市政给排水施工中长距离顶管施工技术的运用探讨

王泽民

广州市水务规划勘测设计研究院有限公司 广东 广州 510630

在现代化城市建设步伐持续加快的大环境下，各种类型的市政基础工程项目建设数量不断增加。同时，长距离顶管施工技术在市政基础工程项目建设施工中的运用优势和价值愈发显著。作为新时期一种极具应用前景且具备较强实用性、经济性和可操作性的非开挖管道施工技术，加强长距离顶管施工技术在市政给排水该工程建设施工中的科学运用，可以显著提升市政给排水工程的施工质量和建设效率，进一步完善城市给排水系统的服役性能，从而更好地改善居民生活品质，为社会和谐稳定发展做出积极贡献。由此可见，加强对市政给排水施工中长距离顶管施工技术的运用优势、应用要点等方面的研究有着十分深远的现实意义。

1 市政给排水施工中长距离顶管施工技术的运用优势

目前，长距离顶管施工技术作为市政给排水工程施工中应用效果较为显著的一种非开挖管道施工技术，该施工技术在运用期间对周边环境、交通的影响较小，并且可减少一定的土方工程量，通常适用于穿越建筑物、铁路交通线或公路交通线的管网施工。正因如此，加强长距离顶管施工技术在市政给排水工程建设施工中的实践运用则显得尤为重要。对于市政给排水工程建设施工而言，运用长距离顶管施工技术进行各项工序施工作业，一方面能够将建筑物从较大的空间缩小至较小的空间，并采用点状建筑结构，有效减少给排水施工对周边生态环境、地表植被的干扰，从而更好地保护当地的生态环境和自然景观；另一方面这种施工方法无需挖掘土壤，也无需对建筑物及其周边障碍物进行大规模拆除，这就使得整个给排水施工更加便捷高效，以便更好地控制整个市政给排水工程项目的造价成本[1]。所以，无论是从施工质量控制方面来看，还是从施工成本控制与环境保护方面而言，长距离顶管施工技术在市政给排水施工中的实践运用均发挥着不容忽视的运用优势和价值。

2 市政给排水施工中影响长距离顶管施工的相关因素

2.1 地质调查与勘探因素

伴随着现代化城市建设的不断推进，顶管施工的推进距离越来越长，地质情况相对较为复杂，管道埋置越来越深，因而如何保证市政给排水施工中长距离顶管位置的施工安全则显得尤为重要。目前，地质调查与勘探因素作为影响市政给排水工程长距离顶管施工质量的重要因素，在实际施工过程中，只有针对长距离顶管施工区域地质条件进行全方位勘探，才能精准掌握顶管区沿线的地形地势、地质条件、地下水位、地下管线敷设情况、地貌水文等勘探资料，在保证地质条件符合施工要求的前提下，利用长距离顶管施工技术进行顶管区域施工作业[2]。但是，由于地质勘探无法覆盖到每个角落，这就使得长距离顶管施工的路线往往会遇到孤岩或其他零星分布的物体，稍有不慎就会对整个市政给排水工程造成一定的风险隐患。

2.2 管道材料与选型因素

对于市政给排水工程建设施工而言，管道材料的选择尤为重要，尤其是在进行长距离顶管施工作业时，若选择的材料不够合理，将会严重影响长距离顶管施工技术的运用效能，自然也很难保证整个市政给排水工程的质量。目前，市政给排水工程所需的顶管管材主要包括钢管、钢筋混凝土管、玻璃纤维增强塑料管和铸铁管，其中钢筋混凝土管是给排水工程施工中比较常用的管道管材，并且具有防腐性能好、施工效率高、使用寿命长、高强度、顶进阻力小、密封性强等优势，因而在长距离顶管施工中，大多会选用钢筋混凝土管进行顶管区域施工，以确保市政给排水工程的整体施工质量。所以，从这一层面来看，管道材料与选型同样是影响长距离顶管施工技术运用效能的关键性因素。

2.3 顶管推力与压力因素

事实上，顶管推力与压力同样会对市政给排水工程中长距离顶管施工的实际效果产生影响。常规条件下，混凝土管桩的抗压一般为50MPa左右，钢管的抗压强度在320MPa，玻璃纤维管的抗压强度为90-200MPa，不同管道管材的推力值大小也具有很大差异。基于此，为了有效发挥长距离顶管施工技术在市政给排水施工中的运用优势，必须综合考虑工程项目建设需要，确定所需管道材质及其抗压强度，进而从根本上保证市政给排水工程的长距离顶管施工质量。

2.4 给排水管道偏移因素

在市政给排水工程的长距离顶管施工过程中，由于地质勘探不详、机械设备选用不当、推力设定过当、人工放线不精准等方面的作用，在给排水管道顶管施工期间不可避免地会发生管道偏移现象。所以，为了切实保证市政给排水工程施工质量，有效避免管道偏移现象的发生，建设单位必须基于现场实际合理调整顶管施工方案，在保证管道施工安全、有序的前提下，精准计算管道的最大抗压强度和压力，并通过调整管道内部的压力，尽可能满足市政给排水系统的施工需求，最大限度地保证给排水施工作业的安全、高效开展。

3 市政给排水施工中长距离顶管施工技术的运用要点

以某区域的市政污水管网建设工程为例，该工程位于S省中部某地，长距离顶端施工段处于市政污水管网中部，全长2.735km，主要管径为DN3000，DN3500，DN4000，其中DN3000顶进区间的施工距离为1255m，DN3500和DN4000顶进长度分别为1285m、1370m，主要地质为淤泥质黏土和沙土，管道主体材质为管道外径φ1.8 m的钢筋混凝土管。为了保证该污水管网建设工程的整体施工安全和质量，文章围绕长距离顶管施工技术的实践运用进行分析研究，并注重给排水管道的科学设计，以便及时解决管道铺设过程中出现的各类风险问题，尽可能减少因施工操作不到而造成的负面影响，最终达到预期的施工目标。

3.1 规范落实施工前期各项准备工作

新时期，要想有效发挥长距离顶管施工技术在市政给排水施工中的最大运用优势和效能，切实保证整个市政给排水工程的施工质量，必须严格按照国家质量标准和相关规范要求，认真落实施工前期的个性准备工作。在上述工程项目施工准备阶段，建设单位应做好市政给排水工程区域的地质勘探工作，指派专业技术人员深入施工现场对当地的地形地貌、气候水文、地质结构等关键信息进行系统化勘察，结合实际考察结果，精准计算上述工程顶管施工相对方向、顶进方向的阻力、土壤湿密度、地面高程等信息，由此来设计出行之有效的施工方案，进而从根本上保证市政给排水工程长距离顶管区域的规范、有序施工[3]。此外，建设单位应深入分析施工段土层摩阻力和单次最大顶距，以此来确定顶管顶进方向的阻力，并通过对案例工程实际所需最大顶力的精准计算，优先选择满足管道顶进施工需求的顶进设备，并做好起吊机、龙门架、经纬仪等设备工具的完善配置，从而为后续推进长距离顶管施工打下坚实的基础。

3.2 合理选择市政给排水施工设备

为切实保障市政给排水施工中的长距离顶管施工作业质量，必须针对长距离顶管施工中的环境要素和地质条件分析问题。在实际工作中，通过合理应用地质雷达、钻探设备等先进的勘探技术，详细分析和测量给排水工程施工现场的土壤类型、地层结构、地下水位等参数，并以此为依据合理选择市政给排水施工设备，以充分发挥各类顶管材料的实际效能，切实保障整个市政给排水工程的稳定、安全运行。根据S省市政污水管网中部的具体设计要求，施工人员应适当调整顶管直径与顶管配筋参数，在保证顶管管道横截面外圆直径、顶管管线总顶力、管道设计顶进长度等参数满足实际施工要求的前提下，严格按照相关数据资料选择满足现场施工条件，并且不会对周边环境造成污染的耐腐蚀性顶管设备，人泥浆泵、DK2200顶管机、高压中继间泵站、中继间油缸、轨道电瓶车、门式起重装置等长距离顶管施工设备，以确保各个设备在施工中能够相互配合，共同助力市政给排水工程施工任务的高效完成。

3.3 结合现场条件优化土压平衡管理

在进行市政给排水长距离顶管施工的过程中，必须结合施工现场的具体条件，进一步优化土压平衡管理工作，以减少顶进施工偏差。一般情况下，长距离顶管施工的土压力原始值为0.1-0.15MPa，初始顶进长度为20—30m。待土仓内土压力与控制土压力保持平衡后，方可开展长距离顶管施工作业。不仅如此，在施工过程中，施工人员应当实时监测地形变形情况，尽可能将地面变形控制在－5.0～＋5.0mm区间范围内，并综合考虑到顶管机施加的压力，确定土体压力与顶进速度、螺旋挖掘机排出土量之间的关系，若螺旋输送装置排出的土体量没有发生变化，则表明土体压力与顶管施工顶进速度之间成正向相关的关系[4]。所以，为了切实保证对土体压力的平衡控制，建设单位应针对上述污水管网建设项目的具体要求以及施工现场实际，将地面最大沉降量控制在+5mm范围内，并观察施工地面是否存在隆起现象或不规则沉降现象，结合实际情况适当增加或减少土壤量，以此来确保长距离顶管的顺利顶进施工。

3.4 严格控制长距离顶管注浆减摩施工

鉴于市政给排水施工本身就是一项兼具较强严谨性、复杂性和专业性的系统工程，要想充分发挥长距离顶管施工计划的运用效能，必须注重对长距离顶管注浆减摩施工质量的严格控制，借此来为后续开展顶管施工打下坚实的基础。针对本文城市东区污水管网建设项目，相关技术人员应先结合以往类似给排水工程的实践经验，将顶管注浆材料中的膨润土与土的质量比例控制为1:10，砾石层中触变泥浆的混合比为膨润土：水=1:8，触变泥浆比重为1.05～1.08g/㎝3。其次，相关施工人员应严格按照长距离顶管施工技术的操作流程，依次向混合罐中添加适量的膨润土、水等混合材料，并做好混合材料的均匀搅拌工作与试验工作，确保混合材料性能能够满足市政给排水工程长距离顶管施工的浆料需求。最后，在注浆操作管理过程中，施工人员应确定注浆的安装位置、间距、时间和压力，每段管道至少设置三个注浆孔，并且每个孔道的灌浆时间应控制在3分钟左右，只有这样才能切实保证灌浆压力的均衡性以及泥浆灌注施工作业的连续性。

3.5 加强长距离顶管施工技术创新运用

在运用长距离顶管施工技术进行市政给排水工程建设施工时，要想保证整个工程项目的建造质量和施工进度，必须注重长距离顶管施工技术的创新运用，以确保各项工艺得以顺利进行。具体来讲，可从以下几个方面入手：第一，为了使市政给排水施工作业能够达到理想的建设效果，在实际长距离顶管施工作业时，施工人员应充分利用水平螺旋钻进技术，降低对土层的破坏程度以及地表波动程度，同时有效避免管道位移现象，切实保证后续施工作业的安全、有序开展[5]。不仅如此，施工人员还应综合考虑管道口径大小，采用中线法对给排水管道进行方位校正，以确保管道施工布设位置符合工程设计要求，这样才能有效发挥其实际效能。第二，针对本工程项目的长距离管道顶进施工，需要结合工程具体施工要求，合理选择不同类型的接口办法，并在安装管道之前清除表面的尘土、杂物，然后利用接口处理技术做好各个衔接处的密封、处理工作，进而从根本上规避渗漏渗水问题的发生。第三，在长距离顶管施工过程中，随着进入土层的管节不断增加，将会出现顶进阻力超过容许总顶力的情况，致使顶管机无法继续顶进施工。为此，施工人员应合理运用中继间施工技术，通过在中继间内设置液压油缸和泵站的方式，分担部分管道的顶进阻力，其中顶管机头前方的迎面阻力可由第一个中继间承担，其他的中继间则依次负责前面直到另一个中继间之间管节的推进工作，只有这样才能实现管道分段推进施工作业的有序实施，进而确保整个市政给排水工程的施工进度及质量安全。

4 结语

综上所述，长距离顶管施工技术在市政工程给排水建设施工中的实践运用有着不容忽视的积极作用和价值，是新时期有效提高市政给排水施工质量和建设效率、科学控制市政给排水施工污染的关键手段。因此，为了更好地建设市政工程的给排水系统，相关建设单位必须高度重视市政给排水施工中长距离顶管施工技术的实践应用研究，结合市政工程施工现场的实际情况和给排水系统设计要求，通过规范落实施工前期各项准备工作、合理选择市政给排水的施工设备、结合现场条件优化土压平衡管理、严格控制长距离顶管注浆减摩施工等措施，充分发挥长距离顶管施工技术的最大运用效能，切实保证市政给排水系统的建设施工质量，不断增强市政工程项目的服役性能，进一步延长市政工程项目的使用年限，从而为推动我国市政工程建设事业的高质量发展革新贡献源源不断的力量。