顶管技术在市政给排水管道施工中的应用讨论

【摘要】：随着城市化水平的提高，人们对于市政给排水管道施工质量的要求也越来越高。本文在充分把握顶管技术的基础上，对顶管技术在市政给排水管道施工中的应用进行了初步的探讨，旨在促进市政给排水管道施工质量的提高。

【关键词】：顶管技术；管道施工；应用

中图分类号：TU991.36文献标识码： A

1.顶管施工技术的定义及优点

1.1顶管施工技术的定义

顶管施工又可以称为顶进法施工，是一种利用顶进设备将预制的构造物逐渐顶入路基，以构建立体交叉通道或者涵洞的施工方法。具体来说，是在管道的沿线按照设计方案来设置工作井及接收井，在工作井内部设置坚固的后座，将照明、油管、泥浆管等管线连接好，之后利用油压千斤顶将所要埋设的管道缓慢顶进，并通过压浆系统使管节的周围形成泥浆套，使管道在泥浆套中滑行。在顶进的过程中需要不断控制顶管方向，必须做到边顶进、边排土、边调整，一直到将所需要埋设的管道顺利顶进接收井内。

1.2顶管施工技术的优点

顶管施工技术是一种非开挖管道敷设技术，它不需要开挖表面土层，就能够直接穿越地面建筑物、地下管线以及公路、河道等，与开挖管道敷设技术相比，其投资与工期将大大节省。总结起来，顶管施工技术主要具有以下四个方面的优点：第一，施工面由线到点，占地面积较小。第二，地面活动基本不受施工的影响，对于交通的干扰甚小。第三，施工的噪音和震动较低，对于居民生活环境的干扰较小，不影响现有管线以及建筑物的使用。第四，能够在较深的地下或者水下敷设管道，可以安全穿越铁路、河流、地面建筑物等。

2.顶管技术在市政给排水管道施工中的应用探讨

2.1对顶进管以及设备的正确选择

一般来说，顶进管要选用钢筋砼管，如果没有腐蚀要求的话也可以选用钢管。对于钢筋砼管的规格设计、应力验算以及配筋必须要严格遵循有关钢筋砼管的标准及技术规程。首先，顶进管直径的选择。我们需要根据具体工程性质和工程需来确定顶进管的直径，需要根据顶进管所受荷载来确定砼管的配筋和壁厚，之后确定其外径。由于顶管工程的工作面上需要配备挖土工人，所以顶进管的内径一般不小于500mm。其次，顶进管长度的选择。顶进管的长度在很大程度上影响着顶管过程的可控性和经济性。在直线推顶的情况下，使用长管可以适当减少装管的次数并取得良好效果，但是随着长度的增加，一旦顶进管偏离了原定路线，那么使之恢复正确路线要比使用短管困难的多。

顶进设备主要包括千斤顶、高压油泵、顶铁、运土设施设备等。千斤顶是施工过程中主要的掘进设备，必须要根据计算和实际情况进行科学选择。另外工具管包括开挖舱和操作舱。

2.2做好顶管施工的前期准备

首先，要做好现场平面布置。平面总体布置主要包括管片堆场、料具间、起重设备、自动控制室、拌浆棚和拌浆材料堆场、弃土坑、注水系统的布置等。另外在工作井内要提前安装好发射架、前顶铁、顶管机、主推千斤顶和反力架等设备，而且要在工作井的边侧设置下井扶梯以供工作人员安全上下。其次，要做好顶管机进、出洞处及后靠土体的加固工作。在施工之前我们需对后靠土体以及顶管机的进、出洞区域土体实施高压旋喷桩加固，以确保顶管机出洞的绝对安全。另外，为了有效防止顶管机进、出预留洞而导致泥水流失，我们需要提前在工作井安装洞口止水装置。

2.3科学设计顶管井

顶管井包括工作井和接收井两种形式，它的建造结构多种多样，一般而言都是使用钢筋混凝土结构。其中工作井的结构形式通常有单孔井及单排孔井，前者的形状以圆形、矩形、正方形居多，后者多为矩形，这几种形状按其结构受力性能由高到低排列分别为圆形、正方形、矩形。所以我们在进行结构布置时，可以适当在井内设置内部支撑，以改善结构受力。在建造过程中，工作井要按照双向顶进来设计，并与接收井间隔布置，其间距必须要与设计检查井的间距保持一致。另外在施工完成之后，我们需要在工作井和接收井的位置上按照设计要求建造检查井。

2.4有效进行顶管施工

在穿墙施工的操作过程中，首先需要开启穿墙闷板，将工具管从井内顶出，之后要及时设置穿墙止水设备。为了保证施工质量，具体来说要控制如下几个几个施工环节：第一，为了防止施工现场及周围的水对管道施工带来影响，应该在穿墙管道内填封低强度水泥粘土拌合土或者纸筋粘土等填充料，以确保管道内部的密实。第二，应该在穿墙管的外侧进行注浆固结以避免穿墙孔部位出现强度不足状况。第三，在推入工具管时要做到动作快捷准确，并保证穿墙防水设施的良好性能。第四，应提前做好穿墙过程中易出现问题的预案，以减少误工时间。

顶管出洞是顶管施工过程中最容易出现问题的一个环节，所以需要对此施工步骤进行重点监控。第一，下管前要先对管的外观进行仔细检查，避免出现管子有破损、端面不平直、管壁有坑陷或鼓泡等问题。第二，对于检查合格的管子，可以用起重设备运到工作坑导轨上就位，但起重设备必须要在经过检查、试吊，确认安全之后方可下管。第三，将第一节管放在导轨上，要及时测量管中心及其前端与后端的管底高程，在确认安装合格之后方可顶进。第四，在顶进时可以将液压千斤顶作为主顶，在顶进开始之时，必须要缓慢进行，等待各接触部位实现密合之后，才可按正常速度顶进。如果在顶进过程中出现油路压力突然增高的现象，则应立即停止顶进，检查原因并及时处理之后方可继续顶进。另外在回镐时，必须要注意油路压力不能过大，速度不能过快。第五，在施工过程中要坚持顶进方向的准确性，避免管道偏离轴线。

当顶管施工的长度比较长的时候，就应该在管道周围进行注浆护壁。具体来说可以向管道外壁压入一定量的泥浆，以在管道形成泥浆套，减小管节外壁与土层之间的摩阻力。同时，泥浆套的形成对于管道顶进具有一定的支承作用，能够有效控制地面的沉降。另外为了利于导向，我们可以在顶进的前数节管接口处安装内胀圈，并通过调整螺栓或者背楔，使二者成为一个整体。在安装胀圈时必须要对正接口缝隙，要安装牢固，并且在顶进过程中工作人员需随时检查调整。

在顶进施工过程中必须要严格按照设计线路来顶进，如果出现偏差，可以采用超挖纠偏法和千斤顶纠偏法等方法来纠正。当偏差范围为10～20mm时，则可采用超挖纠偏法，即在顶进管偏向的相反一侧适当超挖，而在偏向侧不超挖甚至于留坎以形成阻力，促使顶进管在顶进中向阻力小的超挖侧偏向，逐渐回到原设计位置；所谓千斤顶纠偏法，是指把小型的千斤顶顶在管端偏向反侧的内管壁上，而将其另一端斜撑在有垫板的管前土壁上，待到支顶牢固之后，即可进行纠偏。另外，在建筑物密集处以及路面上，需要及时作监测布置来观测地表的变形和土体的位移，以有效避免房屋开裂和路面沉降等问题的出现。

2.5加强对细节的控制

首先，导轨要安装在工作井内的砼垫层上，而且必须要安装牢固，以避免管道顶进时发生位移。一般来说，导轨安装的轴线偏差≤3mm，顶面高程的误差要控制在0～3mm之内，两轨内距的误差为±2mm。其次，要加强对管节接口的细节控制。管节接口主要由钢套环（外套环）橡胶止水带与软木衬垫所组成，所以在检查过程中，一定要注意钢套环不能变形、接口不能损坏，还要对其做好防腐处理。另外在施工过程中要采用专门的变压器供电，使各临时用电线路实现独立供电，电缆线的截面积统一使用240(mm)2，而且所有接地都采用重复三棒式接地。

3.结束语

顶管技术以最小的破坏和最大的环境保护优势解决了市政给排水管道施工难题，对于交通繁忙、建筑物密集、地下管线复杂的城市建设起着非常重要的作用，所以积极探讨如何促进顶管技术在市政给排水管道施工中的更好应用具有显著的现实意义。

【参考文献】

[1]高鹏举.顶管技术在市政地下管道施工中的应用技术[J].科技资讯，2010,(30):109-110.

[2]虞卫明.顶管技术在市政给排水施工中的应用[J].中华建设,2012,(11):232-233.