顶管施工技术在市政给排水施工中的应用

李玉伟 杨卫红

顶管施工技术在市政给排水施工中的应用

李玉伟 杨卫红

（北京市常青市政工程有限公司，北京 100054）

市政给排水工程属于市政工程重要组成，导管埋设属于关键施工内容，会破坏周边建筑和道路，还会对城市环境造成影响。在市政给排水施工中，必须高度关注管线地下敷设问题，顶管施工技术为行业普遍关注施工工艺，被广泛应用到市政给排水管线施工中，只需小范围铺设管道，不会影响周边建筑与道路，有助于保护环境，维护土层稳定性。此次研究围绕顶管施工技术在市政给排水施工中的应用展开讨论，仅供参考。

顶管施工技术；市政给排水；施工应用

在城市化建设发展过程中，相应促进了施工技术的发展，建筑行业开始广泛应用顶管施工技术，技术成熟度日益提升。在施工期间，无需大面积开挖地面，铺设地下管道，既可以防止施工所致环境影响，也不会破坏周边建筑与道路，维护经济效益与社会效益。在市政工程施工建设中，规范应用顶管施工技术。不同管基位置，所应用的施工技术和方法也不同，当管道埋深大于5m时，则不能应用原土地基，为了维护地基稳固性，必须应用适宜材料。比如浇筑钢筋土垫层，作为施工底板。开挖施工极易受到地下水影响，所以要采取科学降水措施。由于开采埋管需要考虑多种因素，同时会影响环境工程。为了维护地基牢固性，应当确保回填土密度达到设计标准，铺设级配碎石，浇筑混凝土垫层，将其作为底板，避免发生沉降问题。联合多方因素，开槽埋管在实践操作、经济性等方面，和顶管差距较大，顶管限制与成本，都明显少于开槽埋管。

1 顶管技术在市政给排水施工中的应用

1.1 适用范围

顶管施工技术，针对城市中心地区、繁华地区、无法迁移地区，开挖设置循环针带，若开槽埋管无法进行开挖，也不能架设在空中，此时可以应用管道开展顶管时。此外，城市污水管道施工建设期间，当管径外部对于10mm以上时，则不能采用明沟开挖法。现场内无其他建筑物，可以应用顶管法开展施工。

1.2 顶管技术在市政管网中的应用

城市快速发展期间，相应加快了基础设施建设速度，且地下管网布设复杂，管网维修与施工中，存在较多反复开挖问题，不仅会破坏城市道路，还会导致周边构筑物重复拆建，浪费严重。通过顶管施工技术开展管网施工，无需破坏和拆建构筑物和道路，既可以保护城市环境，还可以使施工成本降低。

1.3 顶管施工技术优势

通过顶管施工技术开展施工建设时，高效性与环保性优势显著，且经济性高。顶管施工技术无需开挖地面，施工建设行为也不会影响城市交通，无需拆迁地面构筑物和建筑物，也不会破坏地表植物和周边环境。在施工建设期间，气候与环境影响较小，建筑垃圾产生量少，安全性与高效性明显，能够降低工程造价，且社会效益与经济效益较高。

1.4 本工程简介

北京市昌平区定泗路（生命科学园东路~伊水花园东路）道路及管线改扩建工程（二标段）起止桩号为K2+950~K4+900，主要施工内容包括道路工程同步实施桥梁、绿化、交通以及管线工程。该工程标段的道路工程长为1950m，管线全长9604.9m（其中，雨水管线3653.9m，污水管线2009m，再生水管线1971m，给水工程1971m），新建1座跨河桥、1座过路涵。污水管线最大埋深为13米，经综合考虑，采用顶管施工技术进行施工。

2 顶管施工技术在市政给排水施工中的应用

2.1 材料选择

材料选择主要为顶进管选择，按照长期施工经验可知，顶进管一般应用钢筋混凝土，为了避免土地介质腐蚀管道，当无要求时，也可选用钢管。顶管施工技术对于钢筋混凝土管的要求较高，在配筋、应力、规格等方面，要求与指标限定多，特别是钢筋混凝土管技术。选择顶进管之后，必须合理选择顶进管直径与长度。在选择顶进管时，要按照实际工程建设情况，通过工程性质与需求，决定顶进管内径，按照顶进管承载压力，确定顶进管外径、钢筋混凝土配筋、管壁厚度，准确计算外径。钢筋混凝土管长度选择，对施工可控性、经济性影响较大。在施工建设期间，若为直线推顶情况，则可以应用长管，以此减少装管次数，全面提升工作效率。然而，管道持续延长，若偏离预设线路，则线路调整难度较大。建设顶压坑时，会逐渐增加长度，此时挖坑、回填、支护、修复成本也较高。若直线推顶使用短管不合适，则短管极易进入土层内，致使管道弯曲，还会对顶进操作可控性造成影响。一般情况下，施工管道长度，必须满足管内外径衡量，具备不同的标准。

在开展顶管施工时，应当确保管内径大于0.6m。因受到施工距离影响，必须确保顶管长度适宜，合理选择短顶管；当施工距离较长时，合理选择长顶管，以免顶管长度不足，所致施工步骤繁琐问题。顶进管道长度，能够对顶管长度进行预估，和顶管直径比值，能够明确顶管长度。一般来说，比值大于2.1时，需要应用长顶管。比值为1.15时，选用标准顶管；比值低于1.1时，选用短顶管。

2.2 顶管施工准备

在顶管施工之前，必须做好相关准备工作，主要涉及到以下几点：第一，现场平面布设。在现场平面布设时，涉及到自动控制室、材料工具室、起重设备、注水系统、拌浆等。注重施工平台布置，便于人员操作，将反力架、升顶、发射架、扶梯安装在井内。第二，加固处理顶管机进出口周边土层，加固处理可应用高压旋喷桩方式，避免顶管机周边土层，由于泥水流失所致工作问题。

2.3 顶管井设计

在施工建设期间，顶管井的作用显著，包含工作井与接收井。在设计期间，井结构种类较多，一般应用混凝土浇筑。基于结构形式可知，单孔井与单排孔井，单孔井形状较多，方形、圆形均有。单排孔井多为矩形。顶管井结构施工时，需要将内支撑设置在井内，确保顶管井受力均匀，在建设顶管井时，遵循双向顶进建设法，和接收井形成间隔布设方式，同时设置检查井。

2.4 触变泥浆减阻

顶进管顶进施工时，周边土体摩擦严重，极易产生阻力，还会造成地面沉降。此时将触变泥浆注射到顶进机头尾部，能够减缓阻力。泥浆可以形成泥浆套，对开挖面起到稳定作用，同时保护施工壁。完成顶进施工之后，水泥砂浆替换触变泥浆，能够缓解地面沉降。在不同施工环境下，泥浆耗量不同，并且和理论需求值的偏差较大，必须按照工况，优化调整补浆量，保证泥浆充足性。通过注浆加固土体，特别是应用顶进法施工技术，科学穿越铁路、建筑、公路等，控制和管理地面沉降，避免地面不均匀沉降所致建筑、交通线路破坏和断裂。开展注浆减阻施工时，先开展顶管机头尾部压浆，同步开展压浆与顶进操作，同时在中续间与混凝土管道部位，做好跟踪补浆施工。

2.5 顶管校正

顶管顶进施工中，会受到多种因素影响，从而造成顶进方向偏离，因此必须做好多次校正与处理。按照施工人员测量定位精确度，确保校正工作的顺利开展。在顶进施工中，做好优化调整，以此消除误差，确保误差小于0.05m。

2.6 顶管技术应用

在顶管施工之前，必须做好施工工作，涉及到施工设施与设备，并且做好安装与调试工作。同时采取科学的安全措施，维护施工建设的安全性。在顶管进出洞口位置，应当关注洞口土体的防水性能与稳定性。一般情况下，必须对洞口土体进行加固处理，避免土体塌方和流失。注重洞口止水处理，防止周边土体和注浆流失。顶进施工时，关注地下水位，避免地下水灌入管道内，对施工建设造成影响。通常情况下，地下水位应当降低至管道下壁50cm位置。在顶进操作时，必须撤离清理障碍物，以免对施工建设造成影响。障碍物清理期间，应当考虑到地质勘探与地下管网分布，制定障碍物清理方案，同时编制科学的预备方案，采取科学处理措施，将障碍物扫除干净。

2.7 设置通风系统

在市政给排水施工中，顶管施工的通风问题比较多，主要是氧气不足问题。由于管道内存在大量毒害气体，为了维护技术人员安全，必须保证空气流通，稀释管道内部危害气体。在施工建设中，通风方式包括鼓风式、通风式和组合式。鼓风式通风口的安全性能良好，能够促使毒害气体排出，且具备较长的气流有效射程。，但是，鼓风式通风口也存在缺陷与不足，整体通风距离段驱散浑浊空气后，会停留在管道和工作坑内。

3 顶管施工质量控制措施

在控制顶管施工技术时，必须合理选择管道、科学计算千斤顶顶力，控制工作坑施工、顶管出洞、注浆减阻等。

3.1 管道选择质量控制

市政给排水设施，最常应用管道材质为钢管、复合管、钢筋混凝土管。在设计施工期间，必须按照工程实际情况，合理选择管道材质、连接强度、接口类型。我国给排水管道类型多为钢筋混凝土管，多是由于管道顶进施工，千斤顶会产生较大推力，要求管道材质的承压能力较强。管道内多为生活废水、生活用水，可能会腐蚀管道。钢筋混凝土管片具备良好的抗腐蚀性能，即使长期运行，也不会出现水渗漏。在选择管道时，需要关注顶管长度。给排水管线路不同，则地段管道长度也不同。针对线路弯曲弧度大，线路较短地段，必须控制顶管长度。线路弯曲弧度小，线路长度长，地段缓和时，则适当延长顶管长度。按照环境要求、工程成本、土壤腐蚀性、覆土深度，合理选择管道。

3.2 计算和控制顶力

管道顶进施工期间，需要应用到顶铁、千斤顶、油缸、油泵等设备，顶进设备必须合理控制顶力，属于顶管施工技术的核心。优化设计顶进系统，顶力大小对工作坑设计的要求较高，必须合理选择管材，确定管道壁厚。在计算顶力时，应当考虑管道直径、材质、管线偏差等影响。

第一，管道直径与材质影响。按照实际工程检测，管道直径大小，对顶进施工顶力大小的影响较大，当管道直径越大时，顶进施工的顶力也越大。顶管施工期间，如果顶力非常大，管道可以克服阻力，以此维护工程建设进度。但是，顶力必须控制在合理范围内，如果千斤顶顶力比较大时，将会挤压损坏管道，还会对管道使用寿命造成影响。所以，按照管材与管道直径，对千斤顶顶力进行控制。

第二，管线偏差影响。开展顶管施工时，应当修正管线方向，以此确保给排水管道按照设计路线铺设。所以，在施工建设期间，必须注重地应力集中、管片顶进偏心受压问题。如果顶进方向明显偏离，必须做好纠正处理。在纠正管线时，逆序对线路纠偏精度进行控制。当线路过度纠偏时，将会增加顶进施工阻力。

3.3 工作井施工

工作井施工涉及到现浇式、装配式类型。工作井会极大影响顶管施工建设质量，所以必须确保工作井的牢固性，同时将水泥搅拌桩设置在工作井外壁上，以此支撑物体，同时可以加强工作井抵抗千斤顶的推力。工作井内具备充足空间，便于排出工作坑内水，运出土体。

3.4 顶管出洞

在顶管施工工艺中，顶管出洞属于重要施工工序，事故发生率较高。顶管出洞是顶管机、第一节管从工作井破出，封门之后进入土体内的过程。顶管出洞时，为了避免管线倾斜，必须对工具管进行调零处理。此外，采取有效措施，弥补下跌问题。例如，工具管出洞前，应当设置初始角，在工具管下加设支撑。

3.5 严格遵循设计要求

在施工建设期间，为了确保管道基础稳定性与强度，必须严格遵循设计要求。如果地基水文条件不佳时，则必须做好换土改良处理，以此加强基槽底部承载力。当槽底土壤受到干扰，水污染浸泡时，应当将软弱土层挖掘之后，使用稳定性较高的材料回填。地下水位以下开挖土方时，应当采取有效措施，全面做好坑槽底部降水排水处理，开挖干槽。可以在槽坑底部预留20cm厚度土层，在后续施工建设中，应当随挖随封闭。

4 结束语

综上所述，市政工程建设中，给排水工程开始广泛应用顶管施工技术，并且推广到过街隧道、地下管道施工中，充分发挥出顶管施工技术的作用，同时也不会干扰周边构筑物和建筑物。基于经济性、社会效益角度分析，顶管施工技术的优势显著，因此值得推广到市政给排水施工中。

[1]倪威.市政给排水施工中的长距离顶管施工技术运用研析[J].黑龙江交通科技,2020,43(06):30-31.

[2]汪黎萍.市政给排水工程施工中的长距离顶管施工技术探讨[J].建筑技术开发,2020,47(08):58-59.

[3]刘庆全.新时代市政给排水中的长距离顶管施工技术要点探究[J].现代物业(中旬刊),2020,20(02):118-119.

[4]李青.市政给排水工程中长距离顶管施工技术措施的应用研究[J].大众标准化,2019,18(18):60-61.

[5]明永成,胡应文,冯桢.探究长距离顶管施工技术在市政给排水施工中的应用[J].建材与装饰,2016(06):31-32.

[6]李晓菲.探究长距离顶管施工技术在市政给排水施工中的应用[J].科技创新与应用,2019,29(09):170-171.

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