市政给排水施工中顶管技术的应用分析

杜伯夏

安徽省城建设计研究总院股份有限公司 安徽 合肥 230000

引言

最近几年，城市里的建筑越来越发达，为了解决人们的日常生活问题，人们往往会在地下铺设管道，将天然气和水输送到指定的地方，不过随着施工的进行，需不断地挖掘、填埋。我们发现，由于管道的施工，需要在周围修建一些围栏，并且设置路障，让车辆通过。

1 市政给排水施工过程中顶管施工技术的重要意义

在给排水工程中，铺设管线是一个非常关键的环节，只有使管线畅通，排水系统才能正常工作。在顶管技术问世和应用以前，国内的管线铺设都是采用控制管线铺设区域，设置隔离栅栏，管线铺设线全部开挖；将管线埋入，然后进行填埋，耗时较长，作业效率较低；并要求多名工人在工地上进行作业。施工工地的控制常常会妨碍交通的正常运行，同时施工时产生的噪声和粉尘也会给周边的居民带来极大的影响。

而顶管技术，是先对管线进行测量，选择管线，然后在管线上进行管道的铺设。顶管技术并不是直接开挖，而是通过顶管技术来铺设管道，不需要在地面上挖掘。在采用顶管技术的情况下，可以在很小的一块区域内进行施工。这种技术可以降低投资，同时也可以减少环境污染和噪声的污染，减少对居民的生活的影响，同时，还可以避免地面和绿化，提高施工的效率，降低人力资源浪费，比管理人员建造自身更有价值[1]。

2 市政工程给排水施工中顶管技术的概述

2.1 顶管技术内涵

在采用顶管技术作业时，采用顶钻装置将管线埋入地面，并对其进行细致的土质加工，以保证管线的深入和周围的致密程度；将这条管子的功能完全地利用起来。在使用顶管技术的情况下，需要有专门的顶进装置来进行辅助作业，在工作坑口中，利用主顶部的液压缸和管子之间的压力来推动周围的泥土，使得管子能够更好地渗透到泥土中。

在进行顶管技术的全过程中，一定要严格按照预先制定的程序和程序来进行，以保证工程的整体质量和效益，并在使用顶管技术前做好充分的前期工作，对某一特定部位进行技术的综合调查，以保证各工序均符合建设规范。

2.2 顶管技术施工特点

由于城市给排水工程中的施工工艺比较复杂，所以必须在给排水施工中应用顶管技术，通过顶管装置的顶力来减小给排水施工中管道与土壤的摩擦；并将经过精确计算的斜管用顶板装置进行顶板施工。在城市给排水工程中，由于其对土壤的破坏程度不大，因此，在使用顶管技术进行施工时，将具有以下四个特征：第一，顶管技术是一种不用挖土就能完成的技术，它对土壤的破坏程度很低，不需要在地表上进行操作；这样可以降低对管道的破坏。第二，采用顶管技术可以提高市政工程的施工效率。在实际工程中，顶管技术对周边居民的影响很小，既不会造成噪声污染，也不会对城市的环境造成污染，也可以从一定意义上保护生态。第三，采用顶管技术在市政工程给排水施工中会减少施工区域。由于顶管技术施工时不需要大量的土方，所以施工范围相对较小，可以根据土质的不同进行相应的施工；在此基础上，既能有效地提高工程建设的效率，又能减少工程造价的负担。第四，降低了对城市交通的冲击。顶管施工最大的特点是无须大量的挖掘，可以减少对城市交通的影响，同时也能减轻对城市的交通压力，不会对市民的日常生活产生任何影响。

2.3 顶管技术施工的基本要求

为保证顶管技术在实际应用中的保质保量，必须严格按照施工程序和工艺规范，确保各工序的施工质量，达到顶管技术的总体质量标准。

一是技术上要严，严格按照国家有关技术规范，把每个工序都做好，比如测量、止水、开槽沟槽等；管道的处理、合槽等工序，为下一阶段的施工打下了坚实的基础，保证了整体的施工质量。二是在铺设管线时，必须严格遵守顶管技术的技术规范，并根据不同的地基条件，对其进行细致的密实处理，以保证其在使用中的良好效果；由于管线处于较差的环境中，往往会受到外部载荷，导致路面无法承受较大的压力而发生基础塌陷。为保证工程的整体质量，必须做好开挖前的各项准备工作，对地下水进行有效的治理，防止渗漏；在顶管施工中，做好防水、排水是顶管技术的关键。三是在进行顶管技术施工时，要掌握好技术要点，严格遵守国家有关技术规范，确保技术达到国家有关规定，最关键的是要做好沟槽的充填；沟槽回填施工应充分利用人力与机械共同进行，既要有专门的机械，也要针对管道、检查井、顶管工作井；在接收井等工程中，采取适当的封闭方法，即手工操作，以实现某种密闭效果。同时，验收工作也是保证工程质量的重要环节，将设计规范与有关资料相结合，以保证工程质量。此外，对钢套管、混凝土的强度进行检验、测试，对预留孔洞的标准进行检验，保证洞口的准确定位，并对施工现场进行监测、检验；预防沉降和凸起。

2.4 顶管技术发展现状

综上所述，顶管技术虽然有着诸多优点，但在国内尚未得到普遍的认同与运用，主要原因在于，在城市给水系统中采用顶管技术，其造价较高。所以，在实际工程中，顶管技术还没有得到广泛应用和应用。另外，目前的顶管技术还不能保证工程的整体质量，这主要是由于工人们在操作上的专业知识和技术，以及缺少相应的技术人才。目前国内采用的最先进的顶管技术大部分都是从国外进口的，可见国内的顶管技术发展水平与世界上其他国家还有很大的差距[2]。

3 市政工程给排水施工中顶管技术的应用价值

在城市给排水工程中，尤其是在许多地区无法大规模开挖，并且存在河流地段、铁路地段、水位高低不一的地段时，顶管技术得到了普遍的使用和认可；在大深度的地层中，采用的是顶管技术。因此，采用顶管技术对城市排水工程的顺利进行具有十分重要的意义。与常规的开挖施工相比，顶管在具体应用上具有许多优点，其优点如下：

一是在具体的工程中，顶管技术对地表开挖的影响相对较小，不会影响到正常的交通，极大地降低了施工对城市的生活和运输的影响；二是在施工过程中，顶管技术的施工流程较为规范，并且不会受到雨季的影响，可以随时开工，其施工效率高，可确保工程在预定时间内完工，同时也能确保工程的质量；三是顶管技术可以用于许多常规开挖方法受到制约的区域，例如铁河等地区，传统的开挖方法无法进行，而顶管技术不受场地条件的制约，相对于其他地区，有着巨大的优越性。四是不会影响到居民的日常生活。在施工中，顶管技术的噪声相对较低，占用的空间也较小，不会对周边居民的生活造成太大影响，在特定用途上有一些优点。城市工程中的给排水工程大都是在地下进行，会对建筑物造成很大的影响，但将顶管技术应用到给排水工程中，可以根据工程的具体情况将建筑物、原管道等全部绕开，既不会影响到周边建筑物的稳定性，又能降低对附近居民的损害。五是采用顶管技术进行城市给排水，在具体的施工中，对土壤造成的危害较小，可极大地降低周边绿化植被的损害。另外，顶管施工最大的优点就是占地面积较少，尤其适用于市区，相对于传统的长距离大面积施工，具有很大的优越性。顶管技术在施工中也不会产生大量的废弃物，这说明顶管技术是一种环保技术，不会对环境造成什么负面影响[3]。

4 市政工程给排水施工中顶管技术应用存在的问题

4.1 施工前准备工作不充足

在城市建设中，使用顶管技术进行施工之前，施工单位必须做好充分的前期准备。首先要做的就是要熟练地掌握工程图纸，并且要对工程的规划和工程范围进行细致的调查。在顶管技术施工中，每个顶段都要仔细检查和计算，并根据顶长的不同，确定要不要增设中继室，以确保管线的安全。其次，在顶管技术的施工中，应严格选用管材，并经过检测，选用高质量的管材；防止在顶管技术施工中由于管道的质量而影响顶管工艺的正常进行，造成后续工程难以进行，若不能及时进行顶管，则该顶管将被破坏，必须重新选择。不仅会影响工程进度，还会增加经济上的损失。此外，在使用顶管技术时，应提供足够的电力。顶管技术是24h不间断地施工，如果出现断电的情况，顶管就会“抱死”半个顶管，这样顶管就不能再往前推进了，而且顶管技术对电力的要求也很高，一个大直径的顶管顶进坑里要消耗几千瓦的电力，因此，要有足够的电力和电池，并做好应对突发事件的准备。

4.2 施工现场勘探工作不重视

顶管技术并非掘进式地下工程，在进行顶管技术之前，应对工程现场地下管线及建筑物的位置及间距进行详细的调查与记载，而不能单纯依赖管线设计人员提供的设计图来进行。此外，应对工作坑、接受坑周围的建筑及上方的障碍进行调查。工作坑洞和接受坑洞附近有障碍要对其进行定位和更改，而且要根据管线的中心轴的定位和变化来进行，不得随意地更改和更改。

4.3 现场障碍物处理不及时

在城市的建筑工程中，给排水工程是最基础的工程，特别是在旧城地区，尽管对管道周边的环境有一定的认识，但是在进行工程时，不可避免地会遇到一些障碍。在这些障碍中，有一些原本的管道，也有可能是矿藏、文物等，所以在进行顶管技术之前，必须要做好应对措施[4]。

5 市政工程给排水施工中顶管技术的应用

5.1 施工前期准备工作

在城市给排水工程中，顶管技术在实施前，要充分做好工作，包括三个方面：①施工单位应对施工场地进行全面调查，充分了解和掌握施工区域的具体情况，保证施工方案的科学性和科学性；②根据现场条件，施工人员应选用合适的顶进方式、顶进工具和顶井设备；③根据现场实际情况，选用适当的管径和长度，以确保市政项目的经济效益。

5.2 管道顶进环节

在顶管技术施工中，确定工作坑的位置及进行开挖是顶管技术施工中的关键环节。所以，施工人员在进行施工时，应考虑到施工现场的具体坡度，并根据施工计划中的管线布置，采用合理的顶进方向和管径。

首先，在采用顶管技术之前，必须保证开挖深度在30～50cm；其次，在后续的施工中，施工人员必须严格遵循“先挖后顶、随挖随顶”的原则。若在工程中发现有任何不正常的问题，就必须立即中止，以免发生安全事故。只有在问题得到解决之后，才能进行工程；最后，对地基进行全面的处理，并设置防渗装置。采用顶板顶入装置，将该顶板与该顶板一起顶入路基，为顶管机提供一条立体通道，使其在安全的条件下工作。

5.3 设置通风系统

在城市给排水工程中，经常出现通风不良问题，而造成这种问题的主要原因是缺乏氧。在顶管施工过程中，由于存在着大量的有毒有害气体，必须确保管道内部的通风畅通，保障工人的生命安全。在建筑工程中，常用的通风形式有组合式、鼓风式和通风式。

从鼓风式通风的角度来看，尽管能够在较短的时间内将有毒有害气体排出，但有关部门还应根据现场实际，设置合理的通风设备，确保工人的生命。

6 结束语

总之，在城市给排水工程中，顶管技术是至关重要的。采用顶管技术，不仅确保了工程的总体质量与效率，而且也保证了城市建设的有序发展。因此，今后在城市给排水工程建设中，必须对给排水工程的施工方法进行改造，采用更先进的技术；在实际工程中，要严格按照工程进度，充分利用顶管技术，使其完全发挥自身的作用，从而推动城市建设的迅速发展。