顶管施工技术在市政给排水施工中的应用探究

曲伟鹏

（聊城润达水业有限公司，山东 聊城252000）

1 顶管施工技术概述

顶管施工技术以非开挖的方式完成地下管道埋设的施工方式。施工过程中依靠主顶油缸、管道间及中继间等的推力，把工具管从工作井内穿过障碍物直至推进到接收井后吊起，随之把工具管后的管道敷设在两井之间，从而实现非开挖方式完成敷设地下管道。主要适用于管径为600～4000mm 的管道，因其具有文明环保、施工文明、造价合理等，在穿越湖泊、涵洞、道路等管道工程中得到了广泛应用[1]。

2 顶管施工技术应用范围

市政给排水工程施工过程中，顶管施工技术主要应用在以下几种情形：（1）应用在地面难以进行大规模操作、挖掘的情况，例如，繁华闹市地段、名胜文物古迹保护地段以及交通枢纽位置地段等，这些地段现场难以架线，地面也不具备开槽埋管的区域，采用顶管施工技术可有效地解决问题完成给排水管道敷设[2]；（2）应用于不允许反复开挖操作的城区道路，城区道路反复开挖不仅影响城市交通且重复建设浪费严重，此情况下，采用顶管施工技术可以有效提高市政管网建设效率和质量，节省财政资源、方便市民正常生活；（3）应用于老城、旧城改造建设，老旧城区长年累月形成的地下管网交错布设、地下管线具体位置难以准确定位，采用顶管施工技术可有效降低地面施工难度。

3 给排水管道顶管施工工作流程

给排水管道顶管施工流程如图1 所示。

图1 给排水管道顶管施工流程

4 顶管施工技术分析

4.1 施工前准备环节

顶管施工前应详细查阅资料并实地查看现场，了解工程所在地的地质勘探资料、地下水位、附近地上和地下建筑物、构筑物等情况，制定详实的可行的施工方案，选择合理的工具管及顶进方式。一系列顶进设备、顶管机、主推千斤顶、注水系统、起重设备、材料堆棚、弃土坑等也需要进行预先布置[3]。

4.2 管道顶进环节

选择工作坑的位置并进行开挖是顶管施工的首要步骤，要严格按照设计图纸管线的位置和坡度对工作坑底的基础进行修建，导轨安装应依照管径大小、管道坡度和顶进方向确定。管道顶进前还须开挖一个深约30～50cm 的坑道置于顶管前端。顶进时，应严格遵循“先挖后顶、随挖随顶、连续作业”的原则，断续顶进将造成阻力增大，顶进困难，顶进过程中，如发现顶管前方出现土方坍塌、活油泵压力突然增大等情况，应立刻停止作业，现场分析解决问题后再进行继续作业。

4.3 进出洞环节

在实际顶管工程中，工作井的预留洞口直径要略大于管节的的外径，有利于顶管顺利出洞。工作井洞口需用止水法兰对预留间隙进行有效封闭，事先需要先预埋相应厚度钢法兰，逐一焊接螺栓、稳妥安装橡胶垫圈并用钢板压紧。在顶管施工的过程中，为避免出洞口周围的土层松动，应当同步对出洞口进行加压注浆。

4.4 注浆环节

注浆过程中需时刻关注注浆的压力，注浆压力应大于静止土方压力，为确保出浆压力稳定，还可通过设置中继压浆泵来稳定控制注浆压力，泥浆出口位置应安装单向逆止阀，避免产生泥浆回流的现象，注浆压力和注浆用量应根据顶管前进过程中的地质情况等进行随时微调，顶管拐角处应加大外侧的注入量，确保全面注入。

5 顶管施工注意事项

5.1 做好地表沉降或隆起监测及防治

在进行顶管施工过程中，在管道轴线两侧一定范围内会出现地面沉降或隆起现象，对公共道路、周围建筑物和道路交通及管道等公用设施造成一定的影响。沉降或隆起的主要原因有以下3 方面：（1）开挖端取土过量或不足，造成土方压力与顶管推进压力失衡，引起地面沉降或隆起；（2）顶管施工轴线发生偏差后未及时纠偏，造成土层受损引起沉降或隆起；（3）顶进管与工程管外径存在管径差，环形孔隙没有及时填充引起沉降。

因此，需对路面状况和周围构筑物的沉降情况进行跟踪监测，地面变形和构筑物的沉降多采用水准测量的方法进行测量，监测频次根据施工进度、沉降的速率、顶管施工的影响范围及监测对象的保护等级来确定。其中，墙体、柱、构筑物基础等作为监测对象，必须确保监测点具备可视条件。构筑物的倾斜情况测量一般采用倾斜电测法或倾斜位移法进行检测。构筑物存在裂缝时，应在施工前对重点部位进行刷白处理，标注原有裂缝，裂缝发生变化时，应通过裂缝观测镜详细读取裂缝宽度数据，并认真做好记录[4]。

为避免出现地表沉降或隆起，施工前严格做好施工准备工作，并加装压力监测装置，顶进过程中实时关注顶进轴线，第一时间进行偏差纠正，同时采用符合国标的润滑支承介质，对环形孔隙的进行及时填充。

5.2 管线纠偏

顶管施工的行进路线须严格按照图纸设计的路线进行施工，如管道轴线与设计轴线出现偏差，会引起管道弯曲，严重偏差时甚至会出现管节损坏、接口渗漏等情况。引起管线偏差的原因主要有以下几方面：（1）地下土层构成不均匀，阻力不同致使顶进工具管受力不同形成导向偏差，引起管道轴线出现偏差；（2）顶进工具不同步或顶进工具出现压力差造成管道轴线出现偏差；（3）顶管合力出现偏差造成位移引起轴线偏差。

因此，在顶管施工过程中需要对顶进的轴线进行定期检测，通常情况下，顶进一节测量一次，可通过复测或增加测量频次的方式来减少轴线偏差；设备安装过程中应选取高精度的顶进设备，提高设备安装的精准度。

当管道轴线出现偏差时，首先要对顶进施工的轴线弯曲的发展趋势进行认真分析，可利用可伸缩的超提刀和千斤顶进行纠偏，纠偏需进行定量纠偏，避免出现纠偏过度的情况。

6 结语

随着城市建设的不断发展，顶管施工技术的应用领域越来越广泛，在城市供水、排水、供电、供热、供气、移动通信等许多管道的施工中得到普遍应用。合理使用顶管施工技术，可以有效解决无法大范围开挖情况下的管道敷设问题，既提高了工作效益，减少了资源的浪费，为建设单位节约了资金，又维护了城市交通，保护了城市环境。随着科学技术的进步，设备的更新换代，顶管施工技术在市政给排水施工中必将得到更加广泛的应用和更加长足的发展，为推动城市发展进程起到积极作用。