浅析市政深埋排水管道施工工艺的选择

杜梅珍 华蓝设计（集团）有限公司

1 前言

管道施工工艺是市政排水工程中的重要组成部分，尤其是埋深较大的大管径管道工程以及城市拥挤施工面狭窄的管道改造工程，施工工艺可直接影响到工程投资、管材选择、施工安全等。因此，在实际工程设计中，施工工艺的科学选择成为较为重要的一环。而管道的施工工艺主要有开槽施工法和顶管施工法，本文将对深埋排水管道开槽施工法和顶管施工法进行对比分析，为合理选择施工工艺提供参考。

2 施工方法对比分析

市政深埋排水管道在施工过程中会遇到较多复杂情况，且因为地质结构、地下水的变化，不同地段的施工环境各不相同，这就需要采用针对性的施工方法，保障施工质量。本文结合笔者自身经验及现有案例，将市政深埋排水管道施工中常见的技术方法列举如下，通过对不同方法的对比分析，找出合适方式，提高施工质量，确保排水系统的正常运行。以下主要对开槽施工和顶管施工这两种方法展开对比分析。

2.1 开槽施工法

开槽施工法是常用的排水管道施工方法，其涵盖的施工内容有：测量放线、管沟开挖、地基处理、下管、稳管、接口处理、质量检查与验收、回填等，适用于地质条件较好、深度较浅的管道。

2.2 顶管施工法

顶管施工属于一种不开挖或少开挖的施工技术，其利用顶进设备将预埋管道放置到指定位置，实现土方的有效运输。该技术能够有效控制管道与土壤间的摩擦力，防止出现意外事故。且顶管施工技术在落实中，能够有效保证每节管道的施工质量，并按照顺序流程完成所有管道施工，提高现场作业的安全系数。

顶管施工技术的具体操作流程为：前期准备-测量放线-场地整平-施工标志与隔离带设置-顶进井及开挖设备设置-安装-管道顶进-测量纠正-压浆-闭水试验。目前该技术被广泛应用在城市繁华地段或埋设较深的区域施工中。

3 施工技术要点对比分析

经过上文介绍，施工方法种类较多，且不同方法具备的特征各不相同，在实际应用中需要做到合理设计，以确保技术方法的有效落实。同时，在不同施工技术的应用中，还要对其要点和重点内容加以掌握和了解，并将其直观地体现在施工方案中，便于工作人员了解和学习，提高操作水平，保证施工技术作用与优势的发挥。下面对开槽施工和顶管施工的技术要点加以详细说明。

3.1 开槽施工法

开槽施工法，施工方法简单，施工技术相对易于掌握，开挖施工速度较快，其施工技术要点汇总如下。

①施工前做好现场勘察工作，包括地质条件、现状管线及沿线周边情况。

②根据土质条件、开挖深度等合理选择土方开挖边坡。

③挖至沟槽底部，若遇不良地质，需超挖处理。④埋深较大时要做好沟槽支撑。

⑤沟槽边堆土应严格按照相关要求执行，否则影响施工安全。

⑥雨季施工时应做好相关排水及保护措施。

⑦沟槽回填，应按有关规范要求回填。

3.2 顶管施工法

顶管施工法属于地下作业的一种，具有节约时间、增强施工便利性、保证交通通行质量、降低人力消耗、缩减工序流程、有效控制施工进度等特征，有助于提高整体施工质量。其施工技术要点汇总如下。

①施工作业开展前进行现场实地勘察，准确把控地质和周边幻境，了解地下管分布情况。

②科学选择顶管机械设备。

③顶管工作井、接收井采用逆作法支护开挖，同时要确保工作、接收井的位置便于排水、出土和外运，并对地下建筑加以科学保护。

④严格按照规范要求安装工作井内设备设施。

⑤灵活调整机头位置，注重工作规范性。

4 经济技术指标对比分析

施工方法的选择除要从特征、要点方面展开分析探讨外，经济技术性指标也是需要考量的重点内容。有关开槽施工和顶管施工的经济技术指标包括以下两点。

4.1 开槽施工法经济技术指标

对于埋深较大的排水管道的开槽施工，由于开挖深度较深，属于深基坑开挖，需分级放坡开挖，边坡系数需根据具体土质情况计算确定，科学设置工作平台，确保施工有效落实。

开槽施工法具有工作面积大、所需设备机械种类繁多、占地面积广、回填量大、对交通局产生影响、消耗资金成本高等特征。

4.2 顶管施工法经济技术指标

在埋深较大的排水管道顶管施工法中，其顶进作业分管内挖土和顶进两道工序，通过循环操作来改进施工质量。优势在于，机械设备单一、占地面积和回填量相对较少，施工中不会产生较大的噪声污染，成本消耗低。

5 适用范围及特点

在了解不同工艺技术的特征、要点及经济性外，应该对其适用范围加以分析和探讨，以便于作业人员明确技术的具体应用范围，并给出有效的方案措施，进而更大程度的凸显技术优势，为施工作业的开展提供助力。

5.1 顶管施工法的适用范围及特点

顶管施工法在应用过程中，不会对道路的畅通性及建筑的使用带来影响，且由于该方法操作简单，设计内容少，可有效加快作业进程，减少不必要损失的形成。

另外，该技术工程造价相对较低，不用担心会带来较大的资金损耗。且方法落实中，能够降低对原土层结构的影响，满足绿化要求。同时也规避了重置的可能，切实的减少了开挖量。再者，该方法对于机械设备有着严格把控，防止大量设备过多堆积在某一位置，既保护了工程周边的环境，又能削弱对施工区域的影响和破坏。

5.2 开槽施工法的适用范围及特点

该方法也被称之为明挖法，操作简单，技术难度低，应用范围大。不过在排水施工中容易受到道路交通环境的影响而出现问题，且施工中不允许出现大面积开挖作业，以免延长作业时间，增加不良因素影响。此外，该方法落实中会使原土层结构发生改变，受限情况增多。

6 工程案例

为做出更加精准的市政深埋排水管道施工工艺的选择，保证施工作业质量。本文将结合实际工程案例展开深入分析和探讨，对工艺技术展开深层次的论述，旨在加强施工的有效性，避免安全问题的出现。

6.1 工程概述

吴圩镇规划20号路工程（光明路-吴圩镇2号路段），位于南宁吴圩镇内，呈南北走向，南起于吴圩镇机场高速公路延长线（至新航站楼），北至吴圩镇2号路（鹏翔路），路线全长2557.823m，红线宽50/69.5m。设计雨水干管管径P200.d=600mm～d2200mm，总长度6294m，平均埋深约4.0m，管道沟槽基坑最深开挖约6.5m；污水主干管管径d=2000mm，管道总长度3311m，平均埋深约8.8m，其中，管道沟槽基坑最深开挖约11m。

6.2 排水管道施工工艺的选择

本工程污水主干管埋深较大，平均埋深约8.8m，最深开挖约11m，且道路沿线现状分别为菜地，村庄，林地，水塘，河沟，以及较大的水系如龙乌江、达尺江等。对排水管道采用开槽施工法及顶管施工法对比分析如下。

6.2.1 开槽施工法

根据本工程地质勘察报告最终成果，在雨污水管开挖深度范围内，土层结构以耕表层、黏土层、圆砾层、硬塑粉质黏土层为主。其中耕表层土体结构存在松散、稳固性不足、土质不均等特征，在施工中很容易受到外界荷载影响而出现沉降问题，无法保证结构的强度和承载力；黏土层的力学性能一般，工程性能较好；圆砾层的力学强度和厚度一般，但工程性能相对较好；硬塑粉质黏土层，呈现硬塑状态，局部坚硬状，分布较均匀，具中压缩性，工程性能一般，且在部分地段地下水水位高于设计雨水管管底标高。

在上述地质土层内开挖施工，若开挖边坡及支护没有做好，在基槽内作业危险性极大，极易出现基槽边坡失稳、支护或围护结构变形等一系列问题，给施工质量控制带来了很大的困难。

因此，为保证施工安全，同时结合道路沿线现场施工面条件，设计雨污水管道沟槽开挖边坡取值，具体如下。

根据GB 50268—2008《给水排水管道工程施工及验收规范》要求及边坡稳定计算结果，具体方案为：当管道埋深小于6m时，沟槽开挖边坡m值为1∶1；当管道埋深大于6m时，管道沟槽属于深基坑开挖，开挖边坡取值为：约每3m一级，每一级开挖边坡1∶1，最后一级开挖边坡1∶1.25，沟槽两侧工作平台宽度为3.0m，具体详见图1所示。

图1 方案一开挖横断面示意图（单位：m）

工程投资方面，按照本方案排水管道施工工艺，本项目排水工程建安费为5354.38万元。

6.2.2 开槽、顶管结合施工（污水管采用机械顶管施工）

本工程污水主干管管径d=2000mm，平均埋深约8.8m，其中，开挖深度大于10m的管道长度约675m，且污水主干管穿过的土层基本为黏土④-1层及硬塑粉质黏土（含砾）④-3层，均为硬塑状态、中等压缩性，工程性能一般，可作为拟建物的基础持力层，且地下水位均高于污水管设计管底标高，具备顶管施工条件。

因此，为减小深沟槽开挖的施工的负面影响，减少施工占地面积及土方开挖量，降低工程投资，本方案采用开槽、顶管相结合的施工方式，即污水主干管采用机械顶管施工，其余雨水管及污水支管采用开槽施工。

其中，采用沟槽开挖施工部分，应严格按照GB 50268—2008《给水排水管道工程施工及验收规范》要求进行沟槽开挖和放坡，边坡取值与方案一的一致。采用机械顶管施工部分，顶管工作、接收井的间距约为60m，其开挖方式采用逆作法支护开挖。具体详见图2所示。

图2 方案二顶管工作、接收井逆作法支护开挖示意图

工程投资方面：按照本方案排水管道施工工艺，本项目排水工程建安费为5138.73万元。

由于本工程污水干管埋深较大，平均埋深约8.8m，综合考虑施工技术、经济指标等因素，若采用方案一，则施工开挖面积较大，土方开挖和回填工作量大，工程投资较大；同时对周边构建筑物及地质层扰动影响大，深沟槽开挖对路床形成较大较深的缺口填筑，对路床整体稳定和强度造成一定的影响；且施工条件复杂，常受到现场条件、水文、地质和气候等因素的影响，施工工期较长，而采用方案二，则可避免方案一中的不良因素，且更能保证工程的经济合理、安全可靠。因此，推荐选用方案二作为本工程排水管道施工工艺。

7 结束语

在深埋排水管道施工工艺的选择中，开槽施工法以及顶管施工法都有其各自的优点以及不足，通过本文工程实例的分析，随管道埋深的增加，开槽施工增加了土方开挖、回填和钢板桩支护等费用，其造价增加幅度大于顶管施工造价的幅度，应结合管线的埋深、地下水位情况、工程地质情况及周围现况等其他设施的限制条件，经技术经济比较后综合确定，以保证施工工艺的技术可行、经济合理、施工安全可靠。