排水管道顶管施工技术探析

孟丽娜

摘 要：随着城市化进程的加快，市政工程建设的规模和数量也逐渐扩大，促进了城市经济的发展与繁荣的同时，也引发了一些问题。市政工程施工过程中，对附近居民的生活必然会带来一定的影响，尤其是增加了城市交通的压力。目前所广泛采用的顶管施工工艺对于周围环境的影响较小，因此非常有必要进一步研究排水管道施工技术，分析其特点，从而在施工中获得更好的应用和发展。文章对此展开了深入细致的分析和探讨，希望通过文章的研究，能够为相关人士提供一定的参考和借鉴。

关键词：排水管道施工；顶管施工；技术

1 概述

为了尽量减少排水管道顶管施工对城市道路交通以及铺设排水管道造成的影响，应选择适宜的施工方法。目前的排水管道顶管施工中，存在一些施工工艺和施工技术方面的问题，影响施工的顺利进行，因此应采取合理有效的措施，掌握施工中需要注意的问题，并在施工中不断总结经验，积极开展技术创新。

2 顶管施工技术的定义及优点

2.1 顶管施工技术的定义

顶管施工是一种特殊的管道埋设施工技术，在施工过程中无需开挖，或者开挖较少。顶进设备会产生一定的顶力，在顶力的作用下，在工作坑内将管道顶入土中，并且需要满足设计要求的坡度，在顶进的过程中需要克服周围土壤和管道之间的摩擦力，同时将土方运走。完成一节管子的顶入后，再继续顶进第二节管子。在工作坑内，使掘进机或者工具管穿过土层，并进入接收坑内，所需要的推力来自于中继间、管道间和主顶油缸。而管道则紧跟掘进机或者工具管，最终完成管道的埋设。

2.2 顶管施工技术的特点

同开挖管道敷设技术比较，采用顶管施工技术能够显著降低工程投资成本，缩短工期。顶管施工技术可以直接穿越地下管线、地面建筑物以及河道和公路等，而无需开挖表面土层。具体的讲，顶管施工技术具有以下优点。首先，对于附近居民的影响较小，基本不会影响到地面活动，减少了由于施工给交通带来的压力。其次，占地面积不大，施工面由点到面。再次，建筑物和现有管线的使用不受影响，所产生的震动较低，噪音较小。最后，可以在水下或者较深的地下敷设管道，能够安全穿越地面建筑物、河流和铁路。

2.2.1 顶进用管

顶管掘进机是顶管施工成功与否的关键因素，是顶管施工中所采用的主要设备，位于所顶管道的最前端。还有一种形式，即手掘式顶管施工，采用的工具是一只工具管，无需使用顶管掘进机。而保证管道顶进方向的正确性和取土，则是顶管掘进机的重要功能。在顶管施工中会应用到各种管材，使用得最多的就是钢筋混凝土管。F型接口、T型接口以及企口，是按照接口形式来划分的。而悬辊管、立式振捣管和离心管则是按照生产工艺分类的。管道的加强，所采用的材料有钢板和玻璃纤维两种，对钢筋混凝土管起到了很好的加强作用。单管节的顶进管，其接口为焊接而成，是钢管材质，在施工完成后，管道的刚性将明显提高。它的缺点是不适用于曲线顶管，只能在直线顶管中使用，而它的优点就是焊接的接口不容易发生渗漏。此外，可以用于顶管的材料还有复合管、玻璃钢管、硬塑料管以及铸铁管等。

2.2.2 土压力控制

顶管推进的过程中，刀盘前的土压力逐渐增加，直到土压力大于控制土压力，停止推进顶管，回缩刀架，随之切削土量也会减少。为保持土压力在恒定值，需要调节顶管推进的速度，使之与排土量相符。然而，这只是一种理想的状态，在实际的推进过程中，推进速度同排土速度不同，在操作上呈间歇式地推进。

2.2.3 输土装置

顶进方式不同，与之相配的输土装置也存在差异。管道和泥浆泵的方式，适用于泥水平衡式顶管。砂泵、蓄电池拖车的出土方式，主要应用在土压平衡式顶管施工中。手推车出土则更适合于手掘式顶管。

2.2.4 浅层顶管时土体移动的分析计算

大直径的顶管施工其施工的工艺略有不同，需要在地下开挖，进而引起卸载。即使有着具有支撑作用的后续管节，还是会出现地层损失，这是由于开挖面周围的土体应力松弛，继而膨胀到隧洞空间和开挖面。有观点认为，地面沉降是所有地层损失的表现，然而通过分析软土地层顶管施工可知，土体运动包括水平分量和竖向分量，其移动形式较为复杂。

2.2.5 地面起吊设备

门式行车是一种十分常见的地面起吊设备，根据管道口径的不同，需要配不同吨位的行车，具有工作可靠性高、操作简单方便的特点，但是在转移过程中拆装的难度较大。此外，较为常用的地面起吊设备还有履带式起重机和汽车式起重机，具有操作灵活、方便的特点。

2.2.6 测量和校正系统

顶管过程中，每隔一定时间（一般是每顶进1m）应测量标高和中心线一次。发现偏差时，除及时校正外，还应每顶进一个行程后，正式测量校正一次。使用得最普遍的测量裝置是经纬仪和水准仪。经纬仪用来测量管道的左右偏差，水准仪用来测量管道的高低偏差。在机械式顶管中，大多使用激光经纬仪，即在普通经纬仪上加装一个激光发射器，激光束打在掘进机的光靶上，观察光靶上光点的位置就可判断管的上下和左右偏差。当管的偏差超过允许值时，应根据实际情况采用校正千斤顶等方法进行校正。

纠偏用调整部分为统一布置在一个断面上的4个可调式千斤顶调整机头，通过控制各方位的千斤顶的伸缩，调整工具管刃角走向实现。顶进时，必须加强第一节管道顶进质量控制，减少起顶误差，因此导向轨、千斤顶受力点、管底滑道、管侧超挖必须严格按照施工要求进行。

2.2.7 注浆系统

注浆系统也是顶管施工中的重要系统，由拌浆、注浆和管道组成。将注浆材料兑水，然后再进行搅拌即所谓的拌浆。注浆时需要严格控制注浆量和注浆的压力，而这一功能由注浆泵来实现。管道分为两种，即支管和总管，浆液的传递方向，是由总管到支管，进而到每个注浆孔，总管位于管道内的一侧。土体的移动会受到注浆压力的稳定性和大小的影响。注浆压力过小，管道和周围土体的间隙不能顺利地被填补好，注浆效果不理想，不能形成泥浆套。注浆压力过大，会导致地面隆起或者土体侧向位移，对管道周围土体造成挤压。

如果注浆压力的稳定性不好，就会扰动土体，使土体结构遭到破坏，甚至会导致沉降的发生，特别是施工后期的固结沉降。因此应控制好注浆的压力，在不对地层造成严重扰动的前提下，使浆液能够顺利注入管段外壁。

3 结束语

顶管施工技术具有不妨碍交通、占地面积少、大大降低沿线拆迁的工作量、施工的过程控制相对严格以及经济性较高等优点。相对于开槽埋管从社会效益与经济效益上来讲更具有优越性，另外一方面从切实做到保护环境考虑，顶管施工技术应该得到大力推广。

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