顶管工艺在管网建设中的实际应用

何婷

摘要：随着我国经济的迅速发展，各地区市政工程建设的步伐也是越来越快。在各种市政建设中，管网建设就像一座城市的主动脉，是基础设施的基础，肩负着所有城市居民的衣食住行,与我们的日常生活息息相关。顶管施工是施工时发明的一种地下管道施工工艺，目前被广泛的应用于我国城市管网建设工程中。顶管工艺和陀螺仪定向、激光指向、计算机控制等技术的结合，在管网建设工程施工中越来越普及的应用。目前，在各市政工程建设，特别是对于施工中需要穿越大量障碍物的污水处理工程，顶管工艺发挥着举重若轻的作用。文章首先就顶管工艺及其在城市管网建设中的应用做了简要阐述，随后以污水处理工程为例，详细介绍了顶管工艺的具体作用，并展望顶管技术将成为市政工程管网建设中的成熟工艺。

关键词：顶管工艺；管网建设；污水管改造

Abstract: along with the rapid economic development, the local municipal engineering construction pace is also more and more quickly. In all kinds of municipal construction, the construction of network is like a city of aortic, is the foundation of infrastructure, shoulder all urban residents of the basic necessities, and our daily life. Pipe jacking construction of invention is a kind of underground pipeline construction technology and has been widely used in our country the urban pipeline construction project. Pipe jacking technology and the gyroscope orientation, laser orientation, the computer control technology, combined with the construction of pipe networks is becoming more and more popular applications. At present, in the municipal engineering construction, especially for the construction of a lot of obstacles need through wastewater treatment engineering, pipe jacking technology plays the role of lifting weights just as twiddling a feather. This article first will pipe jacking technology and its application in the urban pipeline construction paper briefly elaborated, then to wastewater treatment engineering as an example, the paper introduces the concrete effect pipe jacking technology, the prospect of pipe jacking technology will become the municipal pipeline project construction process of mature.

Keywords: pipe jacking technology; Pipeline construction; Sewage pipe transformation

中图分类号：[R123.3]文献标识码：A 文章编号：

前言

随着我国经济的迅速发展，各地区市政工程建设的步伐也是越来越快。在各种市政建设中，管网建设就像一座城市的主动脉，是基础设施的基础，肩负着所有城市居民的衣食住行,与我们的日常生活息息相关。近年来，城市空间不断的扩大，人民群众在物质、精神水平上的要求都在不断提高，对城市各种管网建设的要求也越来越高，旧的管网系统已经明显跟不上日新月异的城市发展步伐。因此，加强城市管网建设更新的工作已经显得迫在眉睫，市政工程建设人员对新技术的要求也日益急迫起来。

顶管施工是施工时发明的一种地下管道施工工艺，其具有可以在保持面层覆盖前提下，操作管道使其穿越地面建筑物、河流、道路、地下管线等特点，目前被广泛的应用于我国城市管网建设工程中。近年来，随着顶管工艺在管网建设工程施工中越来越普及的应用，再加上和陀螺仪定向、激光指向、计算机控制等技术的结合，我国顶管工艺已日益的走向成熟。目前，在各市政工程建设，特别是对于施工中需要穿越大量障碍物的污水处理工程，顶管工艺发挥着举重若轻的作用。

本文首先就顶管工艺及其在城市管网建设中的应用做了简要阐述，隨后以港湾大道DN1000污水重力管改造具体工程为例，详细介绍了顶管工艺的具体作用，并展望顶管技术将成为市政工程管网建设中的成熟工艺。

1.顶管工艺及其在管网建设中的应用

1.1 顶管工艺

顶管法施工是指把掘进机或者工具管从工作坑里面穿过土层并且一直推到接收坑里吊起的技术，在这个过程中是借主顶油缸以及管道间的推力。同时，也可以将管道埋在两坑之间。然而一般因为主油缸的顶力不够，对于长距离的顶管来说，难以克服管壁的土体摩擦阻力和迎面阻力，这时需要将管道进行分段，在每一段之间设一些由中继油缸组成的中继间，为利于长距离管道的顶推，需要在管壁的四周加减摩剂。

1.2顶管工艺在管网建设中的应用

在过去，顶管工艺这种手段不到万不得已，一般是不使用的。当在穿越铁道、河川和公路等特殊环境下施工时，由于其施工的距离大多在 20到30米之间，比较短，顶管技术才会被派上用场。然而现在已经不同于以往了，顶管工艺已被普遍的应用于城市管网建设中。并且顶管连续顶进的距离也逐渐变长，最长的可达数千米，最大的顶管口直径已达到 4米。特别自近 10年以来，顶管施工技术不管是在理论上还是在施工工艺上，都取得了突飞猛进的进展，并且逐渐成为一种很重要的管网建设施工手段。

比如在高速公路的建设中,传统的公路穿越方法是开挖路面，在管线铺设完成后再对路面进行恢复，但是这种方法造价很高，同时也会对交通路况带来很大的不便，并且由于产生粉尘等造成环境污染。尤其是对于已经建成的高速公路，开挖过程需要中断交通、设置路障，这样对施工人员安全和行车安全都有很大的影响。然而应用顶管工艺，就有效的避免了这些问题。公路顶管穿越技术是在管线需要穿越的公路地段安装砼套管，然后将主管线穿越套管。顶管施工能够在不破坏告诉路面的情况使管线下穿越公路，不影响正常交通，并且由于套管保护着主管线，发生故障时也更好的便于维修。

2. 顶管工艺在污水处理工程的应用

顶管技术在非开挖技术中应用最普遍，该技术适用范围较广，无论在理论上，还是在施工工艺方面，都有了突飞猛进的发展。顶管施工工艺也发展出手掘式顶管、土压平衡式顶管、泥水平衡式顶管等多种工艺形式。目前，其应用在污水处理工程中体现的最为明显。

2.1顶管施工基本程序

在敷设管道前，管线的一端事先建造一个工作井。在井内的顶进轴线后方布置后背墙、千斤顶，将敷设的管道放在千斤顶前面的导轨上，管道的最前端安装工具管。千斤顶顶进时，以工具管开路，顶推着前面的管道穿过井壁上的穿墙管把管道压入土中，与此同时，进入工具管的泥土北不断挖掘排出管外。当千斤顶大道最大行程后缩回，放入顶铁，继续顶进。如此不断加入顶铁，管道不断向土中延伸。当井内导轨上的管道几乎全部顶入土中后，缩回千斤顶，吊去全部顶铁，将下一节管吊下井，安装在管道的后面，接着继续顶进，如此循环施工，直至顶完全程（见右图一）。

2.2 泥水平衡式顶管工艺

笔者在从事设计的《港湾大道（海怡湾畔～淇澳引桥）污水管改造工程》，综合比较各种顶管工艺的优、缺点，采用泥水平衡式顶管工艺。

2.2.1泥水平衡式顶管工艺工作原理

在实施顶管工艺时，随着工具管推进，刀盘在不断转动。进泥管不断供泥水，排泥管不断将混有弃土的泥水排出你水舱。泥水舱要保持一定的压力，使刀盘在有泥水压力的情况下向前钻进。为使挖掘面保持稳定，必须向泥水舱注入一定压力的泥浆，泥浆在压力作用下向土体内部渗透，在开挖面形成一层泥浆护壁。

管道施工工艺图

2.2.2泥水平衡式顶管工艺的特点

泥水平衡式顶管是一种新型的全断面钻削式掘进机顶管技术，具有以下一些优点。（1）结构紧凑，使用维修保养简单，在工作坑、接收坑中便于拆除；（2）泥水输送弃土为连续作业，因此进度比较快；（3）采用地面操作系统，安全、直观、方便；（4）工作坑内的作业环境好，作业比较安全，由于它采用泥水管道，输送弃土，不存在吊土，搬运等危险的作业；（5）与其他类型的顶管比较，泥水顶管施工时的总推力比较小，尤其在粘土层这种表现得更为突出，所以特别适用于长距离顶管；（6）施工精度高，上、下、左、右可纠偏，最大纠偏角度达2.5°；（7）可有效地保持挖掘面得稳定，对所顶管子周围的土体扰动比较小。因此，采用此方法顶管引起的地面沉降较小；（8）适用的土质范围比较广，软土、粘土、砂土、沙砾土、硬土均可适用，以及在地下水压力很高、变化范围很大的条件，它都适用。

结束语

总之，随着科学技术的发展，顶管工艺和陀螺仪定向、激光指向、计算机控制等技术的结合，在管网建设工程施工中越来越普及的应用开来。在各种市政工程管网建设，尤其对于施工中需要穿越大量障碍物的污水处理工程，顶管工艺发挥着关键作用。其具有的地面沉降小、精度高、自动化程度高、施工速度快、对地面周边环境影响小等优势越来越明显，应用前景非常广阔。我们相信，顶管工艺的出现为构建和谐社会以及加速城区现代化创造了勃勃生机。

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注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。