非开挖顶管工艺在市政排水工程中的应用

颜培育

摘 要：在市政排水工程中，非开挖的顶管施工技术在较大管径管道施工中被广泛应用。该技术能够有效地降低管道施工对附近建筑筑物和道路、原有地下管网的影响。本文介绍了非开挖顶管（密封型）与传统明挖施工的对比，并结合工程实例对市政排水工程中的非开挖敷管技术进行了探讨。

关键词：非开挖；顶管工艺；排水管线

非开挖技术自60年代初开始在西方发达国家兴起，现已成为一项政府支持、社会提倡、企业参与的新技术。非开挖技术是管道施工技术的一次革命。现如今城市地下管道比较复杂、周边建筑也越来越多，给市政排水工程施工带来了一定的影响，这种情况下研究与孕育出的非开挖顶管施工技术，对周围交通影响有限、減少环境破坏、施工周期短、节约成本，具有非常高的应用价值。

1 非开挖拉管施工技术与明挖开槽埋管法之间的比较

1.1 施工成本

从施工成本角度考虑，明挖开槽埋管施工方法在埋深较大的排水管道施工中，会涉及较大的地基处理费用、基坑支护费用、机械挖土费用、道路及园林恢复等方面的费用，要比非开挖技术投入的成本高。可见，对于埋深较大的管道施工，非开挖技术的经济效益要比挖槽埋管施工技术高。

1.2 施工质量

目前使用较多的顶管机大致分为泥水平衡式顶管机与土压平衡式顶管机。无论使用哪种顶管机械，都能减少管道施工过程中对周围土体的扰动，管道施工后无沉降影响。而明挖开槽埋管施工，对地基处理，管道回填等各个工序的要求较高，质量控制难度较大。

1.3 施工工期

采用传统挖槽技术进行施工，由于施工工序较多、挖土开方工程量大、土层回填作业量大等，使其具有较长时间的工期。同时，在道路反复挖土施工的过程中容易造成交通拥堵，影响到地上或地下建筑设施的完好度和正常使用。而非开挖技术却可以在一定程度上减少或杜绝这些问题的发生。

1.4 对周边环境及交通的影响

在传统挖槽施工工艺中，需要对管道沿线进行大规模开挖，对周边环境及交通影响较大。而非开挖顶管施工仅需工作井及接收井处开挖。

2 非开挖顶管技术在某市政排水施工中应用

某市政排水管线采用顶管施工，管径2600mm，管道埋深为10～16m。因排水管线距河道距离近，地下水位高，地下水丰富，周边建筑物较多，要求高精度严格控制施工，保证周边建筑物安全。另外，主管穿越多座桥梁，穿越桥梁时施工同样要求高精度严格控制施工，保证周边建筑物安全。因此本工程施工要求严格，施工难度大，对顶管施工工艺的选择要求可靠、高效、适用。针对本工程，推荐采用泥水式平衡式顶管机顶管施工方法。为保证工程项目施工的完善和成功，在实际施工过程中应严格执行相关施工规范以及设计的要求，保证各施工工种以及施工岗位的责任明确、完善配合，建立起施工中的协调机制，同时还应制定相应的应急方案。

2.1 测量放样与井下、地面设备安装

测量放样主要是顶管轴线、设备安装标高等内容，通过确定井下投点、后视点之精度，来有效控制顶管的轴线放样精度。对于井下设备安装而言，其主要是指人行梯、导轨、出口器、千斤顶、后背墙以及各种管线和测量支架安装。井下设备安装过程中，应当严格按照测量测放之轴线，进行具体的操作。同时，还要尽量可能少地安装轴线，避免标高人为误差的发生。地面设备安装，主要是起吊设备、主顶泵站、发电机与电缆、泥泵站以及办公室和仓库布设。安装过程中，应当根据现场实际情况，合理布置并注意避开顶管轴线。

2.2 顶管机下井与出洞

顶管机经起吊设备起吊放入已经安装好了的导轨之上，安装临时千斤顶并接通与顶管机相连接的管线。从洞口外条件出发，在顶管出洞之前应当采取有效的措施保证其安全性。①工作井施工过程中，在洞口位置浇筑适量强度、可抵抗洞口外水土压力的墙体，顶管机出洞以后，直接切割并封堵墙上的洞口；②在工作井洞口外布设旋喷桩止水，防止顶管机头进入后，破坏原有平衡，大量水、泥沙涌出，影响顶进施工。

2.3 正常顶进控制

正常顶进时，最重要的就是通过顶速控制、纠偏控制。使机头水土压保持一种动态的平衡状态。当土质发生变化时，应当根据土质实际变化状况，对顶管机参进行适当的调整。控制顶进纠偏时，操作人员应当根据监控屏上的顶管机偏位状况，第一时间启动顶管机头中的纠偏系统，并对其位置适时的纠偏。纠偏过程中，应当结合顶管机头偏位、后续管节缝以及变化趋势和机头简体倾斜角。对于曲线顶管而言，当地面控制系统难以接收顶管机偏位信号时，一定要派专门的测量人员对管道进行适时监控，并报告纠偏调控结果。

2.4 顶管机进洞与起吊、转移

当顶管机至洞口位置时，应当根据洞口位置的实际地质条件以及地下水文情况，积极采取有效的技术措施。在保证安全的条件下，合理的安排工人将软眼封门快速去除，并保证连续顶进，最终使顶管机有效地进入接收井之中。当顶管机至接收井以后，方可解除机头和管道之间的连接。

2.5 洞口密封处理、管道修补与验收

当项管机自井中转移以后，应当对洞口予以有效的清理，并严格安装要求安装止水设备，通过浇筑混凝土将洞口完全的密封。当某段管道施工完成后，应当先对管道清理，并对管缝实施有效的回填操作，对施工中已经受损的部分进行补衬、修补。最后对管道进行验收，其主要内容是管道轴线位置是否存在着偏差、回填管缝情况以及管道内衬及修补情况。该市政排水管道采用的是“F”型钢筋混凝土顶管（Ⅲ级），橡胶圈密封。由于钢套环埋在混凝土管管口位置，增加了它的刚度，在运输中也不易变形；同时，它与管内钢筋骨架焊接在一起，当管端部混凝土被顶进受压时，能够为管端混凝土提供一个很好的约束保护作用。

3 主要技术及安全措施

3.1 减阻泥浆

顶进施工中，减阻泥浆的应用是减小顶进阻力的重要措施。顶进时，通过工具管及混凝土管节上预留的注浆孔，向管道外壁压入一定量的减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆套，减小管节外壁和土层间的摩阻力，从而减小顶进时的顶力。泥浆套形成的好坏，直接关系到减阻的效果。为了保证压浆的效果，工具管后面的3节混凝土管节上都有压浆孔，以后每隔2节设置1节有压浆孔的管节。混凝土管节上的压浆孔有3只，呈120°环向交叉布置。压浆总管用？准50mm白铁管，除工具管及随后的3节混凝土管节外，压浆总管上每隔6m装1只三通，再用压浆软管接至压浆孔处。顶进时，工具管尾部的压浆要及时，确保形成完整、有效的泥浆套。混凝土管节上的压浆孔供补压浆用，补压浆的次数及压浆量需根据施工时的具体情况而确定。

3.2 安全措施

市政排水管线的施工当中，各施工场地的各种运输的道路、生产、生活所使用的各种房屋以及临时工程项目应保持安全距离，保证通道内部的照明以及施工场地的平整；施工场地中具有的电器设备，都应设置漏电保护，若是夜间施工，则应保证充足的照明；基坑的开挖要根据施工规范的边坡进行开挖，分层开挖到设计的标高，防止从底层向着四周挖土的施工方式进行施工，相应的施工机械器具、施工材料以及施工的废弃物都应堆放在基坑边坡周边的安全距离之外；在施工当中应防止从高处向下接放周转杂物。在相应的施工机械、车辆进场之前要进行严格检修，不合格不得施工，在实际施工当中要对各种机械进行定期严格检修，保证相应的施工机械的状态。

由于顶管施工需要工人位于工作井内配合作业，而工作井内相对空间狭窄，工作井内工作属于有限空间作业，要严格执行有限空间作业制度。另外，由于管道施工过程中可能遇到有毒气体，因此，要随时对井内进行毒气检测，超出警报值应立即撤离工作井。井上应有专人保持与井内工作人员联系，确保做到万无一失。

参考文献

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