非开挖顶管技术在市政工程中的应用

李强

摘要：近年来，我国社会主义市场经济得到快速发展，市政工程事业在其推动下也得到突飞猛进的发展，非开挖顶管技术作为市政道路工程建设的重要技术之一，其技术水平的高低对整体施工质量产生了重要的影响，因此需要不断提高施工技术水平，规范施工流程，控制好各個环节的施工工作。想要使市政排水管线工程施工质量得到有效提高，就需要对施工技术体系进行不断的完善和健全，在施工时选择科学有效的技术。

关键词：非开挖顶管技术；市政工程；排水管线施工

在城市基础设施中，地下管线作为的主要构成部分，是一个城市生存、发展的主动力。加强对地下管线铺设质量的提升，能够促进城市经济建设，提升现代化水平，意义重大。随着我国城市化进程的不断推进，老旧的城市管道网已经满足不了当前城市发展的需求，特别是诸多问题在市政工程排水管线铺设中出现。为了使市政工程的质量得到有效提升，同时降低投入成本，施工单位往往会在排水管线施工时选用“挖槽铺管法”进行。不过这种方式的使用条件有限，且会严重损坏原有路面、建筑物质量。而非开挖顶管技术因具有良好的性能、环境和较小的交通影响，而再近两年别广泛推广应用。

一、非开挖顶管技术的概况

二十世纪八十年代，现代非开挖顶管施工技术在发达国家兴起并形成新的产业，该技术对铺设、更换及修复传统地下管线具有重要意义。与其他技术的对比非开挖顶管技术对环境、交通影响较小，并具有较高经济性，在市政排水工程中得到了广泛的应用。非开挖技术是指利用导向、定向钻进等途径，在地表极小部分开挖的情况下，对地下各种管线进行敷设、更换及修复的施工新技术，该技术具有较小的地表干扰性。顶管技术作为非开挖技术的重要组成部分，其主要应用于市政工程，相比开挖埋管技术，非开挖顶管技术可以深入地下作业。其作业原理为：工作井垂直地面进行制作，随后把水泥、钢制管道利用高压液压千斤顶向地下顶入。在面层不开挖的情况下，进行公路、地下管线的穿越。顶管施工的主要推力包括：主顶油缸、管道中继间等。该技术的应用，可对埋设管道施工中对沿线建筑物与交通的影响力降到最低，在土层稳定与保护环境发挥着积极的作用。特别是在市政工程交通量大、人口众多及建筑物、地下管线繁杂的情况下，得到了广泛地应用与推广。

二、市政排水管线施工中非开挖顶管技术的施工准备

1、顶进管的选择。一般选用钢筋混凝土管作为市政排水管线施工的顶进管，钢管一般用于没有腐蚀需求的情况下。严格按照钢筋混凝土标准与技术规定确定钢筋混凝土管的规格设计、配筋与应力验算。按照工程性质及需求，对顶进管内径进行确定。外径可严格遵循顶进管受荷载的情况进行确定，并对混凝土管的配筋、壁厚进行确定。因顶管工作面施工必须与人工方式相配合，要求其管内径在500mm以下。顶进管长度直接影响着顶管的可控性与经济性。将长管应用到直线推顶施工中，可降低装管次数，以此提升施工效果。但在不断增加管长度的同时，如与原定路线出现偏离现象，将加大恢复的难度。通常情况下，当L/D（长度为L，管径为D）在1.10以下或等于1.10时，通常选用短管进行施工；当L/D等于1.15时，通常选用标准管进行施工；当L/D大于或等于2.10时，可选用长管作为顶进管。

2、顶管施工准备。起重设备、自动控制室、料具间及注水系统等为现场平面总体布置内容。并将发射架、顶管机、千斤顶等设备合理安装到始发工作井内，并将下井扶梯设置在工作井边侧，为施工人员提供便利。为增加顶管机出洞的安全性，必须选用高压旋喷桩对土体、进出洞相应范围进行加固。为避免泥水流失现象出现在顶管机进出预留洞位置，必须将止水装置安装在工作井内。

三、市政排水管线施工中非开挖顶管技术的施工流程

某排水工程，居民区分布于其管线两侧，管线中心与建筑物外侧之间的距离为12 m。该工程顶管的总长度为514 m，管节外径为2 640 mm，其内径为2 200 mm，管节长度为2 400 mm，最大控制距离为189 m，该顶管施工段无坡度，管顶覆土厚度为4.3 m。选用土压平衡式多刀盘顶管机（该机的外径长度为2 640 mm）进行顶管施工，最大后顶力为1400 t。因管道施工具有较大的复杂性，可选用天然橡胶制成锲型橡胶圈。

1、测量放样与井下、地面设备安装。顶管轴线与设备安装标高等都是测量放样的内容，利用井下投点、后视点精度的确定，可对顶管轴线放样精度进行有效控制。在安装井下设备时，设备安装部件包括：导轨、千斤顶等。安装施工中，轴线确定必须严格遵循相关测量规定，确保操作符合施工要求。为防止标高人为误差的产生，应降低轴线安装量。安装地面设备时，其设备包含：起吊设备、主顶泵站等，施工时，必须严格按照现场具体情况，进行合理设置，并与顶管轴线存在一定的距离。

2、顶管机下井与出洞。通过起吊设备将顶管机吊入安装好的导轨上，临时千斤顶安装后，应和顶管机连接的管线相连。必要的安全措施应在顶管出洞前进行，如软眼位置在工作井施工中，可进行相应墙体的浇筑，应确保该墙体具有较高的强度及可对洞口外水土压力产生抵抗作用，向出口器放入顶管机后，可对墙上的出洞进行直接切割与封堵。同时，还可以将部分钢封门安装在工作井软眼位置，以此起到加固洞口外土体及地下水位降低的作用。在打开洞口后，对土体自身的稳定性及牢固性进行加固。如顶管出洞没有地下水，可将一定量的钢板桩打在洞口外部，进而对打开洞口后出现的土压力加以抵抗。在打开洞口后，出口器内进入顶管机时，可拔出钢板桩，随后不断顶进。

3、正常顶进控制。正常顶进施工中，应利用顶速控制、出土控制，使土仓内压力与机头水土压保持一种动态平衡状态。如土质出现改变，必须按照土质具体情况，合理调整顶管机参数。一是合理布置中继站。应充分考虑井内总站顶力与管线顶进时的最大摩擦力。施工过程中，由于顶管内中继站具有较高运动频率，必须确保其密封件性能符合施工要求；二是顶进编制控制。按照监控屏内顶管机偏位情况，操作人员可及时将顶管机头内的纠偏系统启动，同时做好处理工作。施工过程中，必须与顶头偏位、后续管节缝等充分结合。如顶管为曲线形式，地面控制系统无法对顶管机偏位信号接收时，应指派相关负责人员及时监控管道，并将纠偏调控结果上报。

4、顶管机进洞、起吊及转移。在洞口位置放置顶管机时，必须依据洞口位置的具体情况、地质条件及地下水文状况进行相关措施的选择。在确保施工安全的前提下，指派施工人员及时除去软眼封门，随后不断顶进，直至顶管机进入接收机内，最后将机头与管道的连接解除。

5、洞口密封处理、管道修补及验收。在井中进行顶管机转移，并彻底清理洞口，根据安装轨道，进行止水设备的安装，洞口封闭可利用混凝土浇筑的方式进行施工。在完成该段管道施工后，必须先清理管道，在回填管缝，并补衬、修补施工受损位置。随后验收管道，确保管道轴线位置不出现任何误差、回填管缝施工效果良好等。选用“F”型钢筋混凝土顶管作为该工程的方式，密封时可选用橡胶圈。在混凝土管内埋设钢套，可对其刚度进行有效提升，并确保变形现象不出现在运输过程中。与此同时，焊接其和管内钢筋骨架，当顶进管端位置混凝土时，如产生受压情况，可起到约束保护管端混凝土的作用。

四、结束语

通过以上叙述可以看出，在市政施工中，顶管技术作为一种非开挖掘进式技术，由于其环境影响小，施工噪音小，使用场地小等特点而被广泛实施应用。想要使市政排水管线施工质量得到提升，施工单位必须加强对非开挖顶管技术的重视，结合施工现场情况，对顶进管进行合理选择，保障它的长度和直径与施工要求相符合。施工前充分做好各项准备工作，规范施工流程，实现工程建设的社会效益与经济效益双提升。