市政给排水施工中长距离顶管技术研究

米鑫

重庆纵横工程设计有限公司四川分公司 四川 成都 610095

随着社会经济的不断进步，城市建设规模以及建设质量都有了显著成效，而在城市化建设过程中，市政给排水工程的施工质量对于促进整个城市建设发展具有重要意义。给排水工程建设发展至今以及成为城市化建设中必不可少的一项工作内容。在新时代发展背景下，施工所有设备以及相关技术也获得了提升，而工程建设的整体质量也得到了全面优化，促进了城市化发展进程。在众多工程应用技术中，最常用的就是长距离顶管施工技术。虽然这种技术的应用效果较好，但其对施工人员的专业技术能力要求也相对较高，需要有关部门在执行相关工作时，做好科学安排，这样才能够将给排水工程的价值和作用发挥出来。

1 市政给排水工程施工意义

市政给排水系统和人们的生活息息相关，其便捷性特点主要体现在能够充分利用自然资源，在对环境起到保护作用的基础上，促进抗洪和泄洪工作的执行。我国目前正处在一个发展战略的重要时期，维护生态环境的可持续发展和社会经济增长平衡是一项非常重要的任务。给排水工程能够在确保人们生活质量的同时，促进市场给排水工程的发展。而就目前我国在市政给排水工程执行的质量上来看，依旧有很大的进步空间，尤其是在技术的创新升级以及应用方面还有待改进[1]。只有市政给排水工程管理工作进行完善，才能够保证整个市政建设工程发展的高效性。

市政工程中的给排水系统是推动和维持城市运转的基础，市政给排水工程的有效执行能够在一定程度上拉动城市内需，为城市居民提供更多岗位，从而带动城市经济发展。现阶段，各领域科学技术水平在不断提升，城市人口质量也越来越高，在此背景下给市政给排水工程的执行提出了更高的要求。城市化带来了人口向城市大量聚集，导致城市人口迅速增加，城市总用水量急剧上升。针对这种现象，需要相关部分做好排水管道的设计和铺设工作，保证城市能够平稳发展[2]。但是市政给排水管道施工建设并非简单工作，工程建设过程复杂，并且还容易受外界因素影响。想要确保整个工程建设高效完成，需要投入大量的人力、物力和财力。

2 市政给排水中长距离顶管施工技术的优势

长距离顶管施工技术是在满足不了土方开挖基础要求的情况下，可以采用土压平衡顶管机，执行管道的挺进工作，进而高效率完成管道铺设工作。土压平衡顶管机的工作原理就是在外界综合动力的支持下，先用旋转切割的方法土体进行切割，之后再更具挖掘土方的实际情况，向其中加入粘土浆或者是清水，这样能够起到改造土层的目的，从而让其能够更好的适应地下水以及土层的压力。在市政给排水工程中长距离顶管施工技术有以下技术优势。

2.1 减少对居民生活的影响

长距离顶管技术在现代化施工工程建设中是很常见的，并且多被应用在已经投入使用的城市道路、居民区以及工况企业附近。采用这项技术方式可以将工作范围集中在工程项目的两端或者是中间部分进行少量的围挡，从而将少因土方开挖而对交通和居民出行造成的影响。

2.2 降低环境影响

传统的土方开发施工方式，会产生大量的浮沉或者噪音污染，这些对于人们的日常生活以及环境都将造成非常严重的影响。而使用长距离顶管施工方式，因为这种施工技术的工作区域集中在地下，并且在施工过程中采用粘土浆以及清水，所以不会产生大量的浮沉，还能避免大量噪音产生，其作业过程可以连续性的进行，能够最大程度的满足施工过程中的环保要求[3]。

2.3 提高施工安全性

长距离顶管施工技术，采用了最新的机械自动化作业方式，和传统人工操作施工方式形成了鲜明的对比，也在一定程度上提高了工作效率。此外，因此现代化施工方式的运用，让施工人员的工作环境得到了改善。因为无需人工操作，只需要通过计算机系统进行远程操控，极大的提高了施工的安全性。

2.4 提高工作效率

现在人工成本的提高，让市政施工方式开始朝着全面自动化方向发展，降低了人工成本[4]。同时还能够借助机械工作方式提高工作的整体效率，缩短施工的工期。

3 市政给排水施工中长距离顶管施工技术分析

市政给排水施工中长距离顶管施工技术中包含多个技术，即非开挖顶管施工技术、顶管施工方法、水平螺旋钻井法以及通风系统，如图1。

图1 非开挖顶管施工技术

3.1 非开挖顶管施工技术

非开挖顶管施工技术在现代化技术的推动下，呈现出明显的高效经济形态。这项技术在市政给排水施工中应用频率较高。现阶段，人们开始关注非开挖顶管施工技术的应用发展，但是因为技术应用和开展时间较晚，我们对这项技术的应用还不够成熟，因此在实际施工过程中经常出现无法顺利安装的问题，从而导致给排水管道无法正常使用[5]。而近些年，我们对这些技术的研究更加深入，在技术应用的水平上有了明显提升，给排水系统的作用发挥的也更加全面，这项技术也受到了广泛推广。在对非开挖顶管技术进行研究分析时，首先需要明确这项技术是在地表建设开挖工作沟的过程，而非地表上的不开挖或者不挖沟。在科学技术的加持下，再加上工作人员对日常工作经验的总结，使得这项技术目前在使用上已经相对成熟。传统的地质工程技术已经无法满足现阶段人们的实际需求，而且还会限制非开挖技术的实施，从而影响整个市政给排水工程建设质量。针对这种情况，需要更加深入的对这项技术进行研究分析，将这项技术的潜在作用发挥出来。

3.2 顶管施工方法

市政给排水施工系统能够在没有钢管的前提下继续工作，这时则需要保证顶进的钢管能够始终保持正常运作状态。在实际施工过程中，施工人员需要借助机械设备进行钻井，确保能够挖出两个符合相关规定的基坑井，然后在井中放置两个符合质量要求的钢管，从而避免机械在千斤顶的重压下被推移到预定之外的位置[6]。如图2。

图2 顶管施工技术

3.3 水平螺旋钻井法

水平螺旋钻井法是凭借螺旋杆的推力，将钢管推到制定的位置上，在此基础上采取有效的施工手段，从而确保地表形态始终保持在一个标准，避免在出现洪涝时出现水土流失的情况。这种技术适用于小口径的钢筋混凝土，这项技术手段在实际应用过程中很难对其精准度进行把控，因此和预期设定的目标会出现效果偏差[7]。

3.4 通风系统

管道通风问题是市政给排水工程施工中需要特别注意的问题，工作人员在长距离施工过程中，会出现氧气不足的情况，再加上管道涂料中参杂着有毒气体，因此很容易对施工人员造成严重的影响。因此只有确保管道通风系统正常工作，保证氧气充足，这样才能够保证施工人员的生命安全。管道施工的通风形态一共有三种，即抽风形态、鼓风形态以及鼓风抽风组合形态。

4 顶管施工顶力设计的计算方法

随着我国科学技术水平的提升，顶管技术在实际工程施工中的应用效果也有了显著提升，但是在顶力计算方面工作还有很大的提升空间，这也成为限制工程高质量完成的一个重要因素，因此需要对这种计算方式进行完善[8]。顶力的计算对工作的坑被的设计以及顶力有直接的影响还将影响管体的强度以及设计位置。

4.1 合理设计管径大小

在工程实际施工过程中，经常会因为管径顶力的变化而需要改变管径大小。在设计管径大小时最常用的方法是通过让管径的承受压力能力和管径大小之间的关系进行比较，进而得出顶力作用和管径大小之间的比例关系。经过实践研究可知，在相同条件下，顶力越大管径也就越大，两者呈现出正比关系。

4.2 减少管线设计的偏差

在管道顶进国过程中，经常出现位移情况，会增加施工人员的工作量，用来纠正管道。通常情况下，顶力会随着阻力的提高而增加，而顶力的变化又常集中在洞口位置，随着管线偏差的增大，纠正次数也随之增加，顶力也会发生变化。

5 给排水施工中长距离顶管施工技术影响因素

在市政给排水工程施工过程中，工程执行质量受多种因素影响，同时还会在情况发生变化时，产生相应的变化。外界推动力是直接影响长距离顶管技术应用效率的关键，管道压力会在管道长度的不断增长都越来越大，管道越长压力越大。因为管道在安装时很容易出现位移情况，因此需要我们在安装时加强外界的推动力，确保管道的平稳性[9]。在实际施工过程中，处理起来会复杂一些，只有通过增加推理，从而在一定程度上保证管道施工的安全性。

6 长距离顶管施工的技术要点

6.1 选择合适的施工材料

在市政给排水施工过程中，所需要的材料种类很多，并且对材料的个性化特点有着非常明确的要求，比如使用寿命长、抗腐蚀性强等。想要保证工程的高质量完成，除了确保工作各阶段工作能够按照规定完成，还要重视施工材料的选择。因此在材料的选择上，需要根据施工地区土质特点，选择安全、耐腐蚀性强、使用寿命长的材料。还要在满足以上要求的情况下，降低材料购买的成本消耗。就目前的情况来看，大部分地区因各方面因素相知，选择的材料以钢管材料为主，第二选择是混凝土管材。

6.2 科学设定管道推力

市政给排水工程实际施工过程中，需要根据实际情况，对管道长度以及管径的进行设计，并且还要在施工之前充分考虑城市未来规划方向，对实际给排水施工方案进行修订，保证施工方案执行符合城市发展总体规划。在结合地质勘察的结果以及管道自身的压力设定等方面因素合理的设定相应的推动力。

6.3 减少管道的位移偏差

长距离顶管技术施工首先需要做好管材的连接工作，但是在实际施工过程中，因为机械设备辅助施工或者施工人员的人为动作影响，连接工作经常因振动问题都产生偏差。因此，面对上述问题，施工人员的首要任务就是明确施工规范制度内容，在实际施工过程中严格按照施工标准完成施工人，确保油缸中的推动力能够一直保持在相对平衡的状态下。在推动力不均衡的情况，就会出现连接偏差的问题，从而导致安装的实际位置和预期所规定的位置出现偏差[10]。此外，还要确保管内压力维持在能够控制的范围内，从而确保其能够满足施工标准，提高整体施工质量。

6.4 采取必要加固手段

在整个工程施工工作完成之后，需要针对施工路面的下方进行加固，最常用的加固材料是水泥注浆，这种方法能够让施工路面尽快恢复到施工前期的状态，避免因使用造成长时间的道路堵塞情况。

6.5 利用长距离顶管施工技术解决顶管出洞问题

从技术上来看，顶管出洞存在着一定的难度，在实际施工过程中非常容易出现管道变形或者和设计的初始路线偏移的情况，针对这种问题，需要施工人员对所使用的工具管道参数进行调整。同时如果在工作中出现了偏移的情况，还要将其纠正。在收到外界强大的压力作用下，管道中的其他材料也会受到不同程度的影响，这种压力会让管道变形。为了避免或者减轻管道的变形情况，需要在管道的洞口处设置支撑物，这样就能够减少管道所受的压力，这种方式也是目前解决管道变形的一种最常用的手段。这种技术在应用过程中因为其所需要技术要求不高，同时对于支撑物材料的要求也相对平常，而所产生的效果却非常显著，所以备受相关施工单位的青睐，也将在未来成为一个主要的发展趋势。

7 结束语

综上所述，随着我国城市人口的不断增加，市政给排水工程的施工质量要求也越来越高。为了满足城市居民在用水方面的需求，要求市政施工部门和单位在实际施工过程中，加强对长距离顶管施工技术的应用，并且这项技术将成为未来相关工程建设中不可或缺的一项重要技术手段。做好在顶管施工技术上的研究分析，能够促进市政给排水工程的长效发展，对于加快城市化建设发展有着非常重要的意义。目前，我国无论是在施工技术应用还是在施工工艺上都和其他发达国家有着一定的差距，这就要求相关部门和企业加大对相关技术应用等方面的研究，从各方面入手，加强整体施工质量控制，为长距离顶管施工技术的进步、施工安全保障以及成本控制等方面做好基础工作，为促进行业发展做出贡献。