浅析市政工程给排水施工中顶管施工技术及质量管控

浅析市政工程给排水施工中顶管施工技术及质量管控—— 以江灵南路西段（ K0+000~K0+120m段）污水管顶管施工为例

张永定

身份证号码： 44532319860605****

摘要：我国经济的不断发展推进了城市化发展进程，市政工程建设是城市化发展的基础建设工程，其中排水管网以及污水处理系统的施工成为了重要的建设工作内容。近年来，顶管技术越来越广泛地应用于国内大型城市的市政项目建设工作中，其施工技术及质量管控亦日益备受关注。本文将以江灵南路西段（K0+000~K0+120m段）污水管顶管施工为例，浅析市政工程给排水施工中顶管施工技术及质量管控，以供参考。

关键词：市政工程；给排水施工；顶管技术；质量管控

0 引言部分

在市政工程给排水工程中，顶管施工是一种非常典型的非开挖的施工处理技术^[1]。顶管施工技术的施工速度较快，噪音小，施工影响较小，体现出较好的安全以及密封性能，其经济效益和社会效益较为显著^[2]。随着顶管施工技术的广泛应用，其施工质量的管控逐渐引起大家的关注。本文就江灵南路西段（K0+000~K0+120m段）污水管顶管施工质量控制用作简要阐述。

1 工程概述

本段施工范围位于江灵南路西段里程K0+000~K0+120m，经现场调查，该范围土质条件为淤泥质土，地下水位较高，且分布有两条过江供水管道（DN1400钢管和DN1000砼管）和一条燃气管道（DN400 PE管）。由于该段污水管道管径较大，地质条件复杂且埋设较深，如采用明挖施工，施工难度较大，且对既有过江管线造成不利影响，故该路段的污水管道施工工艺采用顶管施工技术。

2 顶管施工质量隐患分析

2.1 井壁施工前质量隐患

（1）测量放线误差，导致顶管标高位置失准

经现场调查，DN1000砼管管底标高为+3.59m，DN1400钢管管底标高为+2.18m，燃气管道管底标高为+3.19m。根据设计图纸，顶管管道顶标高为+1.55m~+1.67m，由于过路管线与顶管管道位置垂直距离较近，其中DN1400钢管与顶管垂直距离最近，为60cm。

图1 顶管与过路管线位置示意图

测量放线标高的精度控制直接影响顶管线路的准确性，不仅影响顶管机头能否顺利到达接收井预定位置，施工过程还对既有管线存在安全质量隐患。

（2）井坑周边止水桩及加固桩未按设计要求搭接，开挖过程井坑止水失效

顶管施工工作井（或接收井）采用逆作法拱墙施工工艺，井坑开挖前，按设计图纸要求须在井壁周边、井坑内土体内施打水泥搅拌桩作为止水桩及土体加固桩，止水桩和加固桩布置见图2。

图2 井坑止水桩、加固桩平面位置示意图

水泥搅拌桩施工水泥浆浓度、桩长、搅拌速度以及搭接宽度将影响成桩质量和止水性能，可导致井坑开挖过程桩的强度不足、桩间渗漏等质量隐患。

（3）加固桩未按设计长度施工，开挖过程容易造成漏水、坑底土体隆起现象。开挖施工前，在井壁周边施打水泥搅拌桩作为止水桩，避免土方开挖过程出现漏水；在井坑内施打旋喷桩对土体进行加固，避免开挖中出现坑底土体隆起的现象。若止水桩和加固桩的桩长、桩径以及搭接宽度未能满足设计要求，止水桩防水性能减弱，旋喷加固桩对土体的加固深度不足，影响土体加固强度。

2.2 井坑开挖施工质量隐患

（1）井壁墙发生倾斜

井内土方开挖应对称、分层进行，若开挖过程中超挖、抢挖，容易破坏井壁周边止水桩，造成井壁墙体受力不均，发生倾斜。井壁墙一旦发生倾斜，将影响下一层井壁墙开挖土方及主体结构施工质量，导致后期顶管施工过程中，千斤顶的顶力无法通过后墙墙均匀传递至井壁拱墙，甚至可能导致拱墙结构开裂。

（2）开挖施工作业不连续，然后造成坑内土体失稳

基坑土方开挖应分层分区连续施工，并对称开挖，每层开挖至设计标高后应及时施加支撑保护。由于基坑开挖土体土质较差，为流塑饱和状淤泥，基坑间断开挖、开挖后不及时浇筑或支撑不及时，容易导致基坑内土体失稳。坑内土体一旦发生失稳滑移，将影响井壁拱墙垂直度，或造成井壁墙中心与设计位置偏离，影响顶管管道的施工轨迹。

（3）基坑周边堆载，导致开挖过程土体失稳。

井壁周边附近堆土过高，易发生“挤土”效应，导致井壁倾斜或坑底土体隆起，影响工作井（接收井）的施工质量。

2.3 顶进施工质量隐患

（1）顶进速度过快，开挖面压力过大，容易造成地面隆起

泥水平衡式顶管的出土采用全自动的泥水输送方式，被挖掘的泥土通过在机舱内的搅拌和泥水形成泥浆，然后由泥浆管、泥浆泵抽排出至地面泥浆箱循环利用。正常顶进阶段顶进速度宜控制顶进速度，避免顶进速度过快，引起顶管舱内泥水压力过大，造成被动土压力加大，减少顶管机头对周边土体的挤土效应。

（2）混凝土管密封圈未安装或错位，造成管间密封性能较差

本次顶管设计管材采用φ1000mm的III级钢筋混凝土F型接口管，混凝土管之间承接的严密性将直接影响污水管道的防漏特效，而混凝土管密封圈是否安装及其安装质量，是混凝土管材直接承接质量的关键。

（3）顶管施工区域土体属于“桩间土”，即土体经过水泥搅拌桩施工处理，开挖面受力不均，顶进方向易发生偏转。由于该区域水泥搅拌桩成桩时间较久，当顶管机到达桩位时，由于土质不均匀造成开挖面上受力不平衡，土质较软的淤泥进尺速度较水泥搅拌桩进尺快，导致顶管开挖面容易发生偏转。

3 顶管施工的质量控制措施

（1）加强桩基工程施工质量管控

桩基施工前，施工班组均对水泥浆浓度、桩机垂直度、桩位间距等进行检查，施工过程定期抽检水泥浆浓度、记录每根桩施工长度及搅拌时间等内容。每根桩施工完成后，班组应对桩的施工质量（成桩直径、搭接宽度、垂直度、桩长等）进行了自检，填写了记录，施工员根据班组长自检情况进行了复检，复检合格后，上报质检员和监理工程师对施工情况进行了专检，经检查合格后才进行下达工序施工^[3]。

（2）严控基坑开挖进度

由于基坑开挖土体土质较差，为流塑饱和状淤泥，严禁“大锅底”开挖。基坑土方开挖应分层分区连续施工，并对称开挖，每层开挖厚度不得超过20cm，井坑内区间土层高差不得超过30cm。每层开挖至设计标高后应及时施加支撑保护，每道拱墙从开挖至浇筑完成，总时间控制在24h以内，严禁井坑开挖施工不连续作业。

图3 井坑分层开挖、快速支模、浇筑

（3）严控顶管顶进速率

穿越管线顶管施工过程，须严格控制顶进速率。顶管机头到达第一排水泥搅拌桩前，土质为淤泥，顶管速率控制8-9cm/min。当机头到达桩位时，因土质突变，表现为顶管机电流呈脉冲变化，此时须将顶进速率降低至3-4cm/min，避免顶进速度过快造成被动土压力加大，减少管道周边挤土影响。当机头穿越搅拌桩进入管线下方淤泥层后，顶管机电流数值降低，趋于平稳，此时须将顶进速率提高至8-9cm/min，直至到达下一排搅拌桩。如此不断调整顶进速率，以完成穿越管线作业。

（4）控制顶进工作压力

穿越地下管线施工时，应控制顶管开挖面的土压力。泥水压力应控制在0.06MPa~0.08MPa，一方面防止泥水压力过小，大量的泥砂涌入，会造成地面土体失稳；另一方面，防止泥水压力过大，会增大主千斤顶负荷，如严重者则可能发生冒顶现象。禁止不出土情况下，进行顶进施工，极容易导致开挖面被动土压力过大，管线受挤受隆。在不同土质条件下控制好泥水平衡，方能建立起挖掘面上的压力平衡。在掘进过程中，应经常注意排泥处水头变化，观察水头可以看出地下水压力变化。如果出现排出泥水压力水头大增，应及时采取调整顶进压力，增减泥水泵压力，或控制阀门大小等措施，保持挖掘面的稳定。

（5）顶进过程纠偏

随着管节的顶进，不断观察机头轴线位置和各种指示仪表，纠正管道轴线方向。顶管施工过程中，如发现与管位偏差10mm左右，即应进行校正。纠偏控制由纠偏千斤顶进行，掘进机共有纠偏千斤顶四个，纠偏角度为2.5度，能上下左右四个方位纠偏。纠偏由激光经纬仪发出的激光束照射在位于钻掘系统的光靶上。根据测得的偏斜数据，操纵液体纠偏系统，使掘进系统前部铰接的机头产生偏摆，从而实现顶管方向的调节。

图4 激光经纬仪对准及操作室内激光靶标图

结束语：

通过制定、实施以上各项预控措施，顶管施工质量良好，未出现大面积土体失稳、井壁墙倾斜、漏水漏砂、顶管轴线偏差等质量事故，顶管轴线、高程以及井位平面位置偏差均满足设计及相关规范要求。

综合上述，给排水施工是市政公路工程建设中重要的作业环节，技术人员应通过严格管控施工材料以及强化给排水施工管理等方法提高施工管理的质量^[4]，进而提高工程项目的整体质量。

参考文献：

[1]韩阳.市政工程给排水施工中顶管技术的应用探析[J].现代物业(中旬刊),2019(09):165.

[2]薛模凤.市政工程给排水施工中顶管技术的应用[J].安徽建筑,2019,26(09):78-79.

[3]李伟伟,李三伟.市政工程给排水管道顶管施工技术的应用[J].中华建设,2019(01):126-127.

[4]苏永光.市政工程给排水施工中顶管技术的应用[J].住宅与房地产,2018(34):169.