市政给排水施工中的长距离顶管施工技术研究

张晓亮

广州市市政工程机械施工有限公司 广东 广州 510000

作为城市内部基础设施建设的重要组成部分，提升市政给排水管道的施工质量与施工效率，能够有效规避城市内涝，确保城市快速安全稳定发展。相关市政施工人员应当针对长距离顶管技术的基本流程进行细致分析和深入研究，并采取措施推出更加高效的施工方案，从而促进市政给排水施工水平得到跨越式发展。

1 长距离顶管技术的概述与优势

1.1 概述

一般来说，长距离顶管技术又称为非开挖施工技术，主要指的是在进行市政给排水设施施工的过程当中，采用顶进设备将管道按照预定的角度顶入土层当中，从而实现管道的埋设。利用工作井与接收井之间的配合，单节管道顶进长度可达到1500米以上，并能够规避地下设施与障碍物，使市政给排水管道运行更加通畅高效。

1.2 优势

1.2.1 减少对交通的影响

在传统给排水管道埋设施工过程当中，大多以沟槽开挖模式作为主要施工手段。但随着城市化的不断发展，城市地面交通压力不断增加，沟槽开挖施工模式会严重阻滞城市交通，影响城市正常运转。采用非开挖顶管施工方式，能够进一步降低给排水管道埋设对地面交通产生的影响，降低施工成本。

1.2.2 提高了建筑安全性

经长期实践与调查过后我们能够发现，相较于传统管道埋设施工模式来说，长距离顶管施工能够有效减少对地层形变产生的影响，同时还能绕过地下环境当中已完工的相关设施，避免给城市内部正常运行功能带来不便。

1.2.3 有效缩短了施工周期

由于长距离顶管技术的施工环境以地下为主，受外界气候变化、交通需要等因素的影响较小，因此能够风雨无阻地进行施工，有效提升了施工效能，缩短了施工周期。

2 给排水长距离顶管施工的主要流程

2.1 施工前的准备工作

在针对市政给排水设施进行长距离顶管施工之前，需要进行较为系统的针对性准备工作。受长距离顶管技术的施工特点影响，需要大规模的设备进场，并需要将顶管过程当中顶出的土方进行运输，因此对施工周边环境与场地的要求较高[1]。相关施工人员应当结合设计方案当中的相关要求以及市政给排水长距离顶管施工相关规范，针对施工场地进行合理布局与清理，从而为土方运输以及设备安放提供充足的位置和条件（如图1）。与此同时，在长距离顶管施工的准备阶段当中，施工人员还应当针对施工流程涉及到的相关设备和原料进行排查和梳理，针对其规格型号、需求数量、运行状态等重点参数进行研判，对其是否负荷市政给排水顶管施工的相关要求予以评估，进而有效确保长距离顶管施工的质量与效果，避免在施工过程当中由于材料与设备等方面的因素导致安全问题或安全隐患。

图1 工作井的基本结构

2.2 测量放样阶段

测量放样同样也是市政给排水设施长距离顶管施工当中的重要环节，能够为后期顶进环节的精度提供准确的数据参考。在施工过程当中，现场管理人员应当要求专业测绘人员针对顶管作业当中的高程以及中心线进行有效测量，从而确保施工精度准确无误。在针对顶管作业中心线进行测量的过程当中，测绘人员应当针对顶管工作井首尾两侧设定测量点，并确保中心线高度与预先设计的施工方案相一致[2]。为有效提升施工精度，避免在施工过程当中产生方向、角度或距离等方面的偏差，施工管理人员应采取跟踪式测量的方式，针对各节管线顶进作业进行有效管控，并将测量误差控制在规范限制内，一旦出现误差或测量问题，应按照相关标准或处置规范采用顶木法或千斤顶对测量误差进行校准，从而避免过度偏差影响市政给排水管线施工质量。

2.3 顶进作业阶段

在进行顶进作业阶段，为进一步扩大顶进设备工作空间，确保市政给排水长距离顶进施工的安全规范，施工人员需要按照设计方案以及施工规范针对管道顶进工作井以及管道接收井进行设置，并针对性地控制好工作井与接收井的深度与角度，使顶进工程施工难度得到有效控制。此外，由于顶进作业对设备运行负荷较大，因此确保顶进设备运行状态良好同样也是施工人员的重要职责。在正式开始给排水管线长距离顶进施工之前，施工人员应当针对顶进设备工作状态进行再一次分析和评估，针对可能存在的问题进行有效排除，进而确保顶进作业的持续性与安全性，提升管道顶进与埋设质量。由于地下土层环境较为复杂，顶进设备可能会遭遇到较大阻力，导致顶进过程存在较显著的难度，因此施工人员应针对整个顶进作业流程进行跟踪式挖掘，针对顶进设备面对的土层阻力进行排除，使管道长距离顶进效果得到进一步展现。

由于在给排水管道长距离顶进过程当中，受顶进阻力、周边环境乃至施工进度等方面因素的影响，可能会发生坑道塌方、设备压力过大等现象，因此施工人员应当时刻针对施工环境以及顶进设备的运行状态进行监控，一旦出现问题或突发情况应立即停止施工并上报，结合施工环境实际情况针对问题成因进行有效排查，只有当问题完全解决后才能够继续施工，从而确保长距离顶管施工质量，提升施工安全系数。

2.4 接口处理阶段

在市政给排水管道长距离顶进施工过程当中，由于单节管道的长度受到限制，因此需要将多节管道进行连接，这样才能确保市政给排水设施的正常运转。但由于管线埋设于地下环境当中，因此各节管道之间的接口处理工作是十分重要的。在部分市政给排水管道长距离顶进施工当中，受设计方案、施工流程、处理材料以及管道运行环境等几个方面的影响，导致管道接口之间的连接强度存在一定的问题，在完工后的设施运行过程当中容易产生渗漏、脱出等现象，不利于管道设备的正常运行，对市政给排水功能也形成了一定的挑战[3]。因此如何强化接口处理已成为长距离顶管工程当中施工人员的重点课题。受不同管材、不同施工方式的影响，管道接口的处理方式同样也存在一定程度上的差异。现阶段采用的接口处理方式主要由以下几种类型构成，首先是青铅接口处理方式。这种处理方式属于承插式刚性接口，相较于其他接口处理工艺而言，青铅接口处理方式的抗震性能较为良好，受外界环境影响较小，但由于青铅材料价格较高，因此施工成本控制较为困难。其次是油麻石棉水泥接口，这类接口处理方式成本较为低廉，但处理流程较为复杂，对施工要求较高，不利于推进施工进度。之后是自应力水泥砂浆接口，其处理施工速度较快，施工成本较低，但抗震性能较为有限，适用于地下环境较为单一稳定的顶管施工当中。最后是橡胶圈接口处理，这类接口处理方式施工操作流程较为简洁，对施工人员要求较低，但在进行接口处理之前，相关管理人员应当针对处理环节原材料进行全方位审核，针对不符合规范的材料予以剔除，这样才能确保管道接口之间配合严密，有效避免接口渗漏现象的发生，提高市政给排水长距离顶管施工水平。

2.5 注浆施工阶段

由于在管道顶进作业过程当中，受管道材质、地下土层环境等方面因素的制约，因此可能会产生一定程度上的顶进阻力，既影响了给排水管道长距离顶进施工进度，还可能会对管道顶进设备的正常运行造成不良影响。因此采取合适方式对顶进流程进行注浆润滑能够有效降低顶进施工阻力，从而降低设备在顶进过程当中产生的各类损耗，使施工进度得以不断加快，施工成本也得到了更加合理有效地控制。施工人员在开始注浆之前，应当针对给排水管道长距离顶进施工环境进行分析和研判，针对当地土质、管道材质以及管道尺寸参数等方面内容进行综合考量，进而制订出更加科学、可行、高效的泥浆制备方案，使泥浆当中各类型骨料之间的配比更加科学，提升顶进施工当中的减阻润滑效果。施工人员应当针对注浆流程进行实时监控，确保注浆工序与顶进流程同步进行，避免中途停止注浆造成的施工问题。在注浆过程当中，施工人员还应当针对当前设备遭遇的顶进阻力进行核算，并结合施工环境结构特点针对注浆流程压力进行适当调控，确保其减阻效果得以有效显现。受重力影响，管道顶进作业可能会产生一定的沉降现象，因此在进行注浆工序时，同样应当采取适当措施对沉降进行有效控制，从而使给排水长距离顶管工程更加均匀，有效提升泥浆灌注效果。

2.6 土体加固阶段

在管道顶进施工完成后，应当针对整个施工区域内的土体环境进行有效加固，一方面有效避免地下环境对管道位置和精度产生的影响，另一方面还能提升地下给排水管道与土体之间结合的紧密程度，使给排水管道运行稳定性得以进一步提升[4]。在当前给排水长距离顶管施工过程当中，常见的土体加固手段包括采用膨润土泥浆进行注入、土层置换以及冻结加固等等。施工人员可依托当前给排水管线顶进施工进度以及地下土层稳定性针对管道运行环境进行补浆，使其整体强度得到进一步保障，地面安全性得到不断提升。

3 给排水长距离顶管施工的注意事项

3.1 注意管道的材质和型号

由于地下给排水管道设施对管道的使用寿命以及使用质量具有较高的要求，因此选定合适型号与材质的管道类型对提升给排水长距离顶管施工水平具有关键性作用。但在现阶段的建材市场当中，各类管材鱼龙混杂，给施工单位的采购选择带来了一定的难度和挑战。部分管材生产商为了短期的经济效益，将不符合长距离顶管施工规范和相关标准的管材投入到市场当中，导致顶管施工效果受到严重影响和制约。为了进一步提升长距离顶管施工技术水平，相关施工单位应当结合设计图纸以及施工规范针对建材市场当中的管道材质以及管道类型进行充分选定，确保其质量和性能能够充分满足地下长距离顶管施工的相关要求。在质量方面来说，钢制管道虽然重量较大，但其承压与抗震性能较好，适宜在地下长距离顶管施工当中使用。

3.2 强化顶管精度

图2 采用水平仪对顶管精度进行控制

市政给排水长距离顶管技术大多应用于地下环境当中，受土层压力、顶管阻力以及顶进流程等方面因素的影响，可能会在顶管过程当中产生一定的误差和偏离，导致管道产生一定的位移，不仅影响了管道对接精度，还可能会在压力的作用下发生渗漏现象，制约市政给排水管道的正常运行。因此施工人员应严格按照施工设计图纸以及施工规范对流程进行管控，针对顶管压力进行精准核算，从而使顶管设备的调整更加合理，避免管道安装位置不符造成的施工问题（如图2）。另外，市政给排水管道内部水压同样也会对管道安装精度产生影响，因此在给排水管道运行过程当中，相关管理人员也应当针对水压进行有序调节，确保管道运行环境良好规范，提升管道运行性能。

3.3 注意通风与排水

由于市政给排水长距离顶管技术施工环境大多处于地下，因此强化对通风排水工作的重视程度对提升顶管施工质量具有重要意义。现阶段较为常用的管道通风技术包括鼓风技术、抽风技术等，相较于管道内部空间来说，工作井空间较为狭窄，因此在进行通风时，应当注意避免将管道内部施工过程产生的粉尘扩散至工作井当中，从而使施工人员的工作环境更加良好，避免发生各类安全事故与安全隐患。除通风工作外，排水与降水工作同样也是地下顶管工程当中的重要环节与组成部分。一些给排水顶管项目由于地下环境以及市政需求等方面的影响，因此必须要在地下水位较高的位置进行顶管施工，管道顶进工程可能会受到限制和制约，因此施工单位与设计人员应结合管道埋设实际情况针对工作井位置进行选定，后采取适当措施进行井点降水，使地下水位得到有效控制，提升顶进作业的质量和效果。

4 结论

总而言之，在现阶段市政给排水管道埋设施工过程当中，顶管施工模式作为非开挖施工的一项重点技术，具有施工周期短、施工影响小等优势。相关施工单位和人员应当明确顶管施工的基本要求与规范，并采取措施针对顶管流程进行有效优化，从而规避施工风险和问题，使给排水管道顶管施工质量得以不断进步。