排水管网工程中顶拉管施工技术的应用

李小锋

（广州市市政集团有限公司，广东广州 510000）

0 引言

排水管网工程普遍采取顶管法开展管道铺设作业，在不开挖地面的前提下顺利完成施工任务，有着开挖埋管法无可比拟的明显优势。然而，随着时间推移，现代排水管网工程建设规模持续扩大，常规顶管法在应用期间暴露出工期时间长、工效低的工艺缺陷，难以满足施工需要。在这一工程背景下，顶拉管技术应运而生，完美结合了顶管法与先导式拉管法的技术优点，对工程建设质量、工期进度与综合效益的提高起到十分积极的正面影响，本文也就此开展研究。

1 工程概况

省道233 线潮汕路地方配套品质提升改造工程位于广东省汕头市，以完善道路配套设施、提高道路沿线风貌品质作为项目愿景，在道路两侧辅道与行车道外侧部位敷设污水管道。新建污水管总长为12391m，管径为DN400-DN800，主要路段污水管道埋设值为3～4m，局部污水管道埋深值达到5～6m，选用柔性密封自锁接口缠绕实壁污水管材。本工程最初拟定采取拉森钢板桩支护、拉顶管与大口径顶管三种工法，根据实地考察报告与现场地质勘查报告进行分析，最终选择顶拉管法，此项技术有着不对道路结构与周边环境造成明显影响、可以有效控制管道标高、穿越现状管线能力强、不易出现次生灾害的优点，具体采取泥水平衡法开展施工，要求扩孔钻头外径略大于顶拉预铺污水管道外径，但二者外径差值不得超过80～100mm。

2 排水管网工程中顶拉管施工技术的应用意义

2.1 提高工效

相较于传统的明挖法和拉管法与顶管法，顶拉管施工技术的作业效率较高，一般情况下，利用钻杆单次可以穿越6～7 个井位与顶拉管道230～240m，极大节省了工期时间，可在短时间内完成管道铺设作业。同时，在顶拉管施工期间无须开展支设钢板桩、管道热熔连接与大面积沉井等作业。从工程效益角度来看，对顶拉管技术的应用，将通过缩短工期时间来大幅节省劳动力、机械设备租赁费用等方面的成本费用。

2.2 保障施工质量

在顶拉管施工期间，具备一次性将整段管道顶拉连接就位的作业条件，有效控制管道底部标高，这有利于维持管道结构整体性。根据同类工程施工情况来看，管道顶拉管作业期间不会时常出现管道脱节、管壁破损开裂、管道渗漏等质量通病，既保障了施工作业质量，同时也显著降低了返工率，由此节省大量时间成本与造价成本。

2.3 保障作业安全

现代排水管网工程有着建设规模庞大、现场地质条件复杂的特征，如果现场分布软基等不良地质，或是出现地下水位过高等问题，都有可能在基坑开挖、沉井施工等环节出现流砂等安全问题，严重时引发钢板桩支护结构倾斜失稳、地面开裂等连锁问题出现，存在较高安全风险技术。而对顶拉管技术的应用，仅需在现场挖设小面积沉井，绝大多数作业由施工人员在地面操纵机械设备开展，现场施工危险源以机械伤害、人员触电为主，不会因工艺技术问题而提高安全风险系数、形成新的施工危险源，保障了现场施工作业安全。

3 排水管网工程中顶拉管施工关键步骤

3.1 施工前期准备

为保证顶拉管施工作业得以顺利开展，避免因设备偏位、管道偏位与标高误差而在后续出现返工问题，必须在正式施工前做好测量放样、钻机与顶进设备安装、测量仪安装、管线交底等方面的准备工作。首先，在测量放样环节，待工作井与接收井挖设成型后，由测量人员参照施工图纸，在现场对管道进行测量放样，要求准确测量全部节段管道的底部高程、轴线位置以及平面走向情况，并在后续施工期间重复对放样成果进行复核校对。其次，在钻机与顶进设备安装环节，本工程结合现场实际情况，分别选择在接收井侧方地面上安装顶拉钻机、在工作井内安装顶进设备，便于施工人员在后续控制钻机在周边地面向接收井内斜钻引入孔、从接收井下部向工作井下部水平钻孔。同时，要求施工人员对顶拉钻机与顶进设备安装位置、标高进行反复核对，将安装偏差控制在允许范围内。再次，在测量仪安装环节，合理选择安装时机，要求施工人员等到顶拉钻机就位后，在接收井墙壁中心点部位钻设小孔，操控导向杆钻设导向孔，对导向杆标高与平面位置加以测量，确定无误后，方可安装配套控向测量仪。最后，在管道交底环节，以施工图纸、施工技术方案作为交底凭证，向施工人员详细讲述管道顶拉管工艺做法、流程步骤、技术要点和管道平面走向，避免因施工人员错误理解施工意图而形成质量通病[1]。

3.2 工作井与接收井开挖

在工作井与接收井开挖环节，测量人员提前参照图纸在工程现场标注管道穿越路径与各处工作井、接收井的地面位置，一般情况下打入木桩作为标记物即可，以木桩作为工作井/接收井的重点，在四周撒布白灰来标记井身开挖边线。随后，组织开展基坑开挖作业，在开挖深度较小时采取人工开挖方式即可，在开挖深度较大时则搭配采取机械开挖+人工开挖方式，对基坑底部标高与平整度进行测量，在坑底标高超标时开展人工补挖作业，在坑底标高低于设计标高时进行补土、夯实处理，完成井身开挖作业。同时，为保障作业安全，要求施工人员在基坑顶部洞口处设置防护网，禁止在基坑周边5m 范围内堆放土料、堆放机具设备和通行车辆，在井底四周挖设排水沟与集水坑来拦截地表径流、地面雨水。

3.3 导向孔钻进、回拖

在导向孔钻进、回拖环节，施工人员控制顶拉钻机在现场土层中开展钻孔作业，重复对钻头位置、钻杆方向角度进行测量调整，直至钻头到达预定位置，对成孔质量进行检查。确定导向孔质量达标后，在井内安装顶管设备与顶管轨道，在井壁处钻设孔洞并设置止水环，在导向杆上更换外径更大的扩孔钻头，重复在导向孔内开展钻孔作业，凭借钻头外径来扩大孔洞。最后，在导向孔扩孔期间，提前清理孔内残留浮渣与掉入异物，保持孔壁洁净、完好状态，使用扩孔器带管回拖，需要同步开展导向孔回拖与管道顶拉作业[2]。

3.4 管道贯通

在管道贯通环节，施工人员将管道分多节吊放入工作井中，严格控制管道吊装速度，待管道吊运至工作井口时悬停一段时间，待管道恢复平稳状态后，对管道朝向角度与水平位置进行调整，确定无误后将管道缓慢下放就位。其次，准备专用机头与钢垫片，使用专用机头在导向杆上连接钢管，将放入管节与钢管相互连接，在管节另一端上设置钢垫片，使其和顶进设备保持相互接触状态。再次，施工人员操作顶拉钻机与井内顶进设备通过拉拽预拉管道，同时起到主拉力和辅顶力，控制管节向前顶进、向前回拉管节，在管节顶拉就位后，重复上述操作，直至完成全部节段管道顶拉作业、管节拉至预挖接收井内即可。最后，施工人员拆除前端钢管、顶拉钻机与顶进设备等装置，清理现场场地，将设备转运至下一工作井与接收井间，重复开展测量放样、设备安装就位、井体开挖、导向孔钻进回拖、铺设顶拉管材作业，完成剩余管道顶拉管施工任务。此外，在管道顶拉过程中，启动测量仪，持续对管节接口位置、管道底部标高、管道水平位置进行测量，对比测量值与技术参数标准，如果出现管道错位、偏位等问题，及时采取相应解决措施，将偏位管道纠偏复位，要求管道顶拉误差值不得超过10mm[3]。

3.5 沉井井口施工

在沉井井口施工环节，待工作井内施工作业完成后，施工人员切除井内多余管道，在指定位置施作沉井井座、井口顶板和四周砖砌挡墙，对井口进行密封处理，检查密封效果是否达标，确定无误后拆除临时围挡。随后，施工人员使用回填土对路面下方部位分层开展回填、夯实作业，对压实度进行检查，最大限度减小管道顶拉管施工作业对周边道路结构造成的影响。

4 排水管网工程中顶拉管施工技术的应用策略

4.1 优选定向钻导向方式

目前来看，在排水管道顶拉管施工期间，普遍采取坑内导向或是地面造斜坡导向的定向钻导向方式，不同方式的工艺做法、施工效果存在差异，需要根据工程情况加以选择。例如，在工期时间要求较为宽泛的情况下，推荐采取坑内导向方式，施工人员提前在工程现场挖设工作井，控制钻杆进入井内，以水平状态送至指定标高平面当中，此项方式可以有效控制管道标高，施工质量得到保障。而在工期时间紧张、工程现场地面缺乏作业空间的情况下，则采取地面造斜坡导向方式，施工人员在地面安装各类设备，控制导向钻头在地面向土层中斜向钻孔，待钻头抵达设计标高位置后，将钻头切换至水平状态，继续钻进到预定顶拉井位，此项方式有着工效高、无须占用过多地面空间的优势，但管道标高控制难度较大。

4.2 泥浆护壁减阻

在导向孔扩孔环节，为保护孔壁完好性，顺利将预铺管材顶拉就位，施工人员需要在扩孔期间配用泥浆，由泥浆起到在孔壁形成保护性泥皮、借助润滑作用来减小管道与周边土体摩擦阻力的作用。

在泥浆护壁减阻环节，需要着重掌握泥浆制备、泥浆护壁量设定、泥浆循环利用3 个方面的技术要点。

（1）在泥浆制备方面，根据工程实际情况来选择原材料与制定配合比方案，一般情况下使用一级膨润土为原料，加水搅拌一段时间并添加泥浆添加剂即可，必要情况下额外添加防塌润滑剂、减水剂等外加剂来改善泥浆性能。同时，也可选择在现场配置快速水化装置，使用装置制备泥浆来提高膨润土水化程度。

（2）在泥浆护壁量设定方面，综合分析导向孔孔径、管道回拖速度、钻孔速度等因素，根据工程情况来计算最佳泥浆护壁量，并在导向孔钻进回拖期间持续观察作业情况，必要时可增加泥浆用量，避免因泥浆护壁量不足而出现孔壁破损、成孔管道塌孔等问题[4]。

（3）在泥浆循环利用方面，为减少泥浆总体用量与节省工程造价成本，施工单位在现场修筑若干返浆池，将所收集浆液流入返浆池内静置一段时间，经过沉淀处理后，对泥浆性能进行检测，确定性能达标后即可再次投入使用。

4.3 开展闭水试验

在排水管网工程中，虽然顶拉管技术的综合表现明显优于顶管法等其他管道敷设技术，但在施工期间仍有一定可能出现管道破裂、变形等质量通病，存在质量安全隐患。因此，在管道敷设完毕后，需要及时开展管道闭水试验，根据试验结果检查管道接口连接情况与管道结构完好性。在闭水试验期间，施工人员将管道两端封堵处理，向管道内灌注足量水至规定水位，记录管道在30min 内的渗水量是否超标。同时，在闭水试验期间发现管道存在明显漏水现象时，迅速寻找渗漏点，根据渗漏成因对管道进行修补处理。例如，在管道接口部位出现渗漏情况时，施工人员可以在接口缝隙处使用环氧水泥砂浆进行填抹处理。而在管身形成裂缝时，在裂缝宽度较小时使用环氧砂浆进行填充处理，在裂缝宽度较大时则使用铝粉砂浆等材料进行填充处理。

4.4 路面变形观测

现阶段，在多数排水管网工程中，普遍选择在道路两侧辅道与行车道外侧等部位敷设排水管道，在管道顶拉施工期间，会对周边地层与上部道路结构造成一定程度的影响，有可能出现路面不平整、路面变形开裂等问题。对此，为保障道路交通安全，需要提前根据工程现场环境条件来布设若干路面变形观测点，定期对路面变形量进行测量，如果路面变形量超标，则将问题向上反馈，及早对破损路面进行修补处理，并对顶拉管施工技术方案进行优化改进[5]。

例如，在本工程中，选择在两处顶拉管出口附近部位布设观测点，在工作井与接收井间隔部位每隔50m布设一处观测断面，在各处断面中的管道中心线、管道中线两侧5m 与10m 处分别布设一处观测点，通过各处观测点来观测周边路面变形量。同时，要求管道中心线处路面的沉降量与隆起量不得超过10mm，管道中线两侧5m 处路面沉降量与隆起量不得超过5mm，管道中线两侧10m 处路面不得出现沉降或是隆起现象。

5 结语

综上所述，顶拉管技术在排水管网工程施工活动中的表现十分优异，突破了传统管道敷设技术的局限性，工程综合效益因此得到全面提高。施工单位应提高对顶拉管施工技术的应用力度，合理安排工序流程，全面掌握技术操作要点，落实优选定向钻导向方式、泥浆护壁减阻、管道闭水试验与路面变形观测等技术，为顶拉管施工技术的大规模应用推广提供有力支持。