综述顶管技术在给排水工程的应用

综述顶管技术在给排水工程的应用

肖光辉

深圳市金世纪工程实业有限公司518040

摘要：随着城市化建设进程的加快，有效的带动了施工技术的快速发展，近几年顶管施工技术得到在给排水工程中广泛的应用，而且在发展过程中也日益成熟，由于其不需要大面积的对地面进行挖掘即可进行地下管道的铺设，不仅避免了由于施工所带给城市环境带来的污染，而且不会对周围建筑及道路等带来破坏，确保了经济和社会效益的提升，所以在当前给排水工程施工中，顶管施工技术受到广泛的青睐。

关键词：顶管技术；给排水；应用

引言：

顶管技术是一项多学科和技术交叉的施工技术，其综合了电子技术、地质科学、化学和冶金学等。在给排水管道施工中，顶管施工技术具有多种优势，具有较好的社会效益和较低的施工成本，不会给施工场地造成较大破坏，施工范围较小，对周围环境影响较小，对给排水工程施工具有重要作用，因此，对给排水工程中顶管技术的研究有着十分积极的现实意义。

1.顶管施工技术概述

1.1顶管施工技术的涵义

顶管施工技术即非开挖地下铺设管道技术。是在不开挖地表的情况下，利用液压顶进工作站从顶进工作坑（竖井）将要铺设的管道顶入，是一种在顶管之后直接铺设管道的非开挖地下的施工技术。

1.2顶管施工技术的适应范围

顶管施工适应范围很广，如管道穿越铁路、公路、河流或建筑物，道路狭窄、两侧建筑物多，在市区交通量大的道路施工又不能断绝交通或严重影响交通，现场条件复杂、上下交叉作业、相互干扰、易发生危险，管道覆土较深、土方开挖量大并需要支撑，河道下施工、采用隧道方式施工不经济或技术上有困难。

1.3顶管施工技术的工作原理

顶管技术是一项用于给排水工程施工的非开挖掘进式管道铺设施工技术。顶管技术施工时通常依照施工设计方案布置工作井和接收井，并在工作井内安装后座，为后期油压千斤顶的工作提供方便。随后油压千斤顶与需要顶入的管道进入工作坑，连接好照明管线、泥浆管线和油管线后，便用油压千斤顶将给排水管道顶入。顶进过程中，顶管的管节不断被吊到工作坑内安装顶进，管内土方陆续从坑下提升到地面上运走。油压千斤顶顶入给排水管道的过程中要合理使用压浆系统，使管节周围形成泥浆套，管道在泥浆套的保护下滑入接收井。为了在压入给排水管道时能够及时、准确控制方向，通常会使用激光经纬仪进行测量，并根据测量数据展开调整，确保给排水管道能够顺利进入接收井。

2.顶管技术施工的特点

顶管技术又被称作是液压顶管技术。它不需要传统地下施工作业的大规模开挖，顶管技术在施工中有些工程只需要开挖工作沟就可以。具体的施工方法是：选定工作（接收）井的位置进行开挖，然后从工作井中安放管道，由千斤顶等顶推机械进行顶进工作，使得管道从工作井中穿越土层从接收井的预留口中穿出。由于它是非开挖的技术，所以产生的粉尘少，对环境的影响比较低，在城区施工时，对交通等环境条件的影响也最大限度降低。同时，与开挖施工相比较，顶管施工避免了开挖面层，投资以及工期等都大大节省下来，施工起来效率比较高。顶管技术施工有以下一些优点：施工场地占地小，施工时对周边影响小，对地表交通干扰比较小；施工噪音低，且震动小，尤其是在市区施工时，对周边居民的生活影响低，对地面建筑物几乎没有使用上的影响；适应性强，能在很深的地下作业并且可以进行水下施工，并且施工成本低，安全性高，但是技术难度大，需要详细的地质勘查资料。

3.顶管技术在给排水工程中的应用

3.1工程概况

某市污水改造工程二标段工程，总长约2.2km，路幅宽度36m。道路下管线分别为D300～D1200污水管，路北侧埋设1根D1200污水管。该管段约486m长紧贴路侧有大量房屋，管道埋深约为5.7～6.9m，路面下埋有雨水、电缆其它管线。管道底穿越3-1层粉质粘土层和4-1层粉土。根据土质等情况提出该段采用长距离顶管一次顶进补位的方案。

3.2开槽埋管和顶管的比选

3.2.1开槽埋管从地质情况分析

D1200钢筋混凝土管自重较大，管道位于3-1层或4-1层埋深在5.0～6.0m，管基不易采用原状土基础，须采用钢性基础底板。考虑到地下水位较高，为保证基槽大开挖，既要考虑多种降水方式，又要考虑基槽正常围护，开槽施工时上部土层为粉质粘土层和粉土层，需要采取井点降水以防止地面发生沉降情况，这样增加了施工成本。重要的是，管道埋设在慢车道下，并且路侧紧贴大量连排2-3层砖混房，使基槽开挖难度更大，不仅需要对房屋进行加固围护，而且原路面下的管线需移位，工程造价增加，而且影响了周围的交通。

3.2.2从管道地基设计方面分析

进行地下管道施工时，需要在土方工程开挖时就要做好管道的基础施工，不仅要铺设碎石层，同时还要利用混凝土底板作为基础，这样可能有效的提高地基的承载力，但在整体施工中很难避免不会对地基带来较大的扰动，所以管道沉降量不好控制。而利用顶管施工技术，由于在施工过程中管与土同体积转换和土拱效应，这对于管道的沉降量就实现了很好的控制。另外在利用传统施工方法进行开挖埋管施工时，由于需要对道路进行大面积的开挖，不难会对道路交通带来很大的影响，破坏城市的整体环境，而且施工时间较长，需要大量的人力、物力和财力。而利用顶管施工技术，不需要对道路进行开挖，确保了施工场地的整洁和正常交通运输需要，而且施工工期较短，不需要大量的人力。从各方面的情况进行综合分析表明，在城区利用顶管施工具有较好的经济性和社会效益。

3.3顶管施工要点分析

3.3.1采用触变泥浆，向管道外壁压入一定量的减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆套，减小管节外壁和土层间的摩阻力，从而减小顶进时的顶力。利用泥浆套的支承作用，减少粉质粘土坍塌，形成的地层流失，以控制地面沉降。对顶管机头尾端的压浆要紧随管道顶进同步压浆，在中继间和中部管节处须跟踪补浆，泥浆的实际用量要比理论用量4～5倍。

3.3.2顶进中须严格按设计线路顶进，可利用削土刀盘上可伸缩的超提刀，结合千斤顶编组进行纠偏。经常对顶进轴线进行测量，检查顶进轴线是否和设计轴线相吻合。在正常情况下，每顶进1节混凝土管节测量1次，在出洞、纠偏、到达终点前，适当增加测量次数。施工时还要经常对测量控制点进行复测，以保证测量的精度。

3.3.3洞口止水，顶管工程中，为使管子能顺利从工作井内出洞，一般采取工作井预留洞口比管节外径略大些（一般为100mm）的方式，顶进时此间隙需采取有效措施进行封闭，我们采用的洞口止水方法是在沉井制作时，预先在洞口预埋一个10mm厚钢法兰，在钢法兰上焊接螺栓，安装16mm厚橡胶法兰，用10mm厚钢压板压紧，在我们完成的顶管中，未发现地下水和泥砂流入工作井内，同时橡胶法兰和压板可以回收，效果很好。

3.3.4进出洞是顶管施工中的一道重要工序，穿洞时，首先要防止井外的泥水大量涌入井内，严防塌方和流沙，本工程管道位于粉质粘土层较松散，在水位下呈流塑状，则必须在管子顶进方向距离工作井边一定范围，对整个土体进行改良或加固，采用了井点降水措施，以提高这部分土体的强度，防止掘进机出洞时塌方。其次要保持使管道不偏离轴线，顶进方向要准确。

3.3.5在建筑物密集处和路面上须作监测布置，观测地表变形和土体位移，有效避免房屋开裂和路面沉降。

结束语：

总之，顶管技术是一项比较复杂的力学工程，此项技术能够帮助工程单位节约一些投资，还能够减少工期，而且顶管技术不需要挖地面，因此不会给城市带来一定的影响。因此我们应该加强顶管施工技术在给排水工程中应用研究，使顶管施工技术能够得到更好的应用。

参考文献：

[1]王贵哲.浅论顶管技术在市政给排水施工中的有效应用[J].水利工程.2012.

[2]黄金勇.浅谈城市给排水管道建设中顶管技术的应用[J].建材与装饰.2012.

[3]赵剑伟.顶管技术在市政工程中的应用研究[J].价值工程.2011.