给排水施工长距离顶管施工技术研究

李 东

武汉市武昌市政工程总公司一工程处 湖北 武汉 430000

正文：

一、长距离顶管施工技术基本概念

应用于给排水施工当中的顶管技术可以在保证原有路面不被破坏的情况下进行管道的通设，这项技术又被称为非开挖顶管技术，在我国道路众多、人均用水量和排水量较高的情况下，给排水顶管技术的出现大大促进了我国现代化城市建设的步伐，真正地实现了在长距离情况下的管道通设，因此该项技术在我国现代化城市建设过程中得到了广泛的应用。给排水顶管施工技术对城市道路的破坏较小，减少了对施工周边环境的影响，大大缓解了以往因开挖地面造成的交通拥堵，保护了需铺设管道路段的路基稳固除此之外该项技术还能够在对管道的维修和维护上进行应用。

尽管长距离顶管施工技术的出现给市政工程建设带来了更加便利的技术，但是在实际的应用当中仍旧面领着许多的问题，根据顶管技术的施工特点，首先面临的就是施工资金巨大的弊端，由于在期施工前期需要对施工路段做较为细致的规划，对施工设备要求较多，加以顶管施工技术的专业水平较高，因此还需要有专业的技术人员在现场指挥调度，最主要的是顶管技术施工所需工人数也是一般施工人数的一倍之多，造成了项目工程的预算费用巨大。因此长距离顶管施工技术只有在城市市政工程或者大型的施工项目当中使用较多，对于一些小范围、短距离的施工项目不适用，光就高额的施工费用来说就不是一般的企业内部资金可以承受得起的，这也是阻碍长距离顶管施工技术在我国发展推广的因素之一。

二、长距离顶管施工技术基本原理

1.原理

长距离顶管施工技术在施工过程中需要借助许多的施工辅助顶进设备，如通过安装在工作井当中的油缸提供巨大动力的土压平衡顶管机，将管道从工作井送入，经过管道间、中继间等提供顶进动力的设备，最终接通接收井。在具体的实施工作中，管道会从工作井进入，其前端的挖掘设备会随着管道的挺进将前进路线上的土石切割粉碎下来，并通过安装在挖掘设备后方的徒仓和螺旋输送机送回地面，这样按照规划的铺设路线不断地挖掘土体，就完成了长距离顶管施工技术的基础部分。

长距离顶管施工技术的施工离不开前期对所要开挖土体的土质分析、土层结构等与开挖施工相关的信息的采集和分析，如果遇到不利于开挖设备施工的土层土质，可以利用灌水软化或者黏土浆等材料辅助开挖，通过人为手段改善开挖土壤的土质条件。例如：在遇到土质环境较为不稳定的土层时，可以通过增加土壤湿度的方式将开挖土层变成泥状土，众所周知在建筑施工当中泥状土的承压性质和对形变受力有着很强的适应性，因此可以减少来自地下水以及施工接触面的压力，既避免了土壤因结构问题造成的坍塌，又确保了在施工过程中挖掘设备的顺利前进。

2.长距离顶管施工技术的应用优势

在城市给排水系统规划施工时，将长距离顶管施工技术作为施工的主要技术，可以有效地减少以往开挖施工所造成的影响和破坏，有效地提升了施工效率，由于该项技术可以做到不开挖路面就能够完成给排水管道的通设，因此直接避免了减少了道路开挖再回填造成的资金浪费和对道路的破坏，单就这一方面来看就降低了市政工程的施工工作量和铺设成本，又因其能够长距离地下施工的优势，有效地解决了以往需要开挖路面造成的地面交通拥堵的麻烦，其先进的管道挺进技术也不会对原有的地下设施造成破坏，因此本文从以下几个方面来对长距离顶管施工技术的优势进行分析：

（1）降低对城市道路的破坏

长距离顶管施工技术在对城市道路的破坏与传统的全面开挖铺设相比，已经大大降低了对城市路面造成的破坏，该项技术只需要在工作井和接收井两端进行面积较小的开挖以外，剩余的工作部分都在地下完成。并且该项技术的作业设备多数在地面以下，在施工过程中也不会造成太大的噪音和地面振动，对周边居民的工作和生活不会造成十分恶劣的影响。

（2）降低施工成本

首先从工作井和接收井施工的开挖计算，通过对开挖土壤土质的分析和人为改善，大大降低了对城市道路的开挖面积，而以往的管道铺设工作只能将所要铺设管道的线路全面开挖，铺设完管道之后还需要运送土方将开挖的路面重新回填，并且由于城市化的道路路面都需要硬化，所以还需要在路面铺设柏油进行硬化处理，这一系列施工过程下来不仅施工周期长、而且耗费的人力物力较大，因此只开挖所需铺设管道的两端道路就大大降低了施工所需的人力物力。其次由于长距离顶管施工技术的工作重点全在地下进行，因此对地面的建筑、交通设施以及车辆通行压力没有太大的影响，减少了以往施工中需要协调交通、破坏建筑的弊端和市政施工投入的成本。最后该项技术的非开挖性质，既保护了施工路段的路基，又减少了工程规划的环节，对路面的使用寿命和后期维护起到了保护作用，从这方面来讲也变相地降低了施工作业成本。

（3）可长距离施工

长距离顶管施工技术的另一大特点是能够进行长距离的地下施工作业，这依赖于管道中继间的设置，由于在长距离的管道顶进过程中，土层的阻力有时会大于容许总顶力，就会造成主顶力不足而无法一次达到需要顶进的距离，这时就需要设置在管道前端中继间当中的10个顶力为30吨的千斤顶作为辅助顶力补充，一般设置中继间的前提是管道的顶进距离超过100米。除此之外在管道挺进距离超过100米时，辅助中继间的另一项触变泥浆灌注工艺也是重要的保证长距离管道铺设因素，此工艺在长距离的顶管施工当中有着十分重要的作用，其不仅可以利用触变泥浆套减少管道在顶进过程中与土层之间的摩擦力，而且还能够减少最前端挖掘设备的挖掘难度，将一些较难开挖的土层转变为容易粉碎切削的泥状土，促进了管道挺进的速度。

（4）可穿过建筑物

市政工程的给排水工程项目一般管道铺设长度较长，涉及铺设面积较大较广，因此对管道的顶进质量就有着较高的要求，所以要在以下几个方面做好相关的准备工作：首先应该考虑到顶进穿墙工作中因挖掘过后的土质结构不稳定造成的间接性坍塌，对此就需要在挖掘前对需要施工的土层进行灌浆加固的处理，在挖掘设备顶进过后应尽快的实现后方工具管的通设，起到对周围土层的填充作用；其次要注意在管道顶进的过程中地下水的渗透，对此在管道的接口处有外套环（钢套环）橡胶止水带和软土衬垫两部分进行防水，并且在工具管接口以外的位置需要利用注浆工艺对管道外部进行保护，形成一层用来填充流失的土体和防水的泥浆套；最后由于顶管技术的地下施工距离较长，因此在面对地下复杂的施工环境时，施工技术人员应该对管道最前端的传输设备采集到的信息和数据第一时间进行分析，针对不同的施工状况及时地调整施工方案，确保长距离顶管施工的顺利完成。

三、长距离顶管施工技术的具体运用

1.长距离顶管施工技术在给排水工程中的运用设计

目前我国多数长距离顶管施工当中都会将含有钢筋结构的砼管或者硬度较强的钢管作为承载挖掘设备顶进管，放在实际的施工环境当中，钢管的使用就有了一定的局限性，必须在没有腐蚀性的地下环境当中才能够使用，而具备钢结构的混凝土管道虽然对地下的施工环境没有太多的要求，但是考虑到在规划时的相关标准，以及在施工当中的对顶进管的技术要求，还是要在选择上严加把控，如混凝土管道当中钢筋的成分配比必须能够承受顶进应力，在实际使用当中还需要考虑管道的直径，这就需要结合管道管壁的厚度和混凝土管道钢筋配比进行计算，以此来选择最佳外径的管道大小。

2. 长距离顶管施工技术在给排水工程中的应用要求

（1）施工要求

长距离顶管技术的施工能否顺利进行取决于施工技术和顶进管的材质，由于在地下埋设的给排水管道需要经历较长的使用时间，因此在施工前应该选取合适耐用的给排水管道，这样才能够保证后期施工的质量，但目前在我国的管道市场有着种类繁多的管材，一些无良商家在制作时甚至只考虑管道的形状相似，并没有对其使用价值有所重视，偷工减料制作而成，因此需要施工管理者在选材时认真挑选，避免劣质管材拖慢施工的进度和质量。同时长距离顶管施工技术的专业性较强，对相关的施工人员专业技术要求较高，由于该技术的特殊性，一般只有在大型市政工程或者较大的施工项目当中才会使用，因此长距离顶管施工技术所需要投入的资金较大。

（2）顶管施工

顶管施工技术作为长距离顶管施工技术的核心和尖端部分，是对技术要求较高的部分，一般顶进管的选材都会选用无钢套或者顶进钢套管，其管材对施工环境有着较强的适应力，并且能够承受顶管的应力。为了保证顶进管在地下能够顺利的进行工作，避免其在顶进的过程中受到破坏，需要将工作井和接收井设置到地表，将钢管由上至下的放置在工作井中，同时工作井当中应预留下出口，在机械顶进设备的帮助下，顶进至接收井，保证了接收井和土层之间的紧密对接，这样的设计方式还能还能够保证接收井的预留口提前留出穿出位置。这就是前期顶管施工的全部工作，将地下和地表的基础设施准备完毕，为后期的管道铺设做了完善的准备。

（3）其他施工要求

由于长距离顶管施工所使用的铺设管材一般长度较长，在实际的施工当中，由于人工操作失误或者设备自身的抖动，会造成管道的位移，因此为了确保给排水管道铺设的稳定，除了要求施工人员谨慎的操作之外，还要确保主顶推力的稳定，保证管道内部压力的稳定，只有平衡各方面的施工因素，才能够确保长距离顶管施工的顺利进行。

四、长距离顶管施工技术在给排水工程中的注意事项

1.减少环境污染

在施工过程中要注意规划铺设路线上的一些垃圾填埋场，在规划的线路当中应尽量绕开对垃圾填埋场的挖掘。同时在地下顶进管的顶进过程中要尽量降低施工强度，避免因施工强度较大造成的地面变形。城市体系当中，许许多多管道线路都会埋设在地下，因此在进行施工前应该充分地调查了解相关的资料和路线的可取性，避免与其他城市地下设施“相撞”，造成不必要的财产损失。

2.避免破坏周边建筑物

除去工作井和接收井两端的道路和建筑破坏以外，还应该注意在长距离顶管施工过程中对地面建筑的保护，充分利用注浆工艺形成的泥浆套进行开挖土层的填充和支撑，避免因土层塌陷造成的地面建筑的变形，同时要对前端的挖掘设备做好压力平衡的设计，保证触变泥浆灌注技术的正常使用，通过将所要挖掘的土体泥浆化来降低挖掘难度，平衡土层因轻度不足造成的塌陷压力。

3.其他

施工环境中的通风系统是十分重要的一个环节，其作用主要是保护施工人员的人身安全，由于长距离顶管施工是在较为密闭的环境当中进行的，因此氧气流通不畅，需要及时的进行气体流通。因此可以采用间歇式更换作业人员的方式或者固定时间的通风等方式进行施工。

五、结论

综上所述，在现代化城市的建设发展过程中，给排水系统的起着重要的基础作用，可以说一座没有给排水系统的城市与农村的生活方式无异，而传统的给排水管道铺设往往耗时耗力，因此长距离顶管施工技术应运而生，并且在现代化城市建设当中取得了较好的成绩。长距离顶管施工在市政给排水建设工作当中起着重要的推动作用，并且随着施工技术水平的不断提高，整体的工程周期也在加快，工程质量也得到了极大地提高，在现代化城市的建设当中被广泛应用。但是由于我国长距离顶管施工技术的发展才刚刚起步，仍旧存在这许多方面的问题，如对施工人员的专业技术要求较高，该项技术本身涉及到很多建筑知识领域，施工过程较为复杂等等，因此需要我们进一步的加强对该项技术的研究，促进我国城市化进程的建设。