顶管技术在泵站出水管道施工中的应用分析

当前城市化进程不断加快，城建工程也随之大规模展开。其中顶管技术的应用为城市建设提供了极大便利。笔者结合工程实践，对泵站出水管道施工过程中顶管技术的应用情况进行分析与探讨，希望有所指导和帮助。

顶管技术属于非明挖施工技术的一种，应用于地下管道施工中，其中在泵站出水管道施工中顶管技术发挥了极为重要的作用，为工程建设节省大量资源。在顶管技术的应用过程中，覆土厚度不宜过大，所选地形地貌应尽量平坦，地基以砂土、粉土或淤泥质土为宜。应用顶管技术通常不会对建筑物地基造成过大扰动，建筑物功能由此得以保全，而施工过程中对外部环境造成影响较小，建筑物不会受到较大损伤，因而顶管技术也可视为一种绿色环保施工技术；同时顶管施工技术具有较高的经济效益，其施工费用基本等同于或更低于明挖施工，并有效规避了明挖施工所带来的搬迁问题。

工程概况

某排涝泵站排涝总流量为13.0m3/s，装机总容量为1120KW，潜水轴流泵共计四台。泵站构成部分主要包括出主泵房、副厂房、出水管道以及进水池。出水管道土层分布情况如下（自下而上）：全风化花岗岩层以及卵石层均低于16.5高程，淤泥质土约在-16.5m～5.0m高程范围内，粉土则在5.0m～8.1m范围内，杂填土则超出8.1m高程。施工方在对施工现场进行勘测和调研分析后发现，该区域低下密布各类管网和电缆，搬迁耗费极大；且处于交通要地，车流量较大，中断道路并修建临时通路耗费较高；工期较为紧迫，各类手续申办和协调过于困难；出水管道明挖与应用顶管技术进行施工所需费用也较为接近，因而施工方采取顶管技术施工方案。

工程设计方案和施工要领

运用顶管设计方案来处理出水管道施工不仅有利于工程如期完成，更节省了人力、物力以及财力资源，满足了时间、空间以及经济性三者的需求。经分析发现，在施工过程中选择顶管与沉井相结合的方案具有较大可行性，这满足了施工覆土厚度、地形以及地质要求，安全性与经济性均较高。参照设计要求与规范，取两根混凝土管作为出水管道用于穿路和破堤，水泥管道强度为C25、壁厚0.3m，直径为2.0m，管底高程为5.0m。

顶管施工流程

工作井管径为2.0m，设置在防堤迎水坡，为混凝土沉井，以此来保证足够强度。工作井底高程为2.0m，内径为7m*10m，顶高程则为11.3m。沉井施工流程如下：①放样和定位；②基坑开挖；③素混凝土垫层、砂垫层；④立模和扎筋；⑤刃脚混凝土浇捣；⑥井壁混凝土第一次浇捣；⑦井壁混凝土第二次浇捣；⑧井壁混凝土第三次浇捣；⑨养护与拆模；⑩沉井下沉与封底。

1.在沉井施工环节中，由于沉井设置在防洪堤迎水面，为保证防洪堤以及边坡的稳定性和安全性，首先应采取放样和定位，并在堤坝坡和外缘部位楔入钢板桩用于支护，经过井壁混凝土三次浇捣，强度不低于70%后则可实施下沉操作。

2.在沉井下沉环节中，该工程采用排水下沉法，在下沉过程中一旦发生偏向中心位移或沉井偏斜则应立刻采取相应处理措施给予纠正。沉井刃脚外壁则设置台阶，沉井下沉过程中同井壁土层以及井壁之间构成空隙，在此空隙内填充以膨润土泥浆，可有效控制下沉时产生的摩擦阻力，由此提高下沉速度。

3.在底板施工环节中，选取厚度为20cm的块石铺设在井底，然后浇筑混凝土底板，底板厚50cm，强度为C25，布筋间隔为200mm，同时以顶管轴线为依据来设置埋件。

4.在注浆环节中，为保持稳定性与整体性，该泵站施工采取单管高压旋喷注浆法，注浆深度为9m。

5.在进行顶管施工时应重视顶管出洞环节。在顶管技术中，正常顶管前的作业是关键工序，极易导致作业事故。施工人员应将工具管调零，针对工具管位置对应的井壁作加固支撑处理，依次来避免管线走偏，一旦发生下跌则应采取主顶油缸及时纠偏，出洞前应预先就工具管设定出一定数值的初始角，以此来控制下跌。

6.工程所用顶管为泥水平衡式，在顶管施工中掘进机工具管是施工机具中最为关键的一种，主要用于掘进、出土、导向以及防塌，出土方式为机械切土与人共出土相结合。掘进机工具管为挖掘面提供了稳定性保障，地层损失相对较小，地面沉降也大幅降低；施工过程中运输并处理弃土也较为便利。

施工中存在的问题与应对策略

1.沉井下沉作业时应尽量控制倾斜、突沉过大。若因土质发生变化而导致发生严重倾斜与突沉，则应采取如下处理方案：（1）在沉井较高一侧挖出刃脚下土体并保留相对一侧的土体；（2）将取钢锭压在井顶上，钢锭重量以实际情况为依据计算得出；（3）取数根垂直管插入相对较高一侧的井外壁，压入压缩空气以及膨润土泥浆，减小井外壁产生的摩擦阻力。

2.顶管纠偏。在顶管施工过程中，方向偏移的发生几率较高，所以纠偏操作是此间关键一环。纠偏方案应严格参照测量所得倾斜仪基数、机头折角、前后尺读数、走动趋势以及机尾处地面沉降量等。严禁在纠偏作业中出现超出0.5°的大动作，若实际情况需要且处于非关键地段，可适当允许操作，但应密切观测。纠偏作业完成后若折角未发生变动则应停顶，并由相关工作人员对液压管路和电路进行检查，及时发现并解决问题，避免轴线超差。下管后的纠偏作业应及早开展，应对倾斜仪读数纠后趋势以及光点滞后变化进行密切观察，同时告知压浆人员提高同步压浆量。

结语

本文对泵站出水管道施工过程中顶管技术的应用情况进行分析与探讨，认为顶管技术的合理运用有效规避了民房拆迁与道路阻断所带来的损失，属于绿色环保施工技术，实现了良好的社会与经济效益。而随着经济的不断发展，城市化进程日益加快，相信顶管技术能够得到更为广泛的应用，在城建工作中发挥出更大的作用。

（作者单位：新乡市市政工程处）

作者简介：董鹏，男，河南商丘人，本科，新乡市市政工程处一公司副经理，主要研究方向：市政工程施工技术。