顶管施工在截污工程中的应用分析

顶管施工在截污工程中的应用分析

李日永

李日永

广州市白云区水务工程建设管理中心

摘要：近年来，随着我国社会经济的快速发展，人们的生活水平不断提升，对生活环境的要求越来越高，水环境治理提上了重要议程。在水环境治理中，顶管施工的应用是重要的内容。本文分析了截污工程的施工管理措施，并对顶管施工在截污工程中的施工技术进行探究，以供参考。

关键词：顶管施工；截污工程；实际应用

引言：随和我国社会经济的快速发展以及城市化进程的加快，大量污水无序排放，水环境恶化严重，亟需对源头污水进行收集处理。在此背景下，截污工程大量集中上马，但部分工程由于受到施工条件限制，无法明挖施工，顶管技术因只需要留出工作井和接收井位置，占用较少的施工面便可进行施工，大量减少公共资源的占用，因此使得顶管施工技术在截污工程中得到了广泛的应用。虽然顶管技术应用广泛，但在实际应用中仍然存在问题，本文将对其存在的问题进行全面分析，并采取有效措施加以解决。

1截污工程顶管施工中存在的问题

1.1工作井沉井问题

工作井是顶管施工中十分重要的一部分，可以说工作井的施工质量会直接影响到顶管施工的施工质量。在工作井施工过程中，人工挖孔护壁施工、沉井施工、钢板桩支护施工都是常用的施工方法，选用这些施工方式的关键点在于土质环境、施工技术、工程成本、工程深度等方面，在工程深度较大且地下有大量地下水系、流沙时，沉井施工更占优势。预制沉井法施工通常采用排水下沉干式和不排水下沉湿式；前者适用于渗水量不大，稳定的黏性土，后者适用于比较深的沉井或有严重流沙的情况。在沉井过程中，容易出现沉降不均匀的问题，影响工作井质量，在沉降不均匀问题发生的初期，可以采用调整下沉快慢处挖土量、调整载重等方式调整下沉，在后期则需要通过破坏井壁外摩擦阻力、灌水压重等方式纠正。

1.2控制测量问题

顶管施工是一种对环境破坏较小的地下管线铺设工法，施工方法很多，然而无论哪一种施工技术和方法都需要进行工程测量，并进行测量偏差的核准和纠正工作，这是一项决定顶管施工质量和效率的重要工作，若在工程测量过程中，出现偏差过大的问题，很容易影响工程的准确度，必须得到工程管理的重视。在顶管施工过程中，顶管内轴线、底高程处都十分容易出现偏差，控制工程测量质量需要从施工方案入手，从施工现场管理入手，尽可能避免测量偏差的出现，首先在掘进过程中，每顶进10m的范围就要进行轴线和底高程的测量，允许偏差范围在0～3mm之间，超过允许值需要进行纠正；其次，施工人员要对发生偏差的原因进行分辨，根据地下水影响、土层类型变化、遇到大石块等不同原因采取针对性措施。

1.3顶力计算问题

在顶管施工中，管道需克服管端贯入阻力、垂直土法向应力、水平土法向应力、管道摩擦力等各种阻力完成顶进，在此过程中，顶进力度很容易受到外界阻力、管材、直径、重量、顶进长度等因素影响而发生变化。因此，在不同工况下，需对顶力进行计算、复核后才能实施。在面对不稳定土体时，如粉细砂、砂类土、淤泥、液态性黏土等，由于土的抗剪强度小，减荷作用小，通常采用土柱公式计算管道受到的竖向压力，该计算方式对施工安全较为有利。

1.4进出洞问题

在截污工程中顶管施工进出洞口是十分重要的施工环节，可以说进出洞口的质量达标，顶管施工就成功了一半，否则顶管施工机械还没来得及从破开的洞口顶进就会面临流沙、涌泥的问题，进而影响顶管施工质量和效率。目前，常见的进出口处理方式为管井降水法、土体加固法两种，其中管井降水法是指在工作井外壁打两口降水井，将地下水降至洞口以下2～3m，提高进出洞质量，这种方式在我国多地的截污工程顶管施工中得到验证，比较适合在地下水压力高、承压能力小、饱含粉细砂土的环境中应用；土体加固法是指在没有办法使用管井降水法时对进出洞口进行加固，可以采用双液注浆加固，也可以采用高压旋喷桩进行加固，双液注浆加固是利用水玻璃与水泥浆的混合流体对进出口土体进行加固，保证顶管施工质量，高压旋喷桩多采用硅酸盐水泥进行施工，水灰比需要控制在0.8～1.5之间，保证顶管施工过程中洞口的质量。无论是哪一种进出洞口处理技术，都需要对土体进行加固后稳定一段时间再进行使用，其中双液注浆加固需要在3天后才能进行顶管，高压旋喷桩则需要14天进行稳定，之后才能进行顶管。

2顶管施工安全保护措施

在进行顶管施工过程中，施工人员必须做好安全保护工作，保证顶管施工的质量、效率和安全。

一是在施工过程中发现偏差、墙面不平等问题时必须加固、调整后才能继续进行施工。

二是一旦发现油泵压力出现骤然上升，必须立即停止顶进，避免冒进造成施工安全问题。

三是需要连续施工，尽量避免停顿，防止管线出现坍塌，若遇到地下水渗流时可将顶管头部灌满土塞，增大压力，保证施工安全。

四是顶管施工属于地下管线非开放式施工，必须做好地下防毒、防燃、防水淹、防缺氧等预防工作，地下管线顶进超过50m后就必须做通风供氧工作，避免施工人员的缺氧；照明电信系统应采用12V，确保线路正常，施工人员在操作电动高压油泵过程中戴好绝缘手套，避免触电；氧气瓶、乙炔瓶等容易引起爆燃的物体绝对不可带入顶管施工区域，避免碰撞等行为造成爆燃。

五是施工人员必须保证自身安全，首先在安装顶铁、管材时，禁止在把杆半径内停留，避免被击中发生危险；其次是工作井下管或调运物品时，井下的工作人员必须站在安全角落，且管线、吊装物品必须穿牢安全绳，缓慢下降至预定位置，避免出现高空坠物的情况；然后是避免在顶铁上方、两侧停留或穿行，避免被崩铁伤害，且施工人员要对顶铁运行位置时刻关注，一旦发现伤人问题及时停止施工；最后是在地下管线穿行公路、铁路路段时，一旦发生列车通行现象，施工人员必须撤离作业区域，保证自身安全。

3顶管施工在截污工程中的具体应用

3.1顶管进程中止水技术的应用

通常情况下，顶管都是在城区密集位置进行施工，埋深较大，多处在地下水位以下，在其顶进的过程中，地下水会从接收井或者工作井与管道外壁之间的缝隙涌入。一旦发生这种情况，会使地下水位迅速下降，导致施工现场周围的建筑物下沉开裂，严重的甚至倒塌，给人们的生命财产安全造成重大的损失。因此，在城区进行顶管时，要重点在工作井及接收井周围设置搅拌桩进行止水，有效隔离地下水，以防地下水在顶进的过程中涌入。在顶管穿越流沙层时，要在拟顶管道两侧设置旋喷桩或者搅拌桩，通过旋喷桩或者搅拌桩来止水。其中旋喷桩的费用相对较高，但其所需的工作面较小；搅拌桩的费用相对较低，但其需要的工作面较大，因此需根据现场实际选择合适的止水方式。

3.2顶管进程中遇障碍物的处理方法

顶管施工过程中，经常会遇到障碍物的阻挡，如遇到微风化或者中风化的地质结构，严重影响顶管的挺进，这时无论是采用机械顶管还是人工顶管，都很难顶进。因此，在方案设计时，要对施工所在地的地质情况进行全面、科学的勘测，结合地质钻探资料采取有效措施对微风化和中风化的地质结构进行有针对性的处理，如暗挖隧洞施工。除此之外，由于钻探需要间隔一段距离钻一个孔，因此钻探资料很难全面的反应地质情况，如遇到微风化或中风化的石块无法探测到时，要重新加密钻探，进而全面掌握地质情况，如果遇到的只是孤石，可以根据孤石的大小来设置破岩井，从地面设竖井将孤石取出，然后可以继续进行顶进施工；如果加密钻探发现长距离的微风化或者中风化地质，则需要采用支护开挖或者大开挖施工方法进行清障。

结束语：综上所述，顶管施工在截污工程中日益得到广泛应用，实际施工过程中需按照规程和规范严格把控，加强顶管施工过程的控制，不断积累和总结经验，保证工程的质量和效率，为城市污水处理提供应有的支持，助力城市建设和发展，为城市居民提供更加优质的生活环境。

参考文献：

[1]梁仁礼，梁杰彬，谭沛林，劳兆鹏.顶管技术在祥龙环岛线截污工程中的应用[J].广东土木与建筑，2012，19（04）：53-55+45.

[2]黄文胜.某市政排污混凝土管长距离顶管施工技术[J].广东土木与建筑，2005（02）：46-48.