障。
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作者:聞衍 單位:紹興柯橋排水有限公司