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【摘要】城市地面環境擁堵，地下管線眾多，施工質量要求也日漸提高，使得小口徑排水管道的施工成為城市市政工程建設中的難點。文中通過對城市排水工程施工中常用的幾種工法的優缺點對比分析與工程實例表明，微型頂管工藝具備施工條件靈活、施工速度快、管道敷設精度高、環境影響小等突出特點，為城市小口徑雨、污水管道工程的建設提供了一種新的設計思路與施工方案。微型頂管工藝實現了頂管技術在小管徑排水管道施工上的應用，克服了同類小管徑管道施工工藝的諸多弊端，值得推廣使用。

【關鍵詞】排水工程；微型頂管工藝；地箭式工法

0引言

近年來，城市現代化及各項基礎設施建設迅猛發展。但雨季城市內澇事件仍層出不窮，對城市居民的日常生活和工作造成極大影響。因此，國家對城市雨、污水管網的建設加大了力度。在施工場地及經濟條件允許的情況下，明挖法是城市管道工程建設的主要施工方法[1]。但是，在實際工程中，難免遇到施工場地狹小，地下管線錯綜復雜，穿越河流等無法實現明挖的情況，新建管道需采用非開挖法敷設。非開挖法相比于開槽埋管更有利于對既有管線及地面建（構）筑物的保護。在不斷實踐中發現，常規泥水平衡、土壓平衡頂管和水平定向鉆等施工工藝暴露出的問題與局限性已無法滿足設計要求[2]。文中結合寶山區泰和污水廠周邊配套管網建設中鐵城路（江楊北路-鐵誼路）段污水管道新建工程，詳細介紹了微型頂管工法的施工流程、關鍵技術，并分析了該工法的優缺點，為以后的工程建設提供參考。

1工程概況

1.1項目簡介

鐵城路-共富路（泰聯路~江楊北路）污水管道新建工程位于上海市寶山區，江楊北路和蕰川路之間，設計于道路中心線北側敷設一根污水管道。其中，江楊北路~鐵誼路段設計污水管管徑為φ600mm，長度約345m，管內底埋深在3.50~4.00m之間。道路周邊地形較為平坦，工程范圍內分布有上水、電纜、電力、雨水等各類市政管線。

1.2地質條件及水文條件

該工程20m深度范圍內土層均為第四系松散沉積物，主要由飽和粘性土及粉性土組成，由上至下依次為：①1-1雜填土、①1-2素填土、①2浜土、②1灰黃~褐黃色粉質粘土、②3灰色砂質粉土、③灰色淤泥質粉質粘土、④灰色淤泥質粘土、⑤1灰色粘土。其中，②3灰色砂質粉土為主要的潛水含水層。地下水穩定水位埋深為0.40~1.30m。

2施工工藝

目前，各類地下非開挖施工工藝存在不同因素的條件限制，如管徑、土層土質、工作空間等。因而，管道的敷設需結合場地周邊環境、現狀管線分布情況、地質條件、經濟條件以及施工工期等多方面因素擇優選取。通常小口徑排水管道的敷設，可考慮開槽埋管法、水平定向鉆（拖拉管）法及近幾年新興的微型頂管法。

2.1開槽埋管法

開槽埋管一般是根據管道埋深及地質條件選擇恰當的圍護形式，做好基坑圍護及止水、降水措施之后，由地表開挖至坑底埋設管道的施工方法。該方法鋪設的管線最為精確，對土層條件的適應性好，可以敷設各類管材及管徑的市政管道，因而應用最為廣泛。但是，在進行施工的過程中，開槽施工法往往由于占地面積過大而對周圍的環境造成破壞[3]。

2.2水平定向鉆法

水平定向鉆是將定向鉆機設在地面上，采用探測儀導向，控制鉆桿鉆頭方向，達到設計軸線的要求，再經過擴孔及回拉管道，完成管道敷設的一種施工方法[4]。該技術自20世紀90年代后期引進我國后，在全國范圍內尤其是軟土地區得到了較為廣泛的應用，常用于敷設小口徑柔性管道[5]。該技術施工占地空間更小，無需開挖工作坑，施工風險較低，節約造價。但是拖拉管技術在砂性土層或地下水較豐富的地區成孔質量差，產品管和回擴孔之間的間隙難以填補密實，會引起地表沉降等問題。拖拉管敷設完成的管道軸線為倒置的拋物線，雨污水管道內易發生淤積且難以清理，影響管道的使用功能[6]。

2.3微型頂管法

微型頂管法也叫地箭式工法，根據排土與不排土又分為標準地箭式與改良地箭式。該技術成熟于德國，施工時首先利用液壓裝置將前導管按照設計軌跡推進貫通，然后以前導管作為引導，在前導管末端連接出土潛盾機或簡易機頭及預鋪管節同步頂進，最終完成管道鋪設的施工工藝[7,8]。改良地箭式與標準地箭式主要區別在于前者采用簡易機頭代替出土潛盾機，管道推進過程中擠壓周邊土體，完全不排土。標準貫入擊數0＜N＜15的一般砂土或黏土地質可采用改良地箭式施工，標準貫入擊數15≤N＜35時可采用標準地箭式施工。微型頂管法施工占地空間小，管線敷設精確，施工速度較快。

2.4對比分析

以上三種常用的小管徑排水管道施工工藝的對比分析如表1所示。該工程新建管道位于現狀道路人行道下方，道路具有較高的保通要求，施工空間狹小。設計污水管為φ600mm樹脂混凝土管，為保證良好的管道敷設質量，最終選用微型頂管工藝作為本次管道敷設的施工方法。

3微型頂管施工

3.1工藝流程選取

該工程新建φ600mm污水管管內底埋深在3.5~4.0m之間，位于②3灰色砂質粉土層，標準貫入擊數N平均值為8.9＜15，可選用改良地箭式微型頂管工藝施工，進一步加快施工速度。

3.2頂力估算與推進臺選取

改良地箭式使用的簡易機頭頂管機端面屬于喇叭口式。根據CECS246:2008《給水排水工程頂管技術規程》。

3.3頂管工作井施工

由于頂管推進臺及管節尺寸較小，因而要求的頂管工作井尺寸較小。微型頂管工藝配套鋼護筒及搖管機沉井技術能夠快速沉井，并滿足施工空間及施工安全要求。該工程采用內徑φ2590mm鋼護筒作為頂管工作井及接收井。鋼護筒采用Y2590型搖管機施工，可施工深度為0~15m。該工程搖管機及鋼護筒的型號參數見表3。鋼筒之間采用焊接方式連接，第一節鋼桶的下部切割為鋸齒狀方便切割土體進行下沉，齒深為10cm。搖機將鋼護筒下沉至設計標高后，開挖至坑底，并疏干井內滲水，采用C30混凝土封底，厚度為100cm。傳統沉井過程中需預防突沉現象，搖管施工中所采用的是鋼制護筒，自重較輕，且采取先搖管到位后開挖的施工方法，所以不會出現類似的突沉現象。為保證頂管過程中封底要求及鋼護筒在頂進過程中的穩定性，鋼護筒底面嵌入封底以下土層深度不少于1.0m。

3.4頂管軸線控制

微型頂管工藝的軸線控制措施如圖2所示。微型頂管最先頂進的前導管箭頭前端為斜撐板，前導管在推進過程中，可以利用斜面上的地層反作用力進行糾偏。箭頭內部安裝覘標，在施工過程中通過工作井中設置的全站儀對覘標進行觀測。覘標表明了斜板的方向，當前導管推進方向與設計軸線無偏差時，前導管在扭力作用下不停旋轉保持直線前進。當前導管推進方向與設計軸線發生偏差時，則調整斜面方向至適當方位，停止旋轉，利用推進過程中斜板面的土壓力調整前導管軸線，從而保證頂管敷設精度。

3.5微型頂管工藝特點分析

微型頂管工藝作為一種新興的非開挖管道施工工藝，具備大部分非開挖法相對于明挖法的技術優勢，比如對周邊環境影響小，不影響地面交通，能夠穿越復雜的地下管線或樁基，能夠穿越河流等。通過微型頂管工藝在上海市寶山區鐵城路（江楊北路~鐵誼路段）新建φ600mm污水管道項目中的應用可以總結出，微型頂管工藝具有以下特點：（1）管道敷設精度高。微型頂管工藝利用經緯儀與前導管箭頭覘標控制前導管走向具有很高的施工精度，單段施工誤差僅為±30mm，能夠滿足管道設計要求。前導管頂進完成后，后續潛盾機或簡易機頭無需調整即可保證排水管道的敷設精度。（2）根據地層的軟硬程度，可以選擇排土施工的標準地箭式或者擠土施工的改良地箭式，施工方式更加靈活。（3）頂進速度快，單段施工不超過兩天，且土層越亂施工速度越快。（4）因為頂管推進臺及管節尺寸較小，要求的頂管工作坑尺寸較小。搖管機配合鋼護筒施工頂管工作坑安全快速，基坑深度可達15m。管道施工完成后，管節以上的鋼護筒可回收利用，降低施工成本，減少地下障礙物。（5）頂管施工過程中不擴孔，管壁與土層之間無間隙，不存在地面沉降隱患。（6）可施工的管道管材一般為樹脂混凝土管、玻璃鋼夾砂管、鋼筋混凝土管和球墨鑄鐵管，每節管長1m，管徑不超過φ600mm。（7）單段頂距相對較短，一般不超過70m。（8）地下障礙物的應對能力較弱。微型頂管單段之間為直線，當遇到較大的地下障礙物時，需另外沉井挖除障礙物方能繼續施工，因此對設計管線位置需加強勘探。

4結語

通過微型頂管工藝在實際污水管道工程中的應用表明，微型頂管法施工速度快，占地面積小，施工精度高，環境影響小，在一般的砂性、黏性地質條件下具有良好的應用效果。同時，配套使用的鋼護筒搖管技術能有效的解決了工作井在淤泥質土層中的施工難題。這套工藝為城市小口徑雨、污水管道的施工在建設場地狹小，管線錯綜復雜的情況下提供了很好的解決方案。一定程度上打破了現有市政管道施工工藝的局限性，為小口徑市政管道工程建設提供了一種新的思路，值得推廣使用。

參考文獻

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［2］賈春磊,潘月宇,袁勇,付超.水平定向鉆頂管結合工法的可行性分析［J］.地質科技情報,2016,35（2）:15-19.

［3］鐘漢杰.非開挖頂管施工技術在市政管網中的應用［J］.工程技術研究,2019,4（21）:89-90.

［4］賈向英.排水工程水平定向鉆非開挖施工技術［J］.山西建筑,2009,35（2）:144-145.

［5］林陶.拖拉管在市政排水工程中的應用探析［J］.低碳世界,2016（21）:156-157.

［6］楊軍.談非開挖定向鉆進技術拖拉管施工［J］.今日科苑,2009（24）:81.

［7］何平.微型頂管技術在實際工程中的應用［J］.工程技術研究,2017（9）:37+39.

［8］王智.浦東機場三期擴建工程復雜地質環境中市政管道非開挖施工技術［C］//中國土木工程學會2019年學術年會論文集,2019.

作者:滕宇峰 單位:上海寶泰城建維修有限公司