市政给排水管道顶管施工技术要点探究

市政给排水管道顶管施工技术要点探究

文明晓

佛山富力房地产开发有限公司广东省佛山市528000

摘要：市政给排水管道施工牵涉到多种工艺，强调以多种技术提升施工质量，顶管施工是常用技术之一。基于此，本文以市政给排水管道顶管施工技术流程作为切入点，予以分析，再以此为基础，论述施工技术要点，给出纠偏作业、注浆工艺、管道和顶进参数确定等内容，最后通过实例分析对上述理论进行论证。

关键词：给排水管道；顶管施工技术；纠偏作业；注浆工艺

前言

顶管施工是一种非/少开挖施工方法，强调通过机械外力克服管道与泥土等物质的摩擦力，将管道顶入对应区域中。该方式的优势在于，不进行地面开挖作业，减少了施工环节，对环境和周边区域的扰动小，造价也较低。在市政给排水管道施工中，顶管施工技术的运用需要做好技术把控，以确保工程建设质量。

1市政给排水管道顶管施工技术流程

1.1前期准备

前期准备工作对顶管施工具有重要影响，除基本的方案设计、物料准备等工作外，重点在于了解施工区域土壤类型、地下管网分布态势、总工程量以及对应的顶进线路等。因顶管工艺需要克服管道与土体的摩擦，如果土质较为致密或者存在砂土、岩体环境，一般不宜直接进行施工，应更改建设地点，或通过弧状施工扰动硬度较大的土体区域。地下管网分布方面，因城市管廊建设错综复杂，很多区域存在燃气管道、排污管道距离较近、密度大的问题，也需要在进行顶管施工前予以明确，并通过垂直位置调整的方式避免管道在同一空间内出现重叠。

1.2施工过程

市政给排水管道顶管施工过程包括确定施工区域、核定管道参数、核定作业参数、进行顶进施工、纠正位置偏移、进行注浆作业等六个方面。施工区域的确定主要指管道入土位置，一般选取土质较为柔软的区域成孔，少量进行/不进行土方开挖，将管道置入对应位置。在此之前还应核准管道的内径、外径和材质等满足施工方案要求[1]。之后结合工期安排、管道材质、土地硬度等信息，确定顶进工作参数，并逐一将管道顶进至对应区域。为避免出现位置偏移，要求做好管道顶进位置的纠正，借助超提刀和千斤顶、轴线校对等方式避免出现位置偏差。以降低管道与土体的摩擦力、控制沉降、减少土体变形为目标，顶管作业全程需要进行注浆，形成水泥套管，直到工程完成。顶管施工模式见图1：

图1顶管施工模式

1.3管道测试

基本部分施工完毕，要求就管道的性能进行测试，重点为封闭性、额定参数与实际参数是否存在偏差等。一般选取局部管道作为测试对象，向管道中注水，并不断调整注水的参数、强度，了解管道的工作能力，如出现渗水问题、破损问题等，应分析原因进行二次施工。因管道建设工程往往工期较长，全面测试管道性能可行性不高，一般可借助BIM技术、4D技术等进行模拟，了解不同参数条件下管道的工作态势。尤其是土质较硬的区域，顶管作业过程中有可能出现小缝隙、破损，难以察觉，通过模拟技术可以了解顶进的合理参数，并测定工程完成后是否存在漏水问题、管道的工作极限参数等信息。

2市政给排水管道顶管施工技术要点

2.1纠偏作业

管道建设的长度越大，纠偏作业的重要性越突出。目前的纠偏作业主要借助轴线校对、超提刀和千斤顶进行。在顶进作业开始前，通过施工方案和施工组织设计等标准文件，对顶进路线进行校正，应用全站仪等精密工具，确保线路误差可以控制在1cm/1km以内，并在地面做好标记。顶进过程中，每完成5%（如里程较短，以单根管道作业为基准）的作业，需要进行一次位置评估，出现偏差后，借助能够伸缩的超提刀和千斤顶，对管道进行位置调整，要求于目标区域进行压实作业，确保管道可以顺利置入，对于出现的土体变形、塌陷部位，要求应用类似土质的材料进行填充，并通过灌浆法改变该段土体的物理性质，使其强度提升以免后续顶管作业出现偏移问题。对于偏移较为严重的情况（超过5cm），要求暂停顶管作业，重新核定顶进线路，消除误差后继续顶进作业[2]。

2.2管道和顶进参数

管道参数和顶进参数的确定，根据给排水工作需要、作业区域工作条件具体酌情，如用于居民小区、写字楼等大范围供水的管道，其内径一般在500mm到600mm之间，外径应在650-750mm之间。材质上，多以复合类管材为主，包括设有保护层的PVC管、混凝土管等。一般要求其抗破坏强度达到20MPa左右的水平，且能够低于污水的侵蚀，使用寿命不低于5年。顶进参数方面，要求结合土质类型确定，1类土为主的区域，顶进参数可控制在每米120-180s左右；2类土为主的区域，顶进参数可控制在每米240-480s左右；3类土为主的区域，顶进参数可控制在每米600-840s左右；4类土为主的区域，顶进参数可控制在每米900-1200s左右。其中3类土和4类土需要进行重视注浆作业，且非必要情况下应避免于对应土体条件处施工[3]。

2.3注浆工艺

一般所有管道顶进作业均建议通过注浆工业提升工程质量，低于施工距离大于100m的工程，则必须使用注浆工艺。泥浆套管的作用体现在三个方面，一是降低土体与管道之间的摩擦力，加快顶进速度；二是改善土体物理环境，提升其强度，避免严重的土体变形导致顶进偏差；三是改善施工对土体的扰动问题，从而应对后期可能出现的沉降。所需浆料一般为现场制备，以水泥、膨润土和水等物质搅拌而成，二类以上土体施工，可在浆料中注入化学加固物质。固定用料和液体用料的配比应在1:8左右。所有浆料搅拌均匀后，经设备进行灌注，围绕整个管道周边进行，一般间隔在1.5-1.8m左右，注浆深度在0.8-1.0m之间。注浆工艺应持续整个顶管过程中。

3.实例分析

2018年7月，广东省某地进行地下给排水管网改造，应用顶管施工法进行作业。为保证工程质量，施工作业开始前，技术人员对当地地下管网的分布情况进行了收集，借助BIM技术生成三维立体图，结果表明当地的地下管网较为密布，遵循新管让旧管原则，对设计方案进行优化，与原设计方案出现了10.8m的偏差。土体环境上，新方案需要在2类土环境下施工，总程度690.1m，通过注浆工艺保证掘进的效率。机头选取上，选用气压平衡网格式谁，以气压保持顶进平衡。主顶为4台200吨/台千斤顶，默认形成为1.52m。通过柴油泵提供动力，前端设备分压环，保证顶进的强度和效率。中继间方面，因采用了触变泥浆注浆工艺，将中继间距离确定为100m。

管道接口方面，应用套环进行缝隙控制，包括金属制套环、橡胶止水套环、软土衬垫三个部分，模拟测试性能理想。以水泥砂浆对可能出现形变的部位进行抹平操作。灌浆工艺所需浆料均采用现场制备的方式，应用了少许化学浆料提升加固效果，水料比确定为8:0.95。灌浆压力为18MPa，间隔1.8m、深度1.0m。管道深度和内径等参数，核准与施工方案要求相匹配，分段进行顶进作业，并顶进一根管道，进行一次纠偏作业，全程未发现严重的管道顶进偏移问题。工程历时46天顺利完成，前期准备、执行阶段和验收阶段均无问题，管道密闭性良好，经测试能够满足在当地峰值用水需求，也能实现与排水系统参数的匹配，不会出现进水过多、排水能力不足的问题。从经验上看，早期的模拟分析和参数收集在工程建设全程中具有重要影响，有效的参数选取以及现场工作，则能进一步保证工程质量。

总结：综上，现代市政给排水工程作业压力较大，对管道施工技术也具有更高要求，客观催生了顶管施工技术。该技术的流程相对固定，包括前期准备、核心过程和测试三个阶段，技术要点则包括纠偏作业、管道和顶进参数确定、注浆工艺等。实例分析中，上述理论得到证明，可作为后续具体工作的参考、予以推广。

参考文献

[1]汤云木.浅析市政给排水管道的施工技术要点[J].城市建设理论研究(电子版),2018(17):113.

[2]何俊.长距离顶管施工技术在市政给排水施工中的应用[J].工程技术研究,2018(05):113-114.

[3]李金亮.市政给排水管道施工技术要点分析[J].城市建设理论研究(电子版),2018(14):149.