顶管施工技术在雨污水管道建设中的应用研究

沈路燕

（上海奉贤贤润水务建设有限公司，上海市201499）

0 引言

雨污水管道是现阶段城市管道建设中的重要内容，就具体的雨污水管道建设来看，采用传统的方式做管道建设，一方面工程量巨大，会有大量的成本消耗，另一方面会对城市美观性以及生态环境形成较大的影响，所以其利用的弊端显著。顶管施工技术能够有效的避免上述问题，在具体实践中的作用优势显著，因此在雨污水管道的建设中采用此技术具有显著现实价值[1]。

1 顶管发展史

顶管法施工是继盾构施工之后发展起来的地下管道施工方法，最早于1896年美国北太平洋铁路铺设工程中应用，已有百年历史。20世纪60年代在世界各国得到推广：近20年，日本研究开发土压平衡、水压平衡顶管机等先进顶管机头，并提出相应工法。中国从50年代在北京、上海开始试用，1986年上海穿越黄浦江输水管道，采用钢顶管应用计算机控制，激光导向等先进技术，单向顶进距离1120m，顶进轴线精度：左右＜±150 mm，上下＜±50 mm。1997年上海黄浦江上游引水工程的长桥支线顶管工程，中国创造钢管顶管世界记录，一次最大顶进距离为1 743 m，钢管直径3.5 m。

2 顶管施工技术概述

顶管施工技术是一种非开挖的施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。从工程实践应用来看，在奉贤区的工程建设中，此技术发挥了巨大的效用[2]。

3 顶管施工技术在雨污水管道建设中的应用

顶管施工技术在目前的城市管道建设中被普遍采用，主要是因为此种技术使用对城市环境的影响较小，而且实际应用效果显著。在雨水管道的建设中，此技术有着重要的应用，以下便是对其应用的具体分析。

3.1 工程案例

在奉贤区的发展过程中，随着新城地位的突出和影响力的加剧，其规模不断加大，人口不断提升，原有的雨污水管道在实际利用中呈现出负荷过重的情况，因此需要新建雨污水管道。在奉贤区金钱公路东侧、奉浦大道大道北侧设污水提升泵站1座，污水管道总长度3 693 m。出于环境、施工安全等方面的考虑，部分管道施工决定采用顶管施工技术，顶管施工长度为864 m，采用F型钢承口钢筋混凝土管，管径DN1200~DN1650，局部路段平面图见图1。

3.2 施工设计

雨污水管道的顶管施工技术的施工设计具体包括三个部分：第一是施工样图设计。在样图设计中，对于管道的埋深，管道的承压和荷载等要通过计算做详细的确定，这样，管道施工中的安全可以得到保证。第二是管道的施工方案设计。在施工样图的基础上，考虑施工的工程量和施工周期，需要对具体的施工进度做科学的计算，根据具体的机器使用进度确定人员规模和材料使用等，这样，具体的施工方案会得到更加全面的设计。该工程顶管基本在市政道路下穿过，地下管线众多，对地面沉降要求较高，因此，选用性能先进的顶管机头，是控制地面沉降、加快工程建设速度的关键。该工程污水干管管径为DN1200以上，故采用泥水平衡式顶管工具头，所有操作均可通过遥控在地面进行，且对地面沉降控制较好。第三是施工监管的设计。在施工的过程中，要避免突发事件的发生，应在施工设计的时候对突发性事件做应急预案设计，以确保整个施工的安全性。顶管施工的基本施工设计图见图2。

图2 顶管施工的基本施工设计图

3.3 施工准备

施工准备需作好三方面工作。第一是需要对施工区域的地质环境做具体考察，确定土壤的工程条件，比如土壤的含水量和稳定性。比如，如果在考察中发现施工土壤的含水量较高，那么在施工中需要利用排水措施排出土壤水分，这样，土层工程条件提升，荷载稳定性加强。第二是做施工人员以及材料、设备的准备。这些要素是施工中必须要重视的，因此在准备工作开展的时候必须要第一时间确认。第三是做管理要素的准备，包括技术条件、管理人员水平等。

3.4 施工执行

施工执行须注意两点：第一是施工的规范化操作。在具体的顶管施工技术应用中，技术应用的步骤、环节、机械设备的具体操作以及人员的实际操作执行等都必须要保证规范和标准。简言之，具体执行的规范是保证施工质量的重要措施，因此无论是在施工前还是施工中，必须强调规范化操作。第二是做好施工过程中的管理工作，主要指的是机械设备的管理和人员的管理。从实际分析来看，人员和设备的不合理使用会造成施工的混乱，这对于施工安全来讲十分不利，因此在现场中强化管理十分必要。总而言之，在施工执行的过程中对具体的规范性操作和场面管理做强化，施工质量、安全会有更可靠的保障。

该工程在顶管顶进过程中，地层对顶管阻力较大，易堵塞刀盘切削口，排泥管道也会给顶管施工带来困难。而且，由于土层的不均匀性，顶管方向不易控制，易产生顶偏等不良现象。

针对会遇到的施工问题采取以下解决措施：

（1）减小顶管施工的外壁摩阻力，通过管壁外优质润滑泥浆的制作和压注措施降低顶进阻力；为了对正面的土体进行改良，在机迎土面的上部布置了注浆管。

（2）针对顶管方向不易控制的措施，适当调整掘进机壳体的长径比，使纠偏过程的承载面积增加，提高纠偏稳定性；在掘进机后面紧跟一套中继间，用于辅助纠偏，使原来掘进机的一组纠偏装置变为二组纠偏装置，增加了方向控制的可靠性；严格执行方向偏差报警制度，一旦施工中出现偏差值超过5 cm时，作业人员应立即停止顶进，并逐级向上汇报，经技术负责人汇同有关施工人员研究分析原因后，方可继续顶进，从而避免盲目顶进。

（3）针对顶管沉降控制的措施，顶进过程的控制措施，严格控制正面土压力；严格控制机头纠集量；顶管接近管线时应放慢顶进速度，并加大膨润土泥浆注浆量，以控制管线沉降；进出洞口的渗漏及管道下沉的针对性措施，在顶管施工前，必须对进出洞口的土体进行预加固，采取双液浆法加，加固强度为0.3~0.4 MPa；顶管进入接收坑后，应尽快对洞口进行封堵，并利用前几节管子底部。预埋注浆孔向管道下部土体压注水泥浆，同时也向洞圈进行压浆。

3.5 施工监督

施工监督工作在雨污水管道的具体建设中十分必要，尤其是利用顶管施工技术做的具体的管道建设，监督工作更要做全面。就施工监督来看，其工作强化需要做好两方面：第一是构建完整的监督体系，并对体系中的监督环节责任进行明确，这样，执行环节的人员会更加清楚的知道自身的职责所在，有了责任目标的明确，其监督工作的落实效果会更加突出；第二是监督工作要建立反馈机制，这样，监督中发现的问题可以及时反馈，问题的具体解决也会更具实效，当然，为了实现这种实效性的提升，利用网络构建信息共享平台现实意义显著。

3.6 施工检验

施工检验是顶管施工技术应用的最后一项重要工作。在具体的检验中，首先需要确定检验的项目。分析目前的实践，检验的项目主要来自于工程设计，即设计中的具体项目是工程检验的参考项目。其次是要确定检验的标准，具体详见表1。

在工程设计的时候，根据工程的规模做了相应的参数设计，在具体检验的时候可以比对工程设计参数和实际参数，如果差异在允许范围内则合格，如果不合格，则需要找到不合格的原因并改善。简单来讲，检验是把握工程质量的最后一道关卡，只有做好检验工作，顶管施工技术的具体利用实效才能得以加强。

表1 允许偏差表

4 结语

综上所述，雨污水管道建设是目前城市建设中的重要内容，因此需要得到足够的重视。顶管施工技术在实际利用中的效果显著，积极的利用其做雨污水管道的建设可以控制成本，也可以减少施工对环境的破坏，因此分析此种施工技术的具体应用环节并就其中的注意事项做强调，可给管道施工提供丰富的参考。