市政给排水管道施工中顶管技术的应用分析

刘彰铭

广州市第三市政工程有限公司 广东 广州 510060

引言

在我国城市建设过程中，市政给排水管道工程的建设占据着显著地位，顶管施工技术则是其中非常重要的一项技术。顶管施工法可以实现在地下“悄悄作业”，对路面破坏较小，也无须拆迁和管网迁改，因此其使用也得到了全面的推广。下面我将以广州市黄埔区新龙镇排水主干管完善工程施工总承包（以下简称：新龙排水项目）施工中顶管技术的实际应用为案例来进行分析。

1 工程概况

新龙排水项目工程内容：①新建金坑河段（永九快速至水质净化二厂）污水主管、永九快速路污水管、广汕公路污水转输管、兴龙大道污水转输管、九楼村污水接驳管、大坦村污水接驳管、麦村污水接驳管以及镇龙村污水接驳管d300-d2200污水管道11684米。②新建创新大道转输金坑河704米d2000-d3000雨水主干管，872米5000×2500雨水渠箱，82米d800雨水支管。其中金坑河两侧污水管道和2个穿越金坑河的污水管道采用顶管施工，具体内容以施工设计图纸及投招标工程量清单为准。建设业主有权根据工程实施情况，对承包人的承包范围和承包工程量进行适当调整[1]。

2 新龙排水项目施工中顶管技术的应用特点分析

①地面影响小。顶管技术作用下市政给排水管道敷设，无须开挖沟槽，可从地下直接穿越完成敷设工作，减少了对市政给排水管道施工区域的地面影响，避免引发市政给排水管道应用中的安全问题。顶管技术应用优势的充分发挥，可将原来的对地面线状破坏后方可施工转变为对地面选择性点状破坏后即可施工，方便市政给排水管道处理，使市政给排水管道处于良好的施工及应用状态。②增加环保效益。顶管技术应用中具有环保性强的特性，可减少对地面环境的破坏影响，逐渐增加市政给排水管道施工中的环保效益。由于顶管技术作用下的市政给排水管道施工中产生的噪声小，减少了对周围土地的扰动和附近居民生活的影响。在增强市政给排水环保施工效果的过程中，应重视顶管技术的科学应用，避免对市政给排水管道施工区域产生较大的振动。③适用范围广。相比传统的沟槽开挖施工方式，顶管技术应用中可适用于不同的环境条件，使市政给排水管道施工中可得到更多技术支持，确保其施工计划制定与实施的有效性[2]。

3 新龙排水项目施工中顶管技术的应用探讨

3.1 施工准备

新龙排水项目在进行中长距离顶管施工前充分做好了施工准备。开工前，对施工现场进行全面勘察、复核，并借助航拍技术对现场总平面布置进行反复的推演。为了有效提升施工效率，保证施工质量，施工单位制定了顶管专项施工方案。顶管专项施工方案通过专家论证后，进一步落实施工管理机制和措施，将顶管专项施工方案中的各项要求贯穿整个顶管施工过程中。考虑到在新龙排水项目实际施工中，需采用各种复杂的施工机械设备，施工现场布置可能比较混乱，因此，新龙排水项目部配置了专业的施工机械设备，同时合理布置施工现场，收集完善的施工信息，合理安排施工材料进场等。为实现科学合理的规划，营造井然有序的现场施工环境，避免对周边环境产生负面影响提供了前提条件[3]。

3.2 新龙排水项目施工中测量技术的应用

测量放线是顶管施工技术应用的关键，直接决定了顶进路线是否正确，为此在施工前以及施工中要严格做好测量工作，密切关注顶进的路线。新龙排水项目工程建设中，建设单位提供线路中心线和高层桩控制点，施工中采取措施，保证两侧设计中心桩符合管道线路。为了保证路线准确，通常设置大约2～3个水准点，工作人员严格检查水准点的位置，尽量降低误差，加强比较可控误差值，确保误差处于规定范围当中。同时，通过一定的设备和方法全面测量，新龙排水项目中的排水管道顶管的施工管道位置，在第一节段管件顶进过程中加强测量路线准确性，通常按照30cm测定一次的频率进行测量，当施工进行到土层300cm后再次测量，发现出现偏差就采取纠偏等调整措施。

3.3 长距离顶管施工中的进出洞技术

市政给排水管道顶管施工所采用的长距离施工技术中，进出洞技术是最复杂，也是最需要高度重视的核心技术之一。新龙排水项目在施工的过程中，在预留洞口的支护结构的内部预设一个钢板环，再在预留洞上安装双道橡胶止水装置，以获得良好的止水效果。双层橡胶止水装置其主要作用是顶管机进出洞时，防止地下水、泥沙从管节与止水环之间的间隙流到工作井，另一作用是防止顶进施工时压入的减阻触变泥浆流失，保证能够形成完整有效的泥浆套。同时为了确保进、出洞的安全，工作井和接收井护壁外布置二排Φ650@450×450水泥搅拌桩止水帷幕，内外排相互错开，搭接200mm。长距离顶管施工进入到顶管施工阶段时，为了避免出现管道上方塌陷、泥浆突涌或大量流失、出洞的时候产生土层扰动等异常问题，在顶管施工的过程中，施工人员应时刻关注顶管机操作台的各项参数，实时调整。

3.4 管道纠偏

在砂层中顶进时，泥水过度冲刷可能造成前进管道中的顶管机机头下沉，因此，实时监测、及时对管道顶进过程出现的偏差进行纠偏显得尤为重要。新龙排水项目的顶管作业位于金坑河两岸或穿越金坑河，根据地质勘察报告，顶管所处土层基本为砂层。基于此，新龙排水项目施工过程实时监测管道各个部位的标高情况，在整个顶进施工中及时校正偏。纠偏过程遵循“先纠高程，后纠中线，小角度连续纠偏”的原则，确保管道平滑顺直。纠偏方法：①发现偏差超过允许范围、控制在10mm左右时，就马上进行缓慢校正，保证管道复位准确，避免过多强硬纠偏。纠偏措施：留坎或者适当超挖偏向反侧的方向，让管道在前进过程中，偏入的方向产生转大的阻力，通过顶力施加之后，形成转向力，便可保证偏差复位。②当前面的纠偏措施失效后，偏差在达到20mm或以上时，则可采取千斤顶纠偏法，即在管端内管壁的偏向反侧安装一个小型千斤顶，千斤顶另一端则斜撑在垫板管前土壁上，待支顶稳定之后，再进行顶力施工。③特殊情况下，千斤顶纠偏法、超挖纠偏法相互交替或搭配使用，一边顶，一边支，直到纠偏工作完成、顶进的管道回归到设计线路上。

3.5 接口处理技术的应用

市政给排水管道结构的核心为顶管的接口处理，所以应当严格管理好接口的各个部位和各个环节。新龙排水项目在顶进之前，严格检查各项施工作业，重点采取措施对材料质量加强控制，加强检查材料进场前的质量，避免不合格品投入使用。

4 新龙排水项目施工中顶管技术应用水平的策略

4.1 加强科学应用效果评估

在顶管技术应用过程中，应及时开展相关的评估工作，及时处理技术应用效果方面的影响因素，在市政给排水管道施工中充分利用顶管技术，提升该技术的应用水平。应正确看待顶管技术在市政给排水管道铺设中发挥的作用，重视科学应用效果评估成果的转化利用，以满足市政给排水管道系统科学构建及高效运行要求。

4.2 管道选择质量控制

市政给排水管道设施，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。我国市政给排水管道大部分采用钢筋混凝土管，主要由于管道施工采用顶进施工，千斤顶会产生大于管道摩擦力的推力，所以要求管道材质具备很大的承压能力。市政排水管道内多为厨房，卫生间，清洗衣服等生活过程产生的废水，一般为酸性液体，会腐蚀管道。钢筋混凝土管片抗腐蚀性能强，长期运行也不会出现损坏，不会出现渗漏污水现象。在选择管道时，需要关注顶管长度。不同地段的给排水管道，则管道设计长度也不同。管道线路弯曲弧度偏大、线路偏短的地段，必须控制顶管长度。管道线路弯曲弧度小、线路偏长的地段，为降低造价则适当延长顶管长度。新龙排水项目按照环境、工程成本、土壤腐蚀性、覆土深度等要求和特点，采用钢筋混凝土管。

4.3 做好地表隆起与沉降的监测与防治

市政给排水管道轴线两侧在顶管施工环节当中，会经常性地发生地表隆起与沉降现象，这种现象会对周边的管道、管廊、道路、河道、房屋等建筑物或构筑物造成一定的负面影响，甚至破坏。经分析，目前引起地表隆起与沉降的原因主要有三个方面：其一，在顶管施工过程中，轴线出现了偏差，而且没有及时纠正。这时，管道工程对土层造成一定程度的挠动，诱发地表隆起与沉降等情况。其二，开挖前端出现取土不足或者过多的情况。这时，顶管推进压力与土方压力之间出现不平衡，诱发地表隆起与沉降等情况。其三，顶进管与工程管道的外径存在差值。这时，管道外围存在环形孔隙，不及时填充环形孔隙，诱发地表隆起与沉降等情况。针对这些情况，新龙排水项目的施工人员对周围建筑物及构筑物的实际沉降参数进行密切跟踪监测。其中，地面的变形程度与构筑物的沉降情况采用水准仪进行测量。实际施工程中，具体的监测频率由监测人员根据地面的沉降速率、施工进度情况以及监测对象相应的保护等级来综合确定。当检测对象为建筑物或构筑物的基础与墙体、墙柱时，还要保证监测点处于良好的可视条件下。除此之外，为更加有效地防止地表发生隆起与沉降情况，要求施工人员及监测人员提前做好各项施工准备工作，同时要求施工人员及监测人员要合法合规安装压力监测装置。在管道顶进实施过程中，密切观察管道顶进的轴线是否存在偏差并及时纠偏。另外，选用符合设计图纸要求的润滑介质，及时填充管道外围的环形孔隙。

4.4 其他方面的策略

①加强施工人员的专业培训。在市政给排水管道施工中应用顶管技术时，必须开展针对性及专业性强的全方位培训，制定和实施奖罚分明、数据化，可量化的奖惩机制，强化施工人员控制意识及责任意识，提高工作人员专业能力，使顶管技术应用更具专业性，提升其应用过程中的专业化水平。施工人员在实践中应从管径、含砂量、管长、黏聚力、埋深、土壤对管道的作用力等方面入手进行综合分析，明确顶管技术，使其应用水平保持在更高的层面上，为市政给排水管道施工方面提供需要的技术支持。②加大应用方面的研究力度。根据市政给排水管道施工情况及顶管技术的应用状况等，为了达到其应用水平不断提升的目的，应加大顶管技术应用方面的研究力度。积极开展顶管技术应用过程中的理论研究及实践分析工作，不断加大研究力度，使顶管技术应用水平提升中能够得到更多支持。应重视市政给排水管道施工中顶管技术应用方面的实践经验积累及合理运用，提升其应用水平。

5 结束语

综上所述，市政工程建设中，市政给排水管道工程开始广泛应用顶管施工技术，并且推广到河道、河道两侧、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，顶管施工技术优势显著，因此非常值得推广到市政给排水管道施工中。