顶管技术在市政给排水施工中的有效应用

杨龙

（甘肃华美工程咨询服务有限公司，甘肃 兰州 730000）

在城市发展速度不断加快的背景下，人们的生活质量不断提高，人们对城市中基础配套建设的要求也在不断增加，促使市政工程水平和质量都实现了提升。作为市政工程中非常重要的一个组成部分，给排水施工中应用技术的合理性、有效性及对施工质量可产生的影响，受到了人们的高度重视。因此，当前有必要在明确顶管技术优势的基础上，分析其在施工中的应用要点，了解施工注意事项，以此保证更好地将该项技术应用在实际施工中，为获得更好的给排水施工效果提供一定支持，进而通过不断提高施工技术水平和质量，为更好地建设城市提供支持。

1 顶管技术概述

顶管技术也被称为非开挖管道敷设技术，与开挖敷设技术相比，一定条件下该技术有着投资少、工期短等优势[1]。同时，在应用顶管技术施工的过程中，还能够降低施工噪声，减少空气中的粉尘，进而减轻施工对周围交通、生活环境造成的影响。

顶管技术凭借其自身具备的优势，当前已经被广泛应用在市政给排水工程中，受到了相关人员和行业的高度认可。将顶管技术应用在实际的给排水施工中体现出的技术优势，主要可以归纳为以下几点：①施工面由线变成点，占地面积较小。在实际施工中，将原本需要开挖作业的作业面缩减成点，使施工面积不断变小，地面上各种活动均不会对施工造成影响，并且施工也不会影响到地面上的正常生产、生活。②噪声以及振动较小，减少对周围居民造成较大的干扰，并且某些条件下不会影响周围管线、构筑物的使用[2]。大部分给排水工程都会对交通造成影响，造成人们出行不便，而应用顶管技术可将给排水施工对交通产生的影响降到最低，确保城市正常运转。③可在比较深的地下或者水下敷设管道，可以相对安全地穿越河流、公路、建筑物等，减少工作量，降低造价。④由于该技术应用地点的特殊性，可避免各种天气因素、气候因素对施工质量和进度造成影响，即该项技术可保证在较为恶劣的环境中顺利开展施工，施工秩序不会受到大量外界因素的影响，可以有效保障施工进度，缩短工期，对投资成本和建设成本实施有效控制。⑤从技术角度分析，顶管技术改变了以往大面积、长距离的施工方式，避免对地面上的绿化环卫工作造成较为严重的影响，为城市正常运行提供保障。

2 顶管技术原理与工序

2.1 基本原理

从设置好的顶进井，将对应的顶管掘进设备或者施工具管，通过主千斤顶油缸的作用，穿过土层在接收井内吊起，埋设管道[3]。一般机械式的施工大部分采用封闭式顶进方法，压力平衡方法主要包括泥水式平衡、气压式平衡和土压式平衡。

2.2 主要工序

应用顶管技术时，主要包括以下几项工序：①在选择管道顶进方法时，需充分结合现场施工情况，其中包括地下水位情况、水质、管径、地下建筑物等。同时，还需满足不同条件才能选择该技术开展施工，即地质条件为砂性土或者黏性土层，且需要保证土层未受到地下水影响，一般可以采用机械挖掘或者手掘式顶管法施工；厚度较大的软土层，并且不存在其他障碍物时，可以采用网格式或者挤压式顶管法施工；黏性土层地质条件且需控制好地面平整度，则可以选择土压式平衡顶管法；在粉砂土层施工时，可以采用泥水式平衡法或者加泥式平衡法；顶进金属管管径比较小或者长度比较小的情况下，可以选择挤密式土层法。②顶管井布设中，一般需要采用钢筋砼或者以碎石为基础，如果是较硬的土质，则可以以方木作为基础，需要注意的是，如果是土质不够稳定的区域，需要在工作井周围做好支撑工作。同时，顶管井地基修建时需按照设计管线位置以及坡度进行施工，不能出现沉降问题，要保证内部固定导轨和顶管位置准确。③布置好顶管井后，需开展管道顶进工作，施工前需在管前端挖好与管道形状基本相似的坑道，深度一般为50 cm，然后再使用千斤顶开展顶进工作，并且重复该步骤循环顶进。④穿墙施工主要指将穿墙门板打通，一般需要使用官推工具直接将穿墙闷板推出到墙外，确保止水装置能够更好安装。在实际施工时为确保止水效果更好，需将强度不高的填充物装入穿墙管内，施工前在枪管外采用注浆加固操作，起到一定固定作用，保证穿墙管周围图层强度符合要求。⑤顶管接口一般采用电弧焊接方法，将该管段和已经顶入的管段焊接在一起。如果是混凝土管，则需要采用橡胶圈等进行嵌缝处理，并且将两管之间的缝隙控制在1～1.5 cm之间[4]。⑥完成顶进以及检查井施工后，需开展管线压浆作业，使用每节管道预设的压浆孔，避免出现沉降现象。同时，在整个施工中顶管容易受多种因素的影响而出现偏斜，因此需要选择适合的方式做好纠偏细节处理工作。

一般情况下，当出现右偏时，可采用纠偏千斤顶组解决问题，将千斤顶调节为右伸左缩状态，反之需要反过来对千斤顶进行调节。在每次纠偏过程中，需要严控控制好纠偏的量，采用逐步增加的方式完成纠偏工作。

3 顶管技术在市政给排水施工中的应用要点

3.1 顶进管选择

施工前需做好顶进管的选择工作，为后续科学合理开展工作提供支持，选择时需要注意以下2点：①为了更好地控制整个施工过程及保障施工的经济性，需选择适合长度的顶管。一般情况下需按照管口的直径确定长度，主要遵循的规则是当长度和直径比值超过2.1时需选择长管，当长度和直径比值小于1.1时需选择短管。②按照施工的实际要求、工程整体性质来确定管径，按照顶进管能够承受的压力确定顶进管厚度、配筋比外径。一般情况下，需选择直径大于500 mm的顶进管。

3.2 障碍物处理

障碍物处理是整个施工过程中需重点关注的内容，障碍物的处理质量和效率直接影响施工的整体质量。因此，需选择适合的方法，确保障碍物可被有效处理，为有序开展施工提供一定支持。在顶管施工中，如果遇到距离比较长的中等、轻度分化地质，需规划和明确障碍物处理方法，在充分分析地质钻探文件的基础上，制定出解决这类问题的实际对策。如遇到长距离并且风化问题较为严重的地质，需采用暗挖隧道的方式解决问题，如果风化地质处于施工的中心区域，经过衡量也可以进行支护，采用开发施工、地表施工的方式解决问题[5]。在实际顶进的过程中，很容易出现由于钻探距离太远突然出现风化地质的情况，这主要是由于钻探工作并不是连续开展，而是相隔一段距离后钻探一次，无法完整地将地质情况展现出来。对于这种情况，可采用破岩井碎弧石法进行处理，以此为中心朝着四周进行辐射形式的加密钻探，遇到弧石后，可以按照石头规格设定好对应的破岩井，从竖井汇总将弧石取出。

3.3 监测点设置

在实际施工中，为保证实际顶进与计划顶进路线保持一致，需对顶进轴线实施定期或者不定期测量，以此保证顶进工作按照设计要求顺利开展，避免重复施工或者返工等问题出现。一般情况下，在将一节混凝土顶管顶进到一定距离后，可以通过超提刀、千斤顶编组进行测量以及校正，尤其是在顶管出洞、纠偏、终点3个施工关键点，需采用重复多次测量的方式，提升测量的准确度，保证顶进工作施工的质量[6]。同时，在顶管施工过程中，如果遇到地面建筑物比较密集，或者道路数量比较多的情况，则需要在地面设立对应的监测点，确定地表地形变化情况、土体移动情况，避免在实际施工中出现建筑物开裂、道路沉降等问题。施工中还需及时对施工质量进行检测，不断提升施工质量以及效率，为更好地减少施工事故和施工成本提供一定支持。

3.4 进出洞处理

进洞和出洞是整个施工中的重点内容。在完成穿墙工序后，掘进设备的实际方向会对后续管道防线、工作井中顶管和顶管拼接情况造成影响。因此，在实际施工中需避免工作井以外的水、泥土进入井内，最大化避免出现塌方等事故。在实际施工中，如果发现管道处的土质为粉质粘土层，则需要对工作井附近土质进行处理，如可以采用井点降水法，将顶管周围的土质变得更加坚固，加强土质强度。需要注意的是，在这个过程中也需要关注管道是否处于正常轴线上，确保与规划方向相一致[7]。

4 顶管施工管理措施

4.1 合理选择材料，控制材料质量

控制材料整体质量，是施工中非常重要的一个环节，也是施工中需要重点关注的内容。因此，为确保顶管施工质量，为后续其他施工提供支持，需做好材料的管控工作。与给排水工程中管材要求不同的是顶管施工中对管材的要求主要在承受压力方面，要求管材具备较高的强度。选择管材时需保证选材的专业性，要在专业渠道进行选材，还需保证选材人员的专业能力和素质，尽量选择高性价比、专业的顶管管道材料。需按照成本控制实际要求及施工企业自身实力情况进行选材，技术人员、施工人员、成本控制人员尽量共同参与材料选择工作。确保材料在满足施工要求的同时最大化满足工程成本控制要求，进而为获得更好的施工效果提供支持。

4.2 完善施工技术，提升施工效率

随着现代化施工技术快速发展，各种各样的全新顶管技术开始出现在施工中，为提升给排水施工质量、效率奠定了良好的基础。因此，实际施工中，要真正保证施工质量、提升施工的整体效率，也需重点关注新技术的有效应用，合理融入新技术、新手段，为高效完成给排水整体施工提供支持。在工程管道的铺设方面，可以引进先进的地下人行通道管棚式施工、涵顶进等相关技术。尤其是当前比较常见的顶管截面，大部分都为圆形，今后需要采用矩形、圆拱形或者多边形等。当前土压式、泥水加压式等是比较常用的几种方法，但是随着社会的不断发展，这些技术必然会出现与实际施工要求、城市给排水施工要求不相符的情况。针对这种情况，需注重对新施工方式的应用，如管套式、气泡式等，对施工方式进行有效创新，促进顶管技术施工水平的不断提升。随着高精度、长距离测量技术快速发展，通风系统也得到了持续优化，今后可以加强对注浆减摩擦技术、中继间技术的有效利用。同时，需合理利用刀盘切削系统、排渣系统、推进系统等，完善技术应用，保证顶进距离达到较高水平，进而全面提升顶管施工效率。

4.3 及时更新设备，引进全新技术

当前国内生产的专业顶管设备在技术方面还存在比较明显的欠缺，功能方面还不够健全，严重影响了顶管施工的有效开展。因此，为了提升该工程整体质量，需在准确分析当前施工设备、施工技术现状的基础上，明确需要改进的内容，通过不断提升设备整体质量，完善设备功能，提升技术水平。参与市政施工的企业，在条件允许的情况下，要积极引进国外具备良好性能、高水平的设备。在引进设备后，要选择相对典型、工程量较大的工程项目实施作业，对设备的整体效果、性能等进行了解。有效应用媒体展开宣传，提升高新设备对顶管工程的实际影响力，为其他施工企业更加积极地引进全新设备提供引导，确保施工质量得到有效提升。施工企业也可以外派具备良好专业素养的施工人员和管理人员，外出参与进修和学习，及时了解和学习新技术，并且将其应用在实际的施工中。这样不仅能够建设一支更加专业的顶管施工队伍，还可以为获得高质量的施工效果提供一定支持。

5 结语

顶管施工是一项比较复杂的力学工程，将该项技术应用在实际给排水施工中，能够有效缩短工期，节约大量成本，并且由于顶管技术自身的特点，不需对地面进行挖掘，对人们正常生活、城市运转等造成的影响非常小，是非常值得广泛应用的一项技术。因此，当前需通过合理处理障碍物、保证顶进按照计划进行、规范进出洞等措施，更好地将顶管技术应用在实际施工中。以此来获得更多的实践经验，为该项技术更好地发挥作用提供支持，进而为市政给排水施工的整体质量提供基础保障。