研究市政道路排水工程污水管顶管施工技术

【摘要】市政污水网是一项与城市居民生活质量密切相关的基础工程，其施工建设的好坏直接影响着市民的日常生活，是城市规划科学建设的重要保障。顶管法作为地下工程非开挖技术之一，在市政道路排水工程污水管道修建维护中得到广泛应用。为此，本文在全面了解顶管法基本原理的基础上，对市政道路排水工程污水管顶管施工技术要点开展了分析与探讨，以期全面提升工程质量。

【关键词】市政道路;排水工程;污水管网;顶管技术

城市道路对于一个城市的发展来说极其重要，在城市发展工程中，地下管道工程的建设也越来越得到政府的高度重视。传统管道施工中常采取开挖施工，可在实际施工现场，由于各种现实条件的限制，顶管法逐渐为施工者所使用。在顶管施工过程中，一些不方便实施开槽的工程，或者需要埋设铺管的管道工程，用顶管施工来实现不开槽的挖掘方式，可以有效防止城市交通的活动以及地上建筑物对道路建设产生的直接影响，此外还可以大幅降低施工成本，减小施工对周围环境所产生的下降影响，在一定程度上也有利于强化顶管施工的安全性。

1、顶管施工技术原理

顶管施工技术是现代一种全新的施工技术，主要作用于市政道路排水工程的施工过程中，其优势是无需开挖管道，因此被称为非挖掘式管道排水建设工程。其最大特点是管道内壁相对较光滑，可推进施工速度，所以有利于提高管道的密封性和安全性。再者，这种施工技术在操作上非常安全，一般状况下不会发生意外，也不会对生态环境产生消极影响。可即便如此，顶管施工技术依然存有部分问题。相比于其他施工技术，顶管施工技术不仅工作周期较长，建设成本也较高。现今，顶管施工技术凭借其施工方法与处理技艺比较安全且相对缜密，所以成为一种发展得比较好的施工技术。

在进行顶管作业施工中，需要做好顶管接收井和工作井的设计。根据施工所设定的时间与目标及工期，以及刚度较大的施工形式，对搅拌桩垂直度和其间距的控制应适宜。在进行挖掘接收井与工作井时，护壁的相对高度距离设置大概1m左右。在进行顶管手工顶进的过程中，泥浆会产生阻力，可利用触变泥浆减降低阻力，将阻力控制在相对较小的范围内。为了顺利的施工，应对地基的负荷能力进行强化，防止机头出洞后发生地基下沉，可选择距离洞外150cm的区域进行注浆，注浆压力保持在0.1～0.2MPa范围内。

2、顶管施工要求及工艺

现阶段，顶管施工方式主要包括开放型与密封型两大类，后者相较于前者而言，应用范围更广。施工工艺主要包括三类，以下进行具体分析：

2.1顶管施工要求

在正式施工之前，需要提前对设备进行全面检查，以保障其维持安全稳定的工作状态。在顶管顶进过程中，为了抵抗施工中产生的阻力，需要应用触变泥浆施工法，即同时压入泥浆进行润滑，避免顶进过程产生较大的阻力而对施工造成不利影响。同时，在上述操作过程中，需要始终坚持先压浆后顶进以及少量多次的基本原则进行操作。顶进结束后，需要用水泥浆置换泥浆以增强其稳定性与安全性。此外，在穿墙管顶进过程中，为了保障该过程的顺利进行与安全性，需要使用深层水泥搅拌法做好加固工作，加固范围为穿墙管前方2m范围内的土体。

2.2顶管工艺及特点

（1）泥水式推进法，该方法具备一定的优势，主要体现在施工速度快且不间断、地表沉降不明显等方面，同时，该工艺还省去了地基改良以及降水处理等工序。主要借助刀盘掘进机完成具体操作，在施工过程中，需要对顶进速度进行合理控制，以可以平衡正面压力为准，采用循环水平衡地下水压力。

（2）土压式推进法，该方式省去了对输送设备以及泥浆整理工作的要求，因此在一定程度上降低了施工成本。在操作过程中，需要向切削仓注入混合材料，以平衡正面土压与地下水压力。

（3）泥浓式推进法，该方法的适用性较高，可以应用于除岩石地质以外大多数的地质环境。其中，因为应用了二次注浆处理技术，因此在施工的同时，可以及时排出顶管过程产生的废弃物，避免设备与地层之间出现过度摩擦，在此情况下，施工效率得以大幅提升，同时，也有利于提高施工过程的安全性。此外，在施工过程中会产生一定的废弃物，为了不干扰后续施工，需要及时将其清除，在进行处理时，首先要对其进行分类，然后再送至地表进行统一处理。

3、工程概况

某市政道路排水工程污水管道为区域内污水干管，采用顶管法进行施工。该路段处于3条交通干道下方，车流量较大，在行车荷载的长期作用下，路基路面损坏问题较为严重。根据工程地质勘查结果显示：该路段主要由填土、黄土状粉土、砂层组成，地下水位埋深较深，水位周围处于密实状态。因此，施工中无须考虑沙土液化情况。顶管段主要工程量，见表1。

4、市政道路排水工程污水管顶管施工技术要点

4.1施工准备

施工前，为施工安全，可将防护围栏设于工作井、接收井周围。相比地面高度，工作井、接收井的上边缘须略高一些，用于防止井内流入周围泥水，或将排水沟、集水坑。顶管进出洞口是整个顶管施工的关键，事关顶管施工成败。为此，在进出洞口20m距离以内，要做好预防措施，避免土体流失并保证进出洞口施工安全。

4.2顶管出洞

作为顶管施工的重要工序之一，顶管出洞是指顶管机和第一节管子由工作井中破出洞口封门向土内进入的过程，属于顶管施工初期阶段，也是最易产生事故的环节。

井内顶管机头在管床就位，待调试正常后，须采用风镐等工具，将洞口的砖墙凿除，机头由橡胶密封圈穿过直至顶进土内，此時将膨润土泥浆注满机头和洞口的缝隙，保证管道润滑，支护土体。一般情况下，为避免出洞口外土体产生坍塌事故，须加快出洞施工速度，保证施工质量。

由于该路段车流量较大，为保证通行安全，严禁采用爆破法，拟采用水平钻抽芯工艺且以风镐为辅破除岩石施工。在整个施工中，因支撑面不足，工具管出洞，极易造成工具管下跌情况，此时为避免管线偏斜，须将一道支撑设于工具管下面的井壁之上，以此来加大支撑力度。

此外，该工程对施工操作人员的技术具有较高要求，出洞过程中，若土体未能全面包裹顶管机就会处于自由状态，将大幅增加顶头出洞主千斤顶的顶力，加之操作控制不当，很可能使顶头及第一节管子与设计轴线出现偏离情况。此时，机头将产生巨大反力，且土体无法起到导向约束作用，将很难修正管线偏差。为此，一定要做好出洞顶进监测工作，一般可采用激光经纬仪进行测量，从而保证管线位置准确。

4.3管道顶进

管节拼装完成，可以按照设计要求正常顶进管道。开始顶进时，先将总电源开关及分系统电源开关开启，然后打开主油泵，待主顶系统进入顶进状态后，将渣浆泵开启，在这个过程中需要对泥浆输送机和主顶千斤顶的速度进行适当调整，保证满足顶进施工要求。待其进入平衡状态后，就可以开启压浆系统，在整个顶进施工环节，要实时查看掘进机的状态与施工情况，随时微调千斤顶，避免偏差，做好机头方向控制。

4.4注浆

机头同步注浆和管道补浆是顶管注浆系统的2种不同形式，根据施工设计要求，可以将4只压浆孔以环向均匀布设到顶管机尾部，用于随时跟踪观察顶进注浆情况。并将3只压浆孔设于顶管机后面的3根混凝土管节之上，其后每隔1节管道设压浆孔，根据施工具体情况确定压实量和补压浆次数。待完成顶管施工后，就可以通过水泥浆进行管外侧触变泥浆的置换，要求通过高速搅拌机均匀、连续注浆，可在0.05MPa～0.1MPa控制注浆压力。注浆结束后，要及时冲洗注浆管。

4.5管道接口和管道裂缝处理

在对管道接口进行处理时，如果顶管管材为平型接口，在顶管结束后，需要用环氧泥砂浆对管子间的缝隙进行填抹与压实。在管道顶进完毕后需要进行压力试验，如果因此而影响了管道的密闭性，引发管道泄漏等问题，则需在管道内部安装密封环，并对接口处加设防水测验，切实保障管道的密闭性与安全性。在顶进过程中，因为存在受力不均等现象，可能会导致管道出现裂缝，此时则需要及时对裂缝进行填补，当裂缝较小时，向缝隙处填补一些环氧砂浆即可，如果裂缝过大，则需使用掺有铝粉的砂浆进行处理。

5、顶管施工注意事项

顶管施工的施工会影响到整个排水工程，如果对此类问题不重视，那么未来排水工程出现问题，就会影响到人民生命财产的安全。具体需要注意四个方面的问题：

（1）时刻遵守顶管施工相关技术原则，需要把控好操作人员的技术，对于一些操作，管理者要根据规定事项进行监督。

（2）需要工作人员定期进行查勘，频繁对顶管施工技术使用的单位进行监督，及时发现偏差问题，最终改正其中的问题。

（3）顶铁在顶管施工技术施工过程中的作用极其明显，工作人员要勤于检查，避免顶铁出现歪斜现象，对发现的顶铁问题要及时处理，在完成任务之后，要回收活塞。

（4）若顶进中出现相应的故障，那么需要及时清理顶进内部的情况，如果出现一些土方坍塌的问题，工作人员需要放下手中问题，先将顶进停止，并且在日常作业过程中需要对设备的数据进行严格记录。这关系到人民的生命财产安全。

结语：

综上所述，随着我国城市化进程不断加快，市政道路工程是城市建设的基础设施项目之一，在优化城市交通等方面发挥了积极的作用。作为一种非开挖技术，顶管施工无须开挖就可以穿越地面建筑物、公路和各种地下管线。因此，在污水管网施工中，必须重视顶管施工技术的应用，提高施工技术水平，规范施工工艺，全面提升工程建设质量。

参考文献：

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作者简介：

胡柳斌（1980.10-），男，汉族 ，湖南永州，工程师，本科，主要从事方向：市政工程管理。