頂管技術在高速公路施工和路面維修中的應用

　　摘 要：現代社會的高速發展導致交通運輸的壓力越來越大，對交通運輸工程的需求越來越高。高速公路是當前人們日常出行和運輸的首選方式，關系著人們的正常生活，也影響著人們的生命財產安全，所以保證高速工程的質量十分重要。頂管技術在高速工程中的應用十分廣泛，它包括工程地質、測量和機械等多方面的技術。文章主要從高速公路中頂管技術的使用開始分析，在闡明橫向頂管技術在高速公路路面維修的重要作用，希望可以為今后的交通運輸工程提供一定的參考。

　　本文源自科技創新與應用 發表時間：2021-01-21《科技創新與應用》雜志是經中國新聞出版總署備案的學術期刊。主管單位：黑龍江出版集團有限公司，主辦單位：黑龍江省報刊出版有限公司、黑龍江省科學技術協會。

　　關鍵詞：高速公路;頂管技術;路面維修

　　概述

　　隨著人們生活水平的不斷提高，交通運輸的壓力也在不斷增強，提高了人們對交通質量的要求標準，相應的高速公路工程的施工技術也應與時俱進，不斷地進行創新。但是，在實際施工過程中，還有很多的施工部門仍采取挖掘路面的方式進行鋪設管道和線路。這種施工技術不僅損壞了原有的公路路面，浪費了社會資源，還很大程度上影響了當地的交通情況，造成交通堵塞。所以，把建設施工的焦點放在頂管工藝施工技術上確有必要。

　　2 頂管工藝應用于高速公路施工的要求

　　2.1 明確頂管工藝的施工參數

　　若想工程施工后能夠達到預期的標準，就必須在工程施工時嚴格按照設計圖紙進行。所以在高速公路線纜和排水管道施工時，必須使用頂管技術，此外，施工人員一定要對工程的各個環節、各種參數、現場的施工環境、各類機器設備的使用情況都要有一定的了解。一旦相關部門不能提供現場施工的穿越路段的詳細信息，如地質情況、土壤濕度等，那么施工單位在施工前一定要進行現場取樣，通過挖掘穿越路基的兩側土壤來獲得真實可靠的數據信息。

　　2.2 控制好管道與路面的距離

　　我國高速公路的建設標準為一級，對高速工程的施工質量要求越高，就越要求高速公路在進行排水管道施工時，嚴格按照現有的施工標準進行。即管道頂部距路面的距離要大于 1.2m;管套頂部與路邊溝渠的最深處距離要不低于 1.0m。與此同時，排水管道工施穿越路基時一定要注意，提前留出可供排水的坡腳參數為 2.0m。

　　2.3 了解頂管工藝的地質情況

　　在工程開始前首先要做好調研工作，向有關部門咨詢施工地所在地區的地質情況與周圍環境氣候特點。大體來說，首先要了解施工區域的地下結構是否存在其他的線路或管道設施設備。了解周圍地下結構在施工時可以有效避免使用頂管技術時與其他管線沖突，破壞了原有的結構線路，造成不利影響。一旦在實際施工的挖掘過程中發現了線路或是管道等設施，一定要及時報告給相關部門，邀請相關單位派了解情況的工作人員到實際施工地點進行現場指導。可采用人工挖掘的方式來確定地下管線的實際線路，根據實際情況重新制定施工方案。

　　3 頂管工藝應用于高速公路的施工要點

　　3.1 頂管工藝施工的準備工作

　　在實施頂管技術之前，要做好施工前的準備工作。首先，工作人員要先按照施工圖紙，在實際施工區域做好標記。簡單來講，就是通過經緯儀來測量出穿越路基的中心軸線并使用白灰做好標記，以此來提高頂管技術實際施工的準確性。一旦發現地下區域結構有影響施工路線的位置一定要預先做好相應的標記。其次，要測量出公路兩側的地平線高度，以此來推算出頂管的預埋深度。最后，要對作為標記的木樁進行保護，以便后續工作人員可以順利施工。

　　3.2 頂管工藝的操作要點

　　高速公路工程大多是在粉質黏土地帶進行施工，在進行頂管工藝施工過程中，可以采用先挖后頂的施工方法，也可以采用隨挖隨頂的施工方式。這樣操作可以有效降低施工現場地質環境對整個工程質量的影響。需要注意的是頂鐵在安裝時要保證其始終處于水平垂直狀態，這樣可以保證施工時管線不會偏離中心軸。為了延長套管接口的使用年限，可以在連接完成后進行防腐處理，避免地下環境潮濕致使套管腐蝕。頂管技術在操作時無法避免的工作就是要對地下路基進行挖掘作業并進行運土作業。這部分工作會占據大量的時間，嚴重拖慢了項目施工的進度，所以要求工作人員必須按照圖紙進行挖掘，在圖紙規定的范圍內進行施工，這樣做一方面可以有效減少工作量，另一方面可以避免破壞施工現場周圍的其他管線。

　　3.3 頂管工藝施工質量檢測

　　為了確保頂管工藝的質量，必須重視施工質量檢測工作。目前施工質量檢測工作主要從三個方面入手，分別是頂管的質量控制、施工過程控制和糾錯控制。在頂管質量控制中需要使用設備水準儀，通過水準儀對路基頂管的高程進行控制，檢測人員需進行檢查，只有檢測合格后，才能進行下一環節的工作內容，若是質量不達標還需繼續進行細節處理，這是保證頂管工藝施工質量的重中之重。在對高速公路頂管施工時，要注意控制好頂管段的高程和中間方位，因為在實際施工過程中中線在以上兩方面很容易出現偏差，一旦出現偏差，就會給頂管施工的質量產生不好的影響。中線易于出現高程和方位上的偏差主要是因為頂管的中線的受力程度與頂點處的受力程度是完全不同的，所以在施工時很容易出現偏差，另外，實際施工不規范也會導致實際施工與預先設定的圖紙存在嚴重不符，降低了高速公路頂管工藝的質量。

　　即使高速公路頂管施工時再精細，頂管的中線在高程和中間方位也容易出現偏差，發生偏差時就需要專業的工作人員利用一些檢測手段來進行糾正，我們把糾正的這一過程稱之為糾偏。這一糾正的過程并不僅僅存在于施工結束后，施工前、施工時都要進行不斷的查驗，一旦發現問題及時作出調整。目前主要有針對坑內和管端面的兩種檢測方法，常被使用的糾偏方法有三種，即千斤頂糾偏法，頂木糾偏法和加墊塊糾偏法。顧名思義，千斤頂糾偏法主要是利用千斤頂這一設備頂接頂木，通過千斤頂額外提供的支撐力，使路基中稍稍偏差的頂管位置進行復位。但是，千斤頂糾偏法有一個應用局限，一旦頂管與頂鐵間發生的偏差大于 20mm 時，在使用千斤頂糾偏法就無法發揮作用了，這時就需要利用頂木糾偏法來進行校正了，頂木糾偏法與千斤頂糾偏法的原理類似，就是將圓木或方木的一端撐在發生偏離的管壁上，管壁的另一端要裝上墊有木板的管前土壤，用于固定管壁，然后在利用千斤頂提供撐力進行糾偏。加墊塊糾偏法主要是在頂管和頂鐵接連的合適的位置墊上一塊有厚度的鋼板，使頂鐵與頂管間形成一個角度，在調整角度的這一過程中校正頂管的偏差問題。利用好三種方法可以使管道的糾偏工作取得很好的成效。

　　4 橫向頂管技術在高速公路路面維修中的應用

　　在高速公路中，由于公路路面要長期經歷風吹雨打和超負荷運載，很容易發生斷裂、坑槽等現象，這對高速公路工程的穩定性有很大的危害，所以路面的質量是衡量高速公路整體質量的一個重要指標。針對這一問題橫向頂管技術因其特有的優勢順勢而生，橫向頂管技術具有較好的排水性，可以很好的解決高速公路排水問題，加之橫向頂管技術在使用操作上比較容易，價格低廉，并且能夠有效的改善公路出現的一些問題，提高公路整體的質量，延長使用年限，從而被廣泛應用在高速公路路面維修工作當中。

　　4.1 橫向頂管技術的概述

　　早期修建的高速公路中由于工人操作水平不到位、施工技術不先進、工序不規范、設計不合理、道路排水設施損毀等原因造成高速公路質量嚴重降低，損害嚴重。隨著社會的不斷發展，交通壓力也在不斷加大，導致高速公路破損越發嚴重，許多路段的高速公路都需要進行維修。在維修道路時，施工單位不能只關注路面的防水問題，還要結合維修路段的周圍環境特點進行科學合理的設計，只有這樣才能避免維修后的高速公路反復的出現問題，浪費了大量的人力、物力、財力。橫向頂管技術的使用，可以更好地優化道路的質量，在通過其他防水材料及防水措施的輔助，可以有效減少公路路面結構層的積水，從而減少道路的損害，在有效保障高速公路正常運行的同時延長高速公路路面的使用年限。

　　4.2 具體的施工工藝分析(1)對合理的排水材料進行選擇。若要保證高速公路橫向排水技術的效果，必須科學的選用排水管材料，選擇排水管材料必須有以下幾個特性：如耐用性、受力程度、價格以及旋工功能等。在放置橫向排水管時要注意排水管距路面的距離，恰當的位置可以使排水管承載的路面壓力較小，也能保證排水系統可以正常順利的使用，所以在選擇材料時要充分考慮高速公路所處區域的環境氣候特點，選擇性價比較高的排水材料。(2)分析排水管道的設計原則。a. 安排橫向排水管的擺放位置之前，首先要考慮路面維修的銑刨結構的層次，根據路面的銑刨的層次在基層頂面或底基層頂面部位放置橫向排水管，還需要注意的是，排水管的管頂部一定要嵌入到基層或者是底基層表面的 1～2cm 的位置。 b. 在設置橫向排水管的擺放時，一定要考慮排水管與排水管之間的間距，間距最好設置在 20cm 左右，但是，若排水管需要在上坡路段或者豎曲線的底部位置時，應當設置 5m 左右的距離。橫向排水管的分布是設計的重點，一般排水管的起點都設置在兩個構造物當中，所以，基層的頂面在布設排水管時，不僅要設計適當的間距，還要把排水管本身考慮到其中。c. 注意在布設橫向排水管時，不能隨意使用簡單的測量工具確定布設的位置，要使用一些專門的設施設備進行測量，要保證頂管的坡度在 10%以上。(3)分析排水管施工工藝。a. 在橫向排水管的實際施工時，為了保證確保橫向配水管的設置，可以在施工時與路面基層的大粒徑透水性能好的瀝青材料混合在一起，這樣做可以保證配水管的設置起到效果。b. 在安裝項管設備的過程中，應該根據施工前所預備的頂管位置規定及坡度大于 10%的規定完成放置。同時，還應該確保 PVC 管材的外徑同頂管鉆孔直徑是相同的，進而將一定的保障為排水頂管的建設施工提供出來。同時，在施工完頂管之后，需要將一定量的水泥漿灌入到成孔的內部，并且，向里面插入 PVC 排水管，令路堤與排水管的外側能夠密切地聯系起來，并且，保證擁有相應的強度，還應該將相應的砂漿應用到進口外側部位完成堵塞，進而將其緊密性提升上來，對于層間水沿著管外壁流出的現象應該有效地防治，此外，對于排水進口附近的一些漏點，還應該應用合理的措施進行堵塞，避免有瀝青混合材料堵塞管口的情況發生。c. 為了可以避免因為層間水涌出后而沖刷到邊坡，避免發生排水管被偷竊的情況，一般在對橫向排水管出口進行設置的時候，都會在邊坡度的內部將其設置出來，而且，在出口的周圍，要將魚鱗坑設置出來，主要是由碎石材料一同構成了魚鱗坑，能有效地發揮防盜和分散排水的作用。

　　4.3 橫向頂管施工質量控制

　　(1)認真審閱圖紙。施工方案和設計圖紙是一項工程順利進行的前提，設計部門在施工前要反復校驗設計圖紙和施工方案是否符合施工區域的實際情況，另外，在實際施工前相關單位還應組織施工人員認真了解圖紙，甚至是熟練掌握圖紙的相關要求。在實際施工作業時要嚴格按照工程的相關規范和制度進行，對一些突發狀況要及時上報相關單位，共同商定處理方案。(2)項目在施工前要做好準備工作。要選擇恰當的施工技術，考慮好施工中可能出現的障礙、隱患，提前設計好解決方案，在設計時要準確設計出中線基線、水準點等，科學合理的選擇恰當的施工材料，也要加強人員的培訓和管理，經常檢查修復要使用的檢測儀器和計量器具等。(3)中央分隔帶排、防水設計。自然降雨和綠化用水是中央分隔帶水存在的主要原因，水分較多時綠化帶吸收不了就會滲入到路面結構中，從而影響路面的結實程度。所以一定要對中央分隔帶積水的處理提高重視程度，處理這部分積水可以采用建立防滲墻的方法，這樣可以阻止路面結構層中滲入積水，還可以很好地控制中央分隔帶中的水分流失，保證綠化帶中的樹木草地正常的生長需求。(4)中央分隔帶人井排水。一般處理分隔帶人井中的積水常使用定向鉆孔的方式，在人井中穿入排水管，就可以排出中央分隔帶井內的積水了。(5)科學配置瀝青混合料。在路面維修工作中，最常被使用的材料就是瀝青混合料了，其性能直接決定了路面的質量，決定了路面的使用年限，但是瀝青混合料是一項很難以掌握的工作，要不斷的進行實驗，科學合理的優化瀝青混合料各成分之間的配比關系。如若想修補后的路面的防水排水性能，則路面的表層機構最好使用改性瀝青碎石混合料，基層結構可以采用大粒徑瀝青碎石，而 SBS 改性瀝青防水粘結層可以放在頂層路面和基層之間，這樣整個路面的防水性能可以有效的提高。

　　5 結束語

　　簡而言之，交通公路運輸在我國經濟發展中占有重要地位，而高速公路的質量是保證交通公路運輸順利發展的前提。但是目前正在使用的高速公路還有很多弊端沒有及時處理，如果不及時解決這些問題一定會對國民的生命健康埋下隱患，也會阻礙我國經濟的飛速發展。頂管技術正是在這種社會大背景下應運而生，可以解決公路中現存的諸多問題，在實際使用頂管技術時，要重視實施頂管技術的前期準備工作，熟練掌握頂管技術的操作要點，并且在實際施工時要不定期進行質量抽查，從而保證高速公路工程的質量。