摘要：顶管工艺在污水管道工程施工工艺体系中具有举足轻重的地位。在行业技术发展的背景下，以水平牵引为代表的新型工艺应运而生，其在污水管道等工程施工领域均有可行性，由此引发是否可以通过多种工艺的结合取得更好的应用效果的思索。鉴于此，本文以北村水系流域污水干管施工为背景，基于现场施工条件，将水平牵引工艺与顶管工艺进行了对比，并最终确定将两种技术相结合并应用于施工中的方案，取得了良好的施工效果。
关键词：复杂地质；管道工程；顶管施工
1工程概况
本管道敷设于广东省佛山市乐城三路与乐城公园北侧相交的巷道中，水流方向由W124呈东西走向流至W127，主要目的是将中南市场东西两侧污水收集至罗村西隆泵站。经现场实地考察及参考物探资料，该巷道底下有4条东西走向合流管，管径分别为300、800、400、200mm；另有一处10kV高压电缆和一条管径400mm的合流管南北走向横穿道路，地下管线繁杂密布。道路南侧为乐城公园，北侧为老旧居民楼，乐城公园侧有一排高约10m的大树枝遮盖。
2现场施工条件概述
经勘察，现场属Ⅱ类环境类型，强透水地层中，地下水伴有微腐蚀性，易对混凝土结构带来轻微的影响，地表水也存在微腐蚀性，拟建水闸和泵站地基两部分均分布较大范围的软弱土层，埋深较浅。
3水平牵引工艺与顶管工艺的对比
3．1水平牵引工艺的原理。纵观天然气、自来水等市政管线铺设工程，水平牵引工艺已经在其中取得广泛的应用，且随着工艺的深化，该项施工工艺也逐步被应用于污水干管等工程中，适用范围逐步扩宽，应用效果显著改善。水平牵引工艺的关键思路在于有效规避既有的建筑物，在指定位置开孔，结合管道规格要求，组织多级扩孔作业，再将加工成型的管道拖入洞内，有序地将管道铺设到位。
3．2顶管工艺的原理在污水干管工程中，于首节管道处布设可控顶管机，在该装置的带动作用下使污水干管沿直线顶进，或根据路径要求按曲线顶进。顶管机的可操控性较强，通常由专员在地下的工作现场操作，遇现场作业空间有限等特殊情况时，可利用地表的控制台遥控［1］。
3．3工艺流程的对比。3．3．1水平牵引的流程。1）做好准备工作，即测量放线、施工机具就位、安装导向扩孔钻头等。2）正式钻进，随施工的持续展开，及时出土，再更换装置（反向孔钻），以便进入到多级扩孔环节。3）通过水平牵引的方式带动管道，使其精准就位，若无误则砌筑，最终完成管道敷设作业。3．3．2顶管工艺的流程。1）做好准备工作，即机头入土、机头与管道的连接等，给后续施工创设坚实的基础。2）注浆、顶进，期间加强检测，根据所得结果及时纠偏，减小不良影响范围，直至顶管精准就位为止。3）拆除无需使用的设备，做好收尾工作。
3．4管材的选择。对于水平牵引施工来说，管材以高密度聚乙双绕管较为合适。这是因为其内部和外壁均较为光滑，牵引过程中的阻力较小，中间呈空洞状态，抗拉伸性能良好，正好可满足水平引力作用下对管材所提出的质量要求；此外，该类管材的柔韧性较好，可有效保证耐久性，从而降低污水钢管的更换频率，减少后续维修的工作量以及成本投入［2］。顶进施工中普遍采用的是钢筋混凝土管。在选管时，需以施工要求为导向，以加强杆对长度和直径的控制；同时以管道使用过程中的负载情况为准，来确定合适的壁厚。需注意，若顶管铺设施工期间所用的管道长度较大，则有助于减少装管的次数，在有效保证干管铺设施工质量的同时还可缩短时间；但与之相矛盾的是，较长管道的顶进施工难度较大，若缺乏有效的控制措施，实际顶进方向易偏离设计路径，而此时若要将其调整至指定位置并非易事。因此，在顶进施工选管时，需均衡好管长和施工难度两个层面的内容，以确定合适的管长，从而轻松高效地完成顶管作业。
4污水干管铺设施工期间的工艺要点
4．1水平牵引工艺。4．1．1准备工作。正式施工前组织全面的调查，以便分析施工范围内既有地下管线的敷设情况，提前采取协调措施，尽可能削弱既有电缆信号对探测棒的干扰；对现场地质和水文情况展开分析，若存在坚硬的岩石，则需提前制定专项施工方案，经岩石破碎处理后再组织水平牵引作业。4．1．2施工要点。施工期间加强检查与控制，及时掌握现场作业情况（设备、材料、地质环境等），且尤为关键的是对导航仪的控制，其对于牵引起到引导性作用，对最终的管道牵引施工质量具有较明显的影响，因此，必须确保该装置可维持稳定运行的状态。另外，以扩孔头的自重为参考，经计算后确定偏差系数，采取控制措施，以便顺利完成钻头的扩孔作业，以免因扩孔头自重作用而导致干管出现位置偏差。对于管材的焊接，以电热焊接的方式为主，必要时辅以PE焊接的方式［3］。
4．2顶管工艺。污水干管顶管施工期间需要做好检测，分析所得数据并调整偏差。检测仪器以激光经纬仪等具有高精度、高稳定性特性的仪器为宜，利用此类装置完成检测工作，及时掌握顶管情况。为保证顶管施工的安全性，需设置顶管工作井，从而加强对接收井上落通道的防护。4．2．1支护结构。沉井结构的稳定性较好，具有相对较大的支护强度，其在复杂地质条件（含软弱土层、砂土等）中具有可行性，可避免传统方式下降水作业难度大、施工周期长的问题。而对于基坑周边土质稳定且无水的地段，可采取逆作拱墙的支护方式，该方式的应用优势在于施工便捷、效率较高，但需严格控制顶进的长度，原则上不宜过长。4．2．2沉井式工作井、接收井的结构形式。以现场地质、水文等方面的实际情况为依据，确定工作井和接收井的结构形式。
4．3牵引工艺的污水管道工程中的应用优势。4．3．1原设计施工方案设计管道长度118m，采用管径600mm的钢筋混凝土管，检查井4座（W124～W127），其中W124～W125井段设计有高压旋喷桩管道地基加固。设计采用明挖基坑进行施工，管道基坑开挖深度最深4．95m，最浅4．54m，根据开挖深度需采用12mⅣ拉森钢板桩做基坑支护。具体施工工艺流程：围挡→路面切割→路面破除→高压旋喷桩施工→基坑开挖→管道垫层→管道铺设→回填→恢复路面→拆除围挡。4．3．2拟变更施工方案原施工方案采用开槽明挖式埋管，该方法速度慢，对场地条件要求较高，且影响交通和污染环境。经综合分析，开槽明挖式埋管施工难度大，不具备可操作性，具体分析如下。1）开挖段地下管线繁杂密布，不具备开挖条件。2）设计需插打12mⅣ拉森钢板桩进行基坑支护，因管道距离两侧老旧房屋较近，且路边树木遮挡，钢板桩插打和拔除时机械震动下锤难以实施。3）该处地质为粉质砂土，基坑开挖和钢板桩插打时，极易造成附近房屋的沉降开裂，存在安全隐患。根据现场施工调查资料，为保证施工安全，加快施工进度，管道施工方案拟采用水平定向转牵引法施工；该施工法作为非开挖技术中最具活力的一项施工技术，可以导向准确地在一定曲率半径范围内绕避开障碍物，从而避免了对管线经过地区的生态环境的破坏。4．3．3工艺流程W124～W127无封底预制检查井（内径2000mm）摆放就位→挖出井内原状土，井重力下沉至设计标高→水平定向转机就位（W127）→导向孔转进（W126－W124）→导向孔分级扩孔至设计埋设管道管径→管道安装回拖→水平定向转机移位至W125→导向孔转进（W126－W127）→导向孔分级扩孔至设计埋设管道管径→管道安装回拖→管道连接处理，检查井封底→场地恢复。4．3．4方案确定结合现场环境和施工条件，建议此处管道施工工艺采用水平定向转牵引法施工。其主要优势如下。1）水平牵引的施工效率较高，在相同施工量的前提下，比顶管牵引工艺的施工时间更短，且对工作井和接收井未提出较高的要求，因而施工全程较为便捷，工作井、接收井等装置的占地面积有所减小。2）能够以较快的速度完成污水钢管的铺设作业，从而减少在人员、材料等方面的成本投入。此外，在水平牵引施工工艺中，管材管径规格的可选形式丰富，可根据施工需求增加管径，最终安装到位的污水干管具有更大的容积，从而更有效地满足城市污水疏通需求，解决了以往管道排水能力不足的问题。3）对于穿越河道时存在难度大、质量问题高发的情况，能够有效突破该局限性，扩宽了适用范围。4）该施工方法普遍在地面完成，现场安全可控，无过多的隐蔽作业内容，有助于保证施工的安全性，降低施工期间的安全事故发生概率，从而避免不必要的损失。5）可以较好地优化管材，通常会选择高密度聚乙双绕管，该材料的自重较轻、可弯性较大、管壁较为光滑、无明显的摩擦力和阻力，且在酸碱环境中的稳定性也更为良好，后续维护工作量也会随之减少，经济效益得以提高。
5结束语
顶管工艺是市政管网等工程领域较为典型的方法，现阶段依然取得广泛的应用。但随着行业技术的发展，水平牵引工艺得以深化，其应用优势逐步显现，给市政工程的开展提供了更为可靠的技术支撑。通过顶管和水平牵引两种工艺的结合，可达到“1＋1＞2”的应用效果，给污水干管等市政工程的发展创设了更多的可能，因而该综合应用方式值得被推广至类似的市政管网工程中。
参考文献：
［1］谢庆仕．顶管施工工作中的核心要点探讨［J］．工程建设与设计，2020，68（3）：247－248，251．
［2］孟令军．市政道路排水工程建设中的污水管顶管施工技术［J］．工程建设与设计，2020，68（22）：60－61．
［3］曲伟鹏．顶管施工技术在市政给排水施工中的应用探究［J］．工程建设与设计，2020，68（6）：179－180．
作者:梁进生 单位:中铁一局集团有限公司广州分公司