市政给排水施工中长距离顶管施工技术研究

市政给排水施工中长距离顶管施工技术研究

刘宏亮

陕西省城乡规划设计研究院

摘要：顶管技术是一种非开挖施工技术，只需要在两端构建工作井和接收井，然后利用掘进设施在前，利用长输管道在后，利用顶进在工作井中，借助顶进设备施加的顶进力，将管道不断顶进。它的特点就在于不用大面积开挖，且有着质量保证，非常适应市政工程给排水管道施工中。下文即对顶管施工具体安装施工工艺进行详细说明，将由施工准备、顶管施工实施等多个工艺流程进行逐一详细说明，并且对顶管施工中常见的一些技术要点进行分析，以供参考。

关键词：市政给排水工程；长距离管道；顶管施工

引言：

随着市政工程技术的不断发展创新，顶管施工技术受到人们重点关注，市政工程施工地下管线复杂，并且要做到不影响居民出行与休眠，顶管技术施工无疑就是比较好的解决方案，将掘进机和工具管从工作井内推进到接收井中，顺势铺设管道，该施工技术不破坏地面，不产生太大噪音或者说噪音可控。

一、顶管施工技术流程

（一)施工准备

施工准备工作主要是设计准备、构件材料准备、机械设备、现场准备、施工人员等几个方面的准备工作。

在设计方面，设计是工艺保证，是保证顶管施工质量的第一要素，只有进行完善的设计，才能保证后续不出错，少出错，其应该根据长输管道所在位置的实际情况和水土情况来选择具体的施工工艺，精准了解地下管线、地下水文以及其他相关产权，如相关产权复杂，要及时进行产权单位的转移和保护。并根据建设需要构建模型，模拟受力作用特征，受力计算必须精准达到顶管施工要求[1]。

在构件材料方面，主要是管道，管道选择不再是传统混凝土管道，而是钢管，由钢板加工制成，内外压力较大时也能够很好承受，且可焊性比较良好，便于各种配件的制作，对于各种地质、地形均能够相适应。在连接方面，通常使用法兰连接、焊接的方式，转角以及接口较为灵活，施工更为方便且工艺较成熟，在管道渗漏量方面也比较少。相比其他管材，钢管抗水锤能力较好，且能够在自身抗拉强度下，有效消除轴向力，保障钢管自身能够符合施工相关要求，在管道重量、耐压能力、管径、管壁粗率、耐腐蚀性能等方面，应根据实际情况需要设计。

在机械设备方面，机械、运输车辆和各种辅助设备的维修检查和进场工作，应有发电机、掘进机、主顶设备、激光对准仪、排污设备等。例如一个完整的掘进机，呈圆筒状，内含有刀盘、破碎机锥头、驱动单元、转向油缸、旁通阀、喷射阀等。检查其物理属性强度、构件形态以及构件性能，做好准备。

在现场方面，要保证将水位下降到坑底和管道低0.5m以下，除此之外保证施工现场的供水供电等一切事物，配置临时发电机以备不时之需。

在施工人员准备，根据顶管施工的工程量大小，配置数额核实的施工人员和技术管理人员，需要顶管施工指挥、安装连接人员、调整配件人员、测量人员、钢筋工、焊接工等多类工种。并且要求施工人员技术素养到位，应进行开班前交底培训事宜。

（二）开挖工作井和接受井

长输管道顶管施工以分段施工为主，在一个分段的两端位置，开挖工作井和接收井，工作井即前端，接收井即后端，留待之后贯穿两井形成地下管线，根据设计需要开挖足够规模工作井和接收井，开挖过程中一边构建护壁钢筋绑扎以及护壁混凝土浇筑，开挖工作到基层后，制作底板，同样是用钢筋绑扎并混凝土浇筑，工作井和接收井便开挖完成，护壁厚度经计算土体压力确定，一般为0.5m左右。完成后，在工作井内以吊装的方式从后向前依次安装后背墙、主顶设备（千斤顶）、基座导轨等，留待后续顶管施工[2]。

（三）顶管施工

顶管顶进多为敞开式或密闭式，不过随时代发展，敞开式顶管顶进方式已基本被淘汰。推进作业整体管节设计为掘进机在前，在后连接钢管，钢管间根据需要安装中继管（中继管即为带有顶进动力设备的正常管材），再后为固定的推进设备。因为掘进机体积庞大，因此多采用分节安装的方式，分节吊装到工作井中，在工作井内进行组装，钢制基座导轨就是组装的平台，同时也为顶进提供准确的方向。主体液压机，内设排泥管、供水管、通风管、注浆管、动力电缆、照明电缆等，随后吊装要安装的管材，按两节或三节管为一批次，管道连接采用拼接法，前管预留钢套环，后管预留接口套筒密封圈，主顶设备向前推进，将后管的前段接口密封圈被推进前管的钢套环内，即实现管道连接，可能还需要焊接、抗腐蚀处理等。管道连接后没有问题还需要在管道内续接排泥管、供水管、通风管、注浆管、动力电缆、照明电缆等各类设备。最后就可以进行顶进作业了，主顶设备发力，掘进机发挥开路作用，逐步顶进，其中的排泥管、供水管、通风管、注浆管、动力电缆、照明电缆等各类设备跟随管材依次向前移动。进行循环顶进作业即可[3]。

顶管掘进的手段又可分为土压平衡顶管和泥水平衡顶管。土层平衡顶管施工中，则是将切削下来的土层充入土压仓内，通过螺旋机排到机内，使仓内具有适当压力与开挖面水土压力平衡，多余泥土需运土装置或人力送出地面，因此不能连续作业。而泥水平衡顶管是将有一定密度的泥浆水充满泥水仓，并施加一定的压力，泥水在挖掘面上形成一层泥膜，用来平衡地下土压力和水压力，多余泥水沿排泥管排出。它们的区别是分别对前者对沙砾土和淤泥土适用，后者对绝大多数土层适用，国内目前一般大盾构用泥水，小盾构偏用土压。

二、顶管施工注意事项

（一）管线轴线位置

注意管线轴线位置，避免偏差，在地下管线顶进作业中设置激光对准仪进行勘测，也成自动测量导向系统，一般来说400米内的顶管，通过工作井内发射的激光束，就可为顶进指引作业方向，而超出400米，导向激光严重衰减，需要在导管内再分段设置激光对准设备。除此之外工具管受力不均可能导致管道轴线偏差，甚至导致工具管弯曲或破损，应做好实施调研勘测工作，主要应保持主顶设备的速度等保持一致。

（二）地面变动

也可能出现地面沉降、隆起等变动，除了在施工中做好监测体系，及时发现之外，还应该从产生原因入手，多数情况是因为管道推进压力和开挖土体压力失衡，少数情况是管道密封性出现问题，压力影响下失衡。针对这类问题，在设计时就要做好工作，准确设计推进压力，以详实的土壤调查为基础，另外注意管道密封质量，严格调查，避免因管道密封材料质量不足、运输损坏、轴线偏差过大等问题，导致管道出现渗漏现象，进一步影响水土压力失衡，可快速使用环氧水泥砂浆或化学注浆方式进行修复[4]。

三、结束语

总之，对于市政给排水工程来说，地下长距离管线安设有其特殊性，采用顶管施工技术，该施工技术不破坏地面，不产生太大噪音或者说噪音可控，虽然造价较高，但是能带来显著的经济效益和社会效益，有着极强的应用价值。必须对该施工技术进行充分了解才行，才能保质保量完成顶管施工作业。

参考文献

[1]林华.市政给排水施工中长距离顶管施工技术的实际应用探索[J].四川水泥,2021(09):187-188.

[2]钱多铭.市政给排水施工中长距离顶管施工技术分析[J].居业,2021(05):59-60.

[3]邬君.市政给排水施工中长距离顶管施工技术研究[J].中国管理信息化,2021,24(06):147-148.

[4]梁绍平.市政给排水施工中长距离顶管施工技术的应用[J].建材与装饰,2018(40):32-33.

姓名：刘宏亮（出生年份—1986.04），

性别：男

民族：汉

籍贯：吉林省松原市

职称：工程师

学历：硕士

单位：陕西省城乡规划设计研究院

研究方向： 市政给排水工程。