顶管技术在市政排水管道施工中的主要技术应用

张家胜

摘 要：市政给排水系统作为城市基础性设施对于人们的生活工作有着重要的影响，是有效防洪、防涝、给水排水、排污的重要保障设施，对于自然资源保护和利用有着重要的作用。但是我国当前的市政给排水系统工程仍不够完善，排水设施容易出问题，排水设施维护修理不够及时而衍生其他方面的问题。对此，市政给排水工程施工过程中要高标准严要求，提升施工质量水平，以使得市政给排水工程能够更加完善。市政给排水施工技术中顶管施工是现代化管道施工中关键的敷设技术，在各市政工程企业受到广泛应用。鉴于此，本文是对市政排水管道施工中的主要技术进行研究和分析，仅供参考。

关键词：市政；给排水施工；顶管施工技术

1 顶管施工概述

顶管施工是施工技术改革的趋势下产生的一项科学化的技术，其工作原理是利用始发井中油缸产生的顶力将预制管材顶入土体中，顶进过程通过人工或机械除土将管道内原有土体清出，达到管道埋设目的的施工方法。顶管施工主要具有的优势有以下几点，首先是将管道施工对周边居民生产生活的影响降到最低，施工时不会占用过多场地；其次，顶管施工过程中地面交通不会受到影响，车辆还能在地面上正常通行，大大缓解了管道施工与路面交通之间的矛盾；最后，顶管施工可以穿越已建成高速公路路基、高速铁路路基、河流等不具备开槽施工的地段，大大提高该方法的适用性。

2 顶管施工在市政给水管道施工中施工技术要点

2.1 施工前准备与方法选择

工程在顶进前，须做好地质勘查工作，要对拟顶进区域的水文、地质情况、地基土壤种类及物理性质，各层土的密实度、含水层的渗透系数、地下水位、流量和地表水排水情况进行调查，保证顶管施工过程中土层稳定性。顶进作业应在工作坑水位降至基底以下0.5m～1.0m进行。在开挖工作坑时，应设置好排水、降水系统。在顶进过程中，应根据前期对即将展开顶管作业区域的地质调查情况、土壤种类等地质资料对可以发生开挖面失稳、顶进管道发生高程、方向偏移的地方进行预处理；对地质勘查发现的孤石、顶进路线中存在的斜岩面等，应做好应对措施，防止顶进过程造成路面下陷、隆起、开裂等现象以及对周围建筑物和构筑物造成破坏。

2.2 顶进设备选择、安装及调试

顶进设备选择、安装。千斤顶台数根据最大顶力配置。设备安装完后进行调试：逐步加大油缸压力检查千斤顶功能有无异常，管路有无泄漏；推动管身，测定起动推力。顶进设备调试以试顶一般以顶动管身为止。试顶中，在各有关部位及观测点处均应有专人负责，随时注意变化情况；油泵开启后每当油压升高5～10MPa时须停泵观察，如有发现异常情况，应及时处理；同时要注意观察后背和底板的变化。

2.3 顶管出洞

顶管出洞是顶管施工过程极为重要的一环。顶管在出洞时应特别注意洞口土体质量、开挖面稳定性等，必要时可采用注浆法加固洞口土体，确保井内施工人员及设备的安全。顶管出洞顶进时油缸应逐步加压，时刻注意管子所受的应力值，如应力过大，可采用工具管来代替正常管节。顶管出洞如采用机械除土，要防止掘进机穿墙时下跌、必要时可采用延伸导轨、保留洞口下部预留缝隙砖墙等办法。

2.4 中继间的设置

中继间是长距离和超长距离顶管施工的关键装置，原理是通过将顶进管道分成数段，在管段之间增加油缸，分段向前推顶，使主千斤顶的顶力分散，从而达到增大一次顶进长度的目的。中继间应根据工程地质及工程需要准确计算顶进推力后而设置。顶管到位后，中继间的外壳与管道的焊接质量关系到整个顶管施工的质量，应提前制定专项方案，确保连接处无渗水、漏水现象。因此中继间的选型、数目以及设置位置直接影响着顶管的质量和顶进速度，甚至关乎整个顶管工程的成败。

2.5 注浆减阻

常用的注浆材料主要有高分子聚合物、膨润土泥浆等。注浆主要有两个作用：一是起润滑作用，注浆后浆液会在管外壁与土体之间形成一层液膜将顶进管道与土体之间的干摩擦变为湿摩擦，大大减少管外壁与土体之间的摩擦力；二是起填充管外壁与土体之间缝隙作用，浆液填补施工时管外壁与土体之间的空隙，同时在注浆压力下，浆液会渗入周围土体中，起到加固土体，减小土体变形，稳定路面的作用。

3 顶管施工在市政给水管道施工中施工注意事项

3.1 顶管内部环境控制

顶管施工过程中，由于地质条件的不确定性，顶进线路中的土体质量、成份可能存在盲点，顶进过程可能会穿越淤泥质土层、填土等有机物含量较高的土体，其经过长期的厌氧发酵会产生大量有毒气体，如不及时将这些有害气体排出顶管外部，会对内部施工人员造成重大伤害甚至死亡。因此在顶管施工过程，特别是采用人工除土掘进时要及时做好管内有毒有害气体的检测工作，做好通风以及施工人员防护工作，必要时应穿防护服、配戴防毒面罩，确保施工人员的人身安全。

3.2 施工现场已有管线的保护

顶管施工前应提前做好施工现场特别是工作井与接收井影响范围内涉及的已有管线勘查工作，避免顶管施工给周围已有管线造成破坏。管线勘查探测可通过所属地区城建档案馆调取管线资料、用专业地下管线探查设备探查、人工开挖沟槽进行坑探、与管线权属单位、管理单位现场确认等方式进行，对影响居民生活的重点管线如电力、燃气、供水、通讯等管线应重点加强保护，顶进前应计算顶管与其之间的距离，合理制定保护方案进行保护，例如加固即将穿越的土体，控制管线变形量；减少顶管开挖面在已有管道下方的时间等措施。在现已有条件下无法进行保护的情况下，应协调权属单位对管线进行迁改，从而保护已有管线，确保周边居民的生产生活不会受到顶管施工影响。

4 结束语

目前，城市化发展过程中城市地下管道改造已经成为当前城市基础设施施工与应用的重要环节。新技术、新工艺、新材料、新设备的不断提升和广泛应用促进了建筑行业的发展，提升了人们的生活水平基础建设，促进了城市化发展。在市政给排水系统施工过程中，顶管技术得到了较为广泛的应用，这是由于其实用性强，能够克服复杂的地理条件因素，大大的提升了市政给排水施工效率。

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