市政给排水施工中顶管技术的应用分析

市政给排水施工中顶管技术的应用分析

张周生

佛山市市政建设工程有限公司广东佛山528000

摘要：城市是人类现代文明的产物，排水系统作为一项市政隐蔽工程在现代城市的发展过程中起着举足轻重的作用。当前，顶管技术已经广泛应用于市政给排水项目工程中，其优势在于对周围环境影响小、噪音小以及能够进行地下作业，但是也有诸如造价高、工期长等缺点。本文主要概述的就是关于顶管技术在市政给排水施工中的应用，并对其进行了剖析。

关键词：顶管技术；给排水施工；市政给排水工程；分析

引言：

所谓顶管施工工艺指的就是从机械设备开始进入场地到顶进全部结束的整个过程。管道顶进施工可分为以下几个阶段：工作井和接收井的制作；顶进设备的安装及工具管就位；工具管顶出始发工作井洞口；后续管道顶进：工具管进入接收井洞口，管道全线贯通。

伴随着我国社会经济的越来越发展，以及城市规模的不断扩大，对于基础设施的建设已经越来越安全化、系统化，为了应对开挖施工方法所带来的技术局局限，出现了顶管技术。目前这项技术已经到了比较成熟的阶段，也衍生出了各种顶管方式，可以说，顶管技术已经在我国的市政工程领域已经全面开花。

1.关于顶管技术的简介

顶管技术是使用土中顶进设备施工地下管道或隧道的常用的一种非开挖施工技术。采用这类工艺时一般先在工作井（坑）内设置支座和安装液压千斤顶（主千斤顶），然后借助支座后座提供的反力将预制的管段顶入地层，边顶进，边开挖地层，边将管段接长，并达到接收井（坑）。近年来我国城市建设在大规模快速发展，大量管网及地下交通隧道等地下工程不断在新建、扩建和维修。对于人口集中、地面建筑物和地下管线十分密集、地面交通拥挤的繁华城区来说，传统的明挖法逐渐受到限制；而采用顶管施工，对在己有建筑物、地铁线路及河道等下穿过时，显示出极大优越性。同时，城市可持续发展的战略要求和人们对环保的日益重视，也使得非开挖顶管施工技术越来越受到欢迎和重视。因此，采用顶管技术已成为地下管道铺设施工的一个重要途径。顶管施工具有下工具管在地下水含量丰富的地区，工具管出洞前应先对周围地层的地下水作降水处理，或对出洞口附近的土体进行加固处理，防止出洞时士体的大量流失，而后在始发工作井壁面出洞口的预留位置上凿除封门处的混凝土，将工具管机头顶入凿出的洞口，同时机头前端刀盘转动切削井壁上剩余的混凝土及土体，顶进过程开始。工具管全部通过出洞口后，后续管节陆续放入，同时进行定位测量，根据测量结果随时对工具管纠偏，并控制管道顶进方向。对于长距离顶管，当后部主千斤顶顶力不够时，需要使用中继千斤顶，并在管壁周围注浆以减小摩阻力。工具管到达接收井前，在有些情况下，也要对周围土层做相应的处理。随后凿去接收井壁面出洞口封门处的混凝土，将工具管顶进接收井，顶进过程结束。工具管全部进接收井后，先封闭进洞口处管道与井壁间的缝隙，再依次拆除中继间，随后封闭出洞口处管道与井壁间的缝隙。

2.顶管技术在施工中的设计

就顶管技术在施工中的设计而言，如果之前没有做好准备工作，会给之后施工现场的维护和维修带来诸多不必要的麻烦，因为它的作业一般都是在地下完成，维修成本往往较高在通过顶管技术施工的前期，一定要对当地的实际水土情况进行详细的了解，然后还要选取适合这个地方的施工材料，尤其是要注意施工材料的质量，不能够为了图便宜，而选择非正规的进货渠道，从而降低了顶管材料的寿命

一般情况下，车行道下面的排水管要使用二级或者二级以上的钢筋混凝土作为材料，其他的排水管也要根据不同的覆土厚度进行选择，当厚度大于四米时，就必须使用一级承插式钢筋混凝土作为材料。除了上述设计原则外，还应该注意管道的遗漏问题，要结合实际情况选择相应的建筑材料，比如说用沥青油膏作为主要材料制作污水管道的接口，用水泥砂浆作为主要材料制作雨水管道等，在材料选择，要做到一一对应，防止出现材料使用混乱情况。对于道路排水而言，主要包括排污和排雨两方面，在城市的道路上，机动车道的两旁在设计排水管道的时候，要让管道之间与路中心线具有一定的安全距离。

3.顶管技术施工过程中的重点

不同的施工方案，会导致路线、管制和管线的施工侧重点不同。设计者和施工人员应该结合不同的情况，制定出不同的施工方案，现阶段，我闰给排水施工主要包括以下两种情况：首先就开挖工程而言，我国大多数城市的市政给排水管通都埋藏在地下，而且管遴都是相同的，分布范围十分广泛，跨越多个建筑物这种现象会在施工过程中形成不小的麻烦，为了有效应对此问题，施厂时会把管道都埋设在路边，对于主干道或者是管道问题不会给交通带来不便的情况，可以通过明挖施工的方式，明挖法具有施卜简单、快捷、经济、安个的优点，城市地下隧进式工程发展初期都把它作为首选的开挖技术；其次是顶管施工，在给排水施工过程中，如果出现影响交通等，工程程难以顺利实施的问题时，可以通过顶管施工来进行解决，其材料主要分为钢和水泥两种类型，在工作人员进行施下时要事前考虑好具体的作业流程，管径一般情况下要保持在0.8米之上。对于市政而言，所用的排污管道大部分都是以水泥作为主要材料，钢管普遍用于自来水和煤气管道。

4.市政给排水施工中顶管技术的应用

市政给排水工程，是我国城市化建设中的基础工程，满足城市用水、防洪排泄的功能需求，为城市居民的生活提供相关的保障。市政给排水工程在施工的过程中，深化了顶管施工技术的应用，下文进行几种市政给排水施工中的顶管技术。

4.1非开挖顶管施工技术

市政给排水顶管施工技术中，采取非开挖顶管施工技术，借助灰浆喷射衬层法的方式，完成非开挖顶管施工二近儿年，随着市政给排水施工技术的发展，非开挖顶管施工得到有效的保障，朝向成熟化的方向发展，其在市政给排水顶管施工中的应用越来越广泛。非开挖顶管施工技术，同样需要在顶管作业的地方，开挖工作沟，限制工作沟的规模，促使其符合给排水施工现场的地质情况，预防发生开挖偏差市政给排水顶管施工非开挖顶管施工技术的核心是管道设置，按照市政给排水的方案需求以及现场的地质情况，设计科学的管道系统，便于提高管线敷设的质量，表明非开挖顶管技术的实践作用。

4.2顶管施工的方法

首先施工企业在规定的位置，顶进钢管套，在无钢管套情况下，很容易引起顶管误差，所以选择钢套管的顶进方式，保障管道的稳定性；然后设计2个基坑井，井内设置钢管，利用千斤顶的作用力，将机械推送到给排水管道施工的顶部位置；最后是预留出口，促使土层连接周围的接收井，而且顶管能够准确的穿出预留口，系统性的管理顶管施工的过程。

4.3水平螺旋钻进技术

水平螺旋钻进技术，属于顶管施工中不可缺少的技术，也是市政给排水施工中最常见的一类技术。水平螺旋钻进的技术方法，可以有效降低顶管操作时对地表造成的波动，避免发生土层破坏的问题水平螺旋钻进技术的门的性强，通过螺旋钻杆，按照顶管的方案设计，把钢管推入到预留井内的水平螺旋钻进技术的应用虽然广泛，但是对市政给排水中的顶管施工有明确的要求，仅适用于小口径的给排水管道中，目的是规避管道顶进中的偏差风险，减少水平螺旋钻进技术对管道方向的干扰，促使顶管保持在准确的位置。

4.4通风系统的施工技术

通风问题是顶管施工技术中的一项安全风险，如果通风系统不完善，就会在顶管施工而形成缺氧的环境，容易造成氧气不足的情况，对施工人员造成伤害。顶管施工时，管道涂料中存在有害气体，需要利用通风系统，排出顶管施工中的有害气体，确保空气的流通，保护施工人员。

4.5顶管施工工艺

就其施工工艺而言，顶管施工又叫做顶进法施工，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶人土中，并将土方运走。一节管子完成顶人土层之后，再下第二节管子继续顶进，其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从坑内穿过土层，推进到接收坑内吊起。管道紧随厂具管或掘进机后，埋设在两坑之间。

顶管施工的工序首先是要汗启穿墙闷板把工具管顶在井外，并且安装好止水的装置；其次应该进行顶管出洞，指的是要把顶管机和管子在工作井中破出洞口封门进人途中的工序；再次应该让注浆减阻，通过压注触变泥浆来填补管道空隙，成为一道保护层，起到支撑和减少阻力的作用；最后一步就是顶管纠偏，当机头偏离正确位置后，应该通过更改纠偏千斤顶组的方式，来调整机头端面的方向，以此来起到减少偏差的作用，如果出现在高度和方向上都有偏差的情况，就应该首先纠正大偏差的一项，达到分级循序渐进的目的。

5.总结及研究方向

顶管技术具有社会层面和经济层面的双重优越性，能够从根木土改善管网乱挖的情况，为了积极推广顶管技术，当下的重中之重就是要以环境保护为前提，环保顶管技术在将来将会成为施工中的主流技术。

顶管技术一般用于修建排水管，敷设煤气管、输油管、动力电缆和通讯电缆的管道，地下交通隧道及桥梁的墩台等。这些管道的内径一般为2"3m。口径超过4.0m的管道，一般自重过大，且在市内输送时超过限界规定，故常在现场预制；直径小于0.6m的顶管，人员不能达到工作面，必须借助数字化技术实现远距离操作，自动控制，习称微型顶管。内径太大和太小的管道顶进都较困难，因而大直径顶管和微型顶管的施工是目前顶管技术研究的方向之一。

参考文献：

[1]工圣成.市政工程给排水施工中顶管技术的应用分析[J]中华民居（下旬刊），2014（3）：350351.

[2]徐飞、王剑峰.大口径长距离曲线顶管对接施工技术，[J]城市道桥与防洪，2006.7第四期

[3]徐辉.郁进峰.严国仙.刘鸿鸣，顶管地下对接工艺及过程控制，[J]建筑施工

[4]董泽龙.徐刚.徐飞，顶管施工地下对接施工工法，[J]中国市政工程，2008.10，第五期