顶管施工技术在市政排水工程中的应用

陈飞

摘要：顶管技术在目前的市政给排水项目工程中被广泛的采用，不但能够降低施工成本，提高施工效率，还能够有效地控制施工质量，促进施工目标的实现。本文探讨了顶管施工技术在市政排水工程中的应用。

关键词：顶管；施工技术；市政排水工程；应用

相较于传统的施工技术，顶管技术具有一系列的优势，施工成本和施工时间可以得到减少，工程的社会效益和经济效益可以得到提升，因此，在市政排水工程中已经开始广泛的应用顶管技术； 在具体的工程实践中，需要严格依据相关技术规范和设计规范来进行，控制每一个施工环节的质量，这样施工质量才可以得到保证。

一、顶管施工技术的定义和优点

1、 顶管施工技术的定义

顶管施工技术，就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将待铺设的管道顶入，从而在顶管机之后直接铺设管道的非开挖地下管道施工技术。从具体的内容来说，就是按照施工方案的设计进行管道沿线的工作井和接收井设置，并在工作井的内部进行坚固后座的设置，然后进行油管、照明和泥浆管等管线的连接，再采用油压千斤顶将所要预埋的管道进行顶进作业，并通过压浆系统使管节周围形成泥浆套，从而使管道在泥浆套中滑行。

另外，在进行顶进作业时，必须对顶管的方向进行不断地控制，并且要边顶进、边排土和边调整实施作业，以此确保所要预埋的管道顺利地顶进接收井内。

2、顶管施工技术的优点

（1）顶管技术的施工面由线到点，从而具有占地面积较小的优点。

（2）基本上地面的活动不受施工的影响，所以对交通的影响也较少。

（3）顶管技术能够减少施工的噪音，并且施工震动较低，不仅可以减少对居民生活环境的影响，而且对建筑物的使用和现有的管线不产生影响。

（4）顶管施工技术可以在较深的地下进行管道的铺设，并且可以安全地穿越河流、地面建筑物和铁路等。

二、顶管施工技术在市政排水工程中的应用

1、作业形式的选择

目前在市政排水工程中应用的顶管作业形式主要有人工顶管与机械顶管两种。

人工顶管是在推进管的前端安装一个工具管（带刃口的钢制管子），以便工人在里面进行挖土、运土，随后利用千斤顶逐渐顶入。其优点是施工难度小、造价低，但鉴于其安全性差、精度差、效率低等原因，现已很少采用。

机械顶管是在推进管前端装上掘进机械，利用掘进机进行掘土、破碎、输送的顶管施工方法称为机械顶管。相应的顶管机械有泥水平衡顶管机、加泥式顶管机、土压平衡顶管机、岩石掘进式顶管机等。

2、管材的选择

顶管管材的选择主要根据管道的用途或管养部门的要求确定。除去当地有明确要求的材料外，一般来说，市政给水工程管道基本上采用钢管，管道接口处采用焊接处理；排水工程管道基本上采用Ⅲ级F型钢筋混凝土管，采用钢承口管接口。

3、工作坑

在排水工程中设置工作坑主要是为了提升顶管施工设备的安装、拆卸便利性，同时还可以保证周边地上、地下建筑结构的安全性。

工作坑形状一般有矩形、圆形、腰圆形、多边形等几种，其中矩形工作坑最为常见。在直线顶管中或在两段交角接近180o的折线的顶管施工中，多采用矩形工作坑。矩形工作坑的短边与长边之比通常为2：3。如果在两段交角比较小或者是在一个工作坑中需要向几个不同方向顶进时，则往往采用圆形工作坑；另外，较深的工作坑也一般采用圆形，且常采用沉井法施工。沉井材料采用钢筋混凝土，施工完成后沉井则直接利用成管道的附属构筑物。腰圆形的工作坑的两端各为半圆形状，而其两边则为直线；这种形状的工作坑多用成品的钢板构筑成，而且大多用于小口径顶管中。

4、 设备安装

在对设备进行安装的过程中，导轨结构主要采用的钢质材料来进行制作，钢轨的安装需要具有一定的牢固程度。在顺直和水平上都应该达到相应的安装标准。导轨应该定时被检查，避免出现位移的现象。施工人员在安装千斤顶的时候，需要将其规定在支架上。另外，在管道的中心位置应该做好垂直方向的设置。在安装的过程中，工作人员如果遇到油压突然增高，或者是停止顶进的现象。工作人员应该在安装完毕之后继续顶进。其中顶铁的相邻面需要相互垂直，在装的过程中还应该保证轴线的对称性和平行性。在顶铁和导轨的接触面上不能出现任何的杂物。在更换顶铁的时候，工作人员应该对顶铁部位的异常现象加强注意。采将顶铁和管口之间设置相应的衬垫结构，在具体的设备安装之前，需要事先进行试吊工作，检查中午的捆扎情况。要尽量避免在超负荷的作用下进行吊装。

5、 注浆减阻

在实际施工过程中，长距离的顶管经常会发生较大的摩阻力，从而不利于排水工程的顺利进行，与此同时，我们需要使用泥浆减阻对其进行处理。通常情况下，首先要将混凝土管材进行润湿，其次对其进行涂抹黄油或者机油，在施工过程中，假如灌入的泥浆在其管道的外层，因某种原因形成了完整的浆套，从而大大提升了泥浆的稳定性，一般而言，补浆管的位置设置，通常设置在第二节管以及中断环与工具头或者是后座中间的位置，以120°的规模进行设置注浆孔，顶进结束之后，必须要置换已经完成的泥浆套浆液，一般为水泥砂浆，与此同时，要将其掺入适量的粉煤灰，并用单螺杆泵压住，二十四小时之后凝结压浆体时，需要拆除管路，并将其换上封盖，最后用环氧水泥封堵孔口。一般而言，通常通过总管及支管等上面的预留注浆孔，对润滑泥浆进行注压，从而充填管子与外管土体。

6、顶管校正

在顶进施工过程中，受到土层性质、顶进力度、管道连接方式等因素的影响，经常会发生顶管中线出现偏离的现象。这就需要对顶管进行校正。在进行顶管校正处理时，首先要进行准确的测量和定位，并做好每次测量和定位工作的记录；其次，后续顶进施工过程中，要密切跟踪，切实提高管线敷设质量；重点在于及时对偏差和失误进行调整，误差水平要控制在50mm以内。

7、 洞口止水

在顶管施工过程中，为了确保工程的施工质量，避免出现质量隐患和安全风险的情况，确保顶管可以从工作井中顺利出洞，一般情况下，都会预留出相比管节外径稍大的工作井洞口，但是在施工完成后，这个空隙很可能会造成渗漏等问题，因此，需要对其进行有效处理。具体来说，就是采用洞口止水的方法，在对沉井进行制作的过程中，在洞口埋设一个厚度约在10mm 的钢法兰，并在其上焊接相应的螺栓，固定上厚度约为16mm 的橡胶法兰，并使用10mm 的钢板将其压紧。在顶管施工完成后，要对工作井的实际情况进行检查，确保没有地下水和泥沙的流入。

总之，随着我国市政工程事业发展速度的不断提升，顶管技术在市政排水工程中的应用更加广泛，加强管顶施工技术，对提高市政工程质量，实现其经济效益与社会效益具有重要意义。

参考文献：

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[3] 李红霞. 市政给排水施工中的长距离顶管施工技术[J]. 科技创新与应用. 2015（29）