污水管线施工中非开挖技术的应用

李建伟

（北京通成达水务建设有限公司，北京 100028）

1 工程概况及施工背景

为了全面提升本文论述的科学性和有效性，文章以具体的工程案例作为主要分析对象，结合实际应用情况进行阐述。该工程位于北京市西北部的昌平区，其是首都生态环境的重要屏障。区内地形西北高，东南低。

本工程主要建设内容涉及到郝百路段污水管线、马池口镇中水南线、南辛路段（辛丈路支线）污水管线、南辛路段污水管线、幸福河段（昌流路支线）污水管线、混凝土污水检查井、混凝土污水沉泥井等。

首先由于整体工程规模较大，用常规的开挖性污水管线施工技术进行施工，必然会面临着较大，的工程量，同时工程位于城市中心区域，施工管线大多数位于现状路边，基本与现有的道路并行，或在路边绿地和人行道上，施工场地狭小，堆放材料困难；对周边道路交通影响较大，拆改移和交通导行工作量较大；管线穿越京密引水渠和京包公路，施工协调工作很重要。

2 顶管施工在污水管道施工中的应用

2.1 实施策略分析

在施工准备之前，必须要结合具体的工程地理位置以及实际的环境，进行详细的勘察以及资料整合，确保前期准备的所有资料都可以满足后期施工需求，同时要以精细化管理作为核心标准，强化施工设备管理、组织以及调控，这样才可满足后续的施工要求；结合具体的地质条件以及地下管线分布情况，建立在智能化检测的基础上，制定科学的管线施工方案，比如，可以将BIM 技术融合到管线施工规划中。这样可以快速地定位地下既有管线以及相关障碍物[1]，能够有效避免后续施工安全风险的出现。

2.2 顶管施工的具体流程分析

2.2.1 土方回填施工

本工程土方开挖总体思路：当开挖深度不大于4 m 时，一次开挖成型；当开挖深度大于4 m 时，分层开挖，每层开挖深度根据现场土质条件、地下水埋深情况及沟槽的总体开挖状态进行针对性分析。

在土方开挖施工之前，首先需要利用现代化技术针对施工现场环境以及地下水位进行严格的监测，分析是否存在复杂的地下管线，了解周边建构筑物的实际情况，再结合监测结果，进行现场施工材料以及人员团队的布置。

对工程区地下物进行调查、探测，要严格标明地下已建的管道和具体的位置，做好标识，并且分析管道的种类和高程，针对需要重点保护的既有良好之物，必须要由专人进行看护，并且设置明显标识和防护栏。未知的管线必须要及时报告相关部门定位，及其具体用途和保护方案。对于开挖区域内需要拆除的地上物，在正式开挖前，拆除清理完毕后，方能进行土方开挖。

开挖前，测量人员根据控制网的测设开挖上开口线和沟槽底边线，用白灰线醒目标记，以此指导机械开挖人员进行作业。开挖时自上而下进行，施工过程中要严格结合前期方案以及图纸的实际要求进行，在施工过程中要严格落实边坡的控制，避免出现超挖现象以及欠挖现象，满足施工图纸要求的坡度和平整度。

施工期间还需要由专业的人员进行现场测量，跟进施工进度，严格落实平面位置、标高、水准点、边坡等各项细节的检测，确保不变形、不位移、不滑坡。土方开挖时，挖掘机最有效的开挖深度在4 m 以内，开挖深度小于4 m，一次开挖成型。当开挖深度大于4 m 时，采取分层开挖的形式进行。分层开挖前，要根据地质土层情况、开挖深度和地下水位等，合理确定分层位置，确保开挖机械充分发挥其效率。

使用机械开挖土方时，沟槽底预留20 cm 厚保护层，用人工修整、清理，确保地基不被扰动，满足施工图纸和相关施工技术规范的要求。详细参数见表1。在开挖施工以及回填的过程中，必须要严格按照相关工程量计算具体的人工参数，选择效率最高且进度最快的方式进行施工，这样才可以有效提升整体工程施工效率，也可以确保为后续的工程质量管控奠定良好基础。

表1 工程土方开挖及回填的施工参数标准

2.2.2 管线组装施工

综合施工期间的实际地质环境和施工需求，及时的进行工程细节的调整，这样才可以有效确保管道的组装具备可行性。首先不同材料的管道选择需要结合前期的设计方案进行分析，在管道运输的过程中，运输车和吊机设备必须要维持良好的运行状态，避免损坏管道质量。管道运输到现场之后，及时进行排列和堆放，并且进行批次检查。在进行管道组装的过程中，首先要在工作坑两边放置顶铁，配合锁定装置来提升稳定性，同时也要确保顶铁自身的轴线与管道的轴线平行。在管道节点位置设置刃角，结合实际的工序和步骤进行外壳、内环、肋板等相关结构的安装。

2.2.3 施工方案规划

结合本工程的实际施工环境进行勘察，确定利用机械式土压平衡顶管的方法进行施工，同时结合具体的施工需求，在不同施工条件的基础上，打造了具有针对性的施工方法。例如，本工程的部分区域管道埋深较大、工作井与接收井间距离不长时，采用常规人工掘进顶管的施工方法（如图1 所示），该方法具有施工设备投入较少、施工工艺相对机械式土压平衡顶管方法较简单、进度稍慢但是经济投入小等特点[2]。另外，由于本工程的规模较大，部分区域工作井与接收井间距离稍长、管道埋深起伏较大深浅不均匀，并且进度要求非常紧张时，采用机械式土压平衡顶管的施工方法（如图2 所示）；机械式土压平衡顶管法施工具有顶进速度快、单向顶进距离长、对管道埋深适应性强、适应土质范围广、施工精度高、安全直观方便（采用地面控制系统）、施工工艺较复杂、技术要求高和经济投入大等特点。施工中，根据现场具体情况和施工进度安排，选择适宜的顶进方法。

图1 人工掘进顶管施工方法

图2 机械式土压平衡顶管施工方法

顶管工作坑和接收坑的施工方法相同，采用沉箱施工，一次浇筑成型、一次下沉的方法。

2.2.4 管道顶进及对接施工

在所有的施工设备调试完成之后，开始管道顶进作业。需要利用吊车将管道放置在导轨上。首先，确保机头先进入土层内，让土体进入管内形成土塞，达到一定程度之后停止顶进，进行管内取土。通常以人工挖取的方式进行施工。管前取土原则上控制与机头前端平齐。其次，当土塞清除结束后，再进行管道的顶进，在管道铺设之前必须要将表面的油污和杂物清除干净，结合不同的管道直径进行规范化处理。最后，选择与管道直径相符的密封胶圈，套入插口槽内，确保胶圈四周平整，没有扭曲现象，然后在胶圈表面以及前一节管道内部涂抹润滑油（如肥皂水）。

在铺管时，首先设备必须要平稳运行，避免出现碰撞情况，将管道平移到接口位置，然后调整轴线和标高，在这个过程中可以通过水准仪进行持续性的检查和观测。另外在承插的过程中，依然需要保持管道全吊的状态，这样能够降低拉力对管道产生的影响。在管道拉紧之后需要及时调整轴线以及标高，同时要注意避免出现扭曲等情况。

在整体管道安装的过程中，必须加大质量管控力度，管口紧固作业非常关键，稍有不慎，胶圈就会扭曲、挤压变形或破坏。本工程采用内拉法以及外拉法这两种方式进行紧固施工。

外拉法适合于各种管道直径型号。在安装的过程中，首先需要在管道的外壁上安装钢丝绳，钢丝绳和管道之间需要设置垫层，避免对管道表面产生影响。接下来用手动葫芦进行起重。起重机的起吊位置需要设置在距离管道中部管道10~20 cm 左右，需要利用人工操作的方式拉紧手动葫芦，把承插口徐徐地紧密接合好。

而在管道直径较大的施工作业过程中，往往以内拉法为主，方便工人能够在管道内部行走作业。在安装好的管道内接缝位置，卡住水平钢板或型钢作为固定锚固点，布设牵引钢丝绳、手拉葫芦和待紧固管口的横杠等，通过手拉葫芦的拉紧，将管道连接紧密。

3 顶管施工期间的问题控制方法

3.1 落实施工材料品质的优化

在整体工程开始之前，要结合实际需求进行施工材料以及相关设备的统筹管理，明确具体的材料性能以及相关型号参数。严格的落实好供货方的质量审查以及信誉监管，确保所有的原材料质量满足实际需求；所有采购的材料都必须要进行质量检查，同时也要针对生产方进行资质检测，材料进场之后还需要进行实验室试验，确保所有的材料质量满足实际的施工需求。

3.2 顶进速度及进度控制

本工程以实现合同约定的日期作为主要的管理目标，落实好全方位的进度控制，将总体的进度控制目标进行分解，按照具体的班组以及实际施工进度进行针对性落实。

从具体实践角度来讲，在施工过程中，本工程采取了全过程跟踪监督体系，结合前期制定的进度管控方案，通过调度措施来进行细节调整，并且设置计划图，在计划图上实时跟进具体的施工记录，记载每一个施工节点和具体的完成日期。利用这样的方式来打造多元化的进度管控体系，同时能够有效排除干扰因素，确保所有的施工方案与前期的计划相符。同时持续性的跟踪体系，也能够有效定位施工过程中所消耗的各项人力物力，严格落实相关设备以及材料的使用情况统计，并且做好统计报表，这与后续的成本管理也有一定的关联。另外在进度控制的过程中，还需要融入资源供应体系，结合实际的施工需求，快速提供相关资源和设备，确保不耽误施工进度，避免出现供应不足或者供应时间短缺等情况，也能够有效避免盲目选择物料导致的质量问题出现。

3.3 主要质量技术保证措施

首先，在前期准备的过程中，就需要通过文件以及相关规章制度来实现质量管控。首先成立专业的技术小组，针对所有的外来文件以及图纸进行登记和质量检查，所有下发的文件和图纸必须要做好记录，所有用于执行的文件以及相关规范，必须要制定明确的清单。已经作废的文件和图纸必须要及时收回并且进行整合处理。

其次，在施工过程中还需要落实好动态性监督以及精细化管理，在工程开始之前要严格的结合方案进行准备工作的创新，其中涉及到质量检测、图纸设计、图纸规划、会审。结合具体的施工方案，严格的进行技术交底以及安全培训，要讨论当前方案是否可行，并且编制指导书[3]。综合具体的施工组织规划，严格地进行人员团队和各个班组的调配，坚持专人专岗专责，同时要落实好持证上岗管理，确保岗位人员能够严格遵守规章制度和相关规范。

在每一道施工工序完成之后，相关班组人员必须要进行自我检查，合格之后才可以交由质检小组进行协同检查，这样才可以有效避免细节问题成为安全隐患。

4 结束语

综上所述，在当前的污水管线施工过程中，结合实际的施工需求以及施工环境，分析影响因素和综合效益，建立在统筹合作的基础上，打造非开挖技术体系，能够有效降低整体工程的成本投入，也可以提升施工质量，而顶管施工技术也需要落实全过程的监督以及优化管理。加强质量管控、落实智能化创新、明确各方主体的责任和义务、实现动态性管理，这可以为顶管施工工程的落实奠定良好基础，也可以为我国污水管线价值发挥提供有效保障。