市政雨污管道顶管施工工艺分析

宣 卓 （肥东县重点工程建设管理中心，安徽 合肥 231600）

1 引言

在雨污管道施工工程中常规的施工方式为管道开槽施工，但这种施工方式往往会受到一定地形因素限制，造成不利于沟槽开挖。市政雨污水管道大口径顶管施工技术是一种新式的施工技术，其能够有效地免除沟槽开挖、使作业面更加地光滑，在提升施工效率的同时，有效地保持管道的密闭性，并且对原有工程影响极小。虽然管道顶管施工造价高于其他方式，并且施工周期较慢，但是由于其成熟的施工工艺依然应用较广。本研究将结合实际工程案例，对管道顶管施工的应用进行分析总结。

2 工程概况

合肥某道路工程中雨污顶管施工，设计道路污水以店埠河为界，分为二段，工程污水方案最终确定如下：①桥头集至店埠河路段，该道路规划用地为仓储用地，现状主要为农田用地，区域范围内地势北高南低，距离北侧撮镇污水厂在5.5km～6.5km，距离较长且存在逆坡。现依据物流园的排水规划，并结合规划部门意见，沿本道路敷设D500污水管，排至东华路，远期地块开发投入使用后向南排至小型污水处理设施处理。②店埠河以东路段属于循环经济园区，该段落污水经过前期与肥东县规划局和循环园区沟通，确定并经过与园区委托的规划设计单位对接后，该段污水通过撮镇路、长乐路和四顶山路排入污水处理厂进行深度的处理。

图1 污水系统图

3 工程施工方法

3.1 污水工程设计

设计道路污水以店埠河为界，分为二段，下面分段进行介绍。经过与合肥市规划局、肥东县规划局、循环经济园区管委会等单位的沟通咨询，工程污水方案最终确定如下：①桥头集至店埠河路段，该道路规划用地为仓储用地，现状主要为农田用地，区域范围内地势北高南低，距离北侧撮镇污水厂在5.5km～6.5km，距离较长且存在逆坡。现依据物流园的排水规划，并结合规划部门意见，沿本道路敷设D500污水管，排至东华路，远期地块开发投入使用后向南排至小型污水处理设施处理。②店埠河以东路段属于循环经济园区，该段落污水经过前期与肥东县规划局和循环园区沟通，确定并经过与园区委托的规划设计单位对接后，该段落污水通过撮镇路、长乐路和四顶山路排入污水处理厂进行深度的处理。

图2 平面示意图

3.2 过路预留管设计

为避免道路建成后，其他类管线过路再次开挖，排水设计时在K8+860、K10+345、K10+400、K11+280、K11+347、K12+323、K12+400、K12+800、K12+850、K13+281、K13+387、K13+810、K13+870、K14+360、K14+415、K14+895、K14+980相交路口预留过路管涵，以便远期其他管线过路使用。

3.3 管线位置

依据合肥市规划局下发管线综合标准横断面图，这条道路目前只针对机动车道开展了相关的施工，对于其他两条道路，即非机动车道及人行道还没有相关的规划实施，因此，管道设计主要集中在机动车道下，以便一并实施，对于本次不进行实施管线置于非机动车道和人行道。雨水管线在道路中心线两侧14.5m处；污水管线分两段位置设置，店埠河以西段本次与机动车道一并实施，设置在道路中心线两侧11m处；店埠河以东段根据肥东县规划局来函，暂无污水排放需要，设计时将污水管布设在机动车道外侧，位于道路中心线两侧21m处。

3.4 管道材料

D700及污水管选用的材质为钢带增强聚乙烯螺旋波纹管，这种材质已经达到了国家相关的行业标准要求。环刚度≥12.5kN/m。管道施工应满足中国工程标准化协会标准的相关要求。在D700以上部分的排水管普遍选用的是钢筋混凝土材质的平口管，在管道的接口处采取水泥砂浆进行抹带。顶管所选用的材质是F型混凝土管，而且选用的这个材质已经达到了国家施工要求的相关管材规定。在交口处的D600预留管选用的材质也是混凝土排水平口管。在雨水口处用于连接使用的管道材质选用的是D300平口式钢筋混凝土圆管，均以i＝0.01坡向雨水检查井，雨水口连接管基础参见04S516P22。所有雨水口连接管和管道覆土小于0.7m的排水管须采用C15混凝土包封处理。

3.5 管道基础及接口

钢带增强聚乙烯螺旋波纹管热收缩套管（带）接口，砂石基础。管道基础见04S520-57（管顶填砂 50cm）；管道与检查井的连接见04S520-59、60；钢筋混凝土管道选用混凝土作为管道的基础，参见标准图04S516-17；管道接口参见 4S516-23、28。

3.6 雨水口

本次对于雨水口位置的设计模式是偏沟式，设计的理念就是将雨水口设置在道路相对低点位置，具体的设计可以参看排水平面图；对于设计的雨水口的深度通常情况下要超过1.0m。采用D300进行管口的连接i=0.01纵坡流向雨水检查井。所有雨水口连接管与覆土小于0.7m的排水管道均须进行管道加固。

4 施工步骤

4.1 井施工

针对工程中竖井的施工，首先要了解现场地质状况，竖井的主要构成有锁扣圈梁、底板、井墙，锁扣圈梁主要采用c30钢筋混凝土作为其材料，施工现场需要对其进行浇筑；井墙的结构主要采用的是格栅钢架、锚喷、锚杆，厚度大约维持在30cm左右；底板的材料主要是由c16、锚喷，平均的厚度超过了30cm。在施工时，需要对顶管进行反复的核查，确保土体的强度能够达到工程的要求，从而能够更加准确地确定钢板和混凝土的厚度。能否将管材顺利进行顶进最重要的步骤就在于确定准确底板和混凝土的强度。

4.2 管材的选择安装

在安装管材前，需要系统检查管材的质量，如果工程中选用的管材出现了质量问题，必须要防止其应用在现场施工中，更要防止其在管道施工中使用，要保证管道吊起之前将胶止水圈上好。当管材已经在轨道上吊放完成以后，才能将环形顶铁进行相应的安放，管材进行连接时要保持谨慎，切忌发生碰撞破坏管体质量，尤其是要对管材口进行科学的拼接处理。在施工中如果损坏了管材，或者安放好的管材发生了翻转和出槽等相关的问题，安装的管材就必须要进行更换，重新调节橡胶圈，然后才能继续地进行安装管材工程。当完成拼接管道工作后，要进行管材的顶进施工处理，具体操作要采用液压千斤顶来完成。

5 管道顶进施工

①通过对顶进的钻头进行相应的技术改良，能够有效地降低顶进所受到的阻力，提升的推力速度会跟着顶管距离的拉大而持续地加速。在对管材进行顶进时，一定要防止管材由于受到压力后出现的损坏，只有大幅地降低管壁处的阻力才能够使工程圆满地完成。在进行施工的过程中，所使用到的管材周边在进行注触时会变成泥浆，通过相关的工艺保持管材与土之间形成的干摩擦转变成为湿摩擦，这样做的好处就是能够将阻力减小到最低。制作工程所使用的触变泥浆的具体方法就是将膨润土、烧碱、CMC、水按照一定的比例进行混合，具体的比例为0.3∶0.2∶0.01∶1混合配制后将其进行放置24h，等其充分地混合均匀以后才能够投入工程使用。在对其进行施工时，要从机头开始进行通过压浆系统，将触变泥浆通过注浆孔压进位于前三节的管道，由此可以形成一个厚度大约10mm的泥浆套，确保顶管能够滑行于泥浆套中，这样就可以最大限度地使摩阻力降低。利用压力表和流量表对压入的泥浆进行有效地控制，使其所受到的压力能够达到1.1～1.2倍的地下水压。在进行施工操作的过程中，必须先将泥浆进行压入操作，然后才能够进行顶管，之后保持两个操作逐项完成，最后先将顶进停止，然后不断地进行补浆，通过这种操作方式能够最大限度地保持住泥浆套的性能。

②对施工中的顶进线路要进行科学地控制。具体操作方式要利用相关设备，并按照正确的操作方式进行施工，要保持一定的预见性。为了确保管道的设计思路是按照高程和顶进方向进行设计的，那么就要在开展顶进的过程中利用相关的工具持续地测量高程方向，通过不断地测量将出现的偏差进行调整，然后根据反馈的情况，再对千斤顶进行纠正，从而使机头的方向得到相应的调整，最终实现控制顶进的方向，使得工程设计的管道能够沿着轴线进行顶进。

6 注意事项

工程中地面如果出现沉降或隆起的时候应该引起重视。顶管施工过程中沉降观测点要按照一定的间距进行沿线布设，施工期间要对地面出现的沉降量进行实时的监测。对端面进行开挖的过程中过多或过少的取土行为会使地面出现一定程度的变化。为防止出现这种不良情况，可采取以下措施进行化解：在压浆时要对压力进行科学的控制，要保证“泥浆套”上面的土体所受到的压力达到相对的平衡。在管道接口处进行密封时要严格控制其质量，避免出现不必要的渗漏。在埋藏较浅距地面1.5m处，可在局部管道将钢板压入沿线，加载的形式采用的是将砂包进行上堆，这样能够更好地防止触变泥浆发生上浮，导致泥浆套不能充分地发挥其功能。

7 结语

在本次雨污混流管道施工中，根据工程的实际情况，结合工程进行综合性的分析，采用内嵌钢管顶进技术相较于支护开槽施工更具有操作性，能够极大满足施工要求，可为将来雨污管道施工提供了一定的借鉴与参考。