市政给排水工程中的长距离顶管施工分析

市政给排水工程中的长距离顶管施工分析

陈文松

武汉市汉阳市政建设集团有限公司 湖北武汉 430050

摘要：基于长距离顶管施工技术的优势特点，目前其在市政给排水工程中应用非常广泛，该技术既可提高市政给排水工程质量，同时也满足了人们对工程功能的基本要求。基于此，本文阐述了市政给排水工程中的顶管施工优势以及长距离顶管施工特点与原理，对市政给排水工程中的长距离顶管施工技术要点及其控制策略进行了探讨分析。

关键词：市政给排水工程；顶管施工；优势；长距离；技术要点；控制

如果管道直径大于500mm时，同时在施工现场无法采用明沟开挖的形式进行管道敷设、管道敷设沿线无其他建筑基础，即可采用顶管施工技术。其是一项被广泛应用于市政给排水管道施工的非开挖掘进式管道敷设技术，因此为了保证其施工质量，以下就市政给排水工程中的长距离顶管施工进行了探讨分析。

1.市政给排水工程中的顶管施工优势分析

市政给排水工程中的顶管施工优势主要表现为：

1.1顶管施工不会因地下施工的扰动而损坏建筑物的根基或影响居民的正常生活。由于城市的管道铺设常常要在公路、铁路、河流以及地下构筑物中穿行，时常会扰动地下已有的管线和设施，但采用顶管技术以后，这个问题得到了有效的解决。顶管施工时，管道可以以曲线前行的方式在地下穿行，它能主动绕开地下已有的管线或障碍物。

1.2顶管施工不受恶劣气候的影响。顶管施工是在地下所建的工作井中有序进行的，这就避免了外界雨雪霜冻等恶劣天气条件对施工可能造成的不利影响，施工不会因天气因素而被迫停工。

1.3安全、高效、综合造价低。随着城市规模的不断扩大，人们对生活的要求越来越高，许多处于城市中心位置的老城区普遍存在着管道老化、基础设施不够完善等问题，迫切需要进行市政给排水工程改造，而且这部分改造项目在当前的市政工程项目中占有很大的比重。并且在城市中心区域或者人流量多的街区进行管道施工时，具有“非开挖”等施工优点的顶管铺设技术就成为市政工程施工企业的首选。

2.市政给排水工程中的长距离顶管施工特点及其原理

2.1施工特点。首先长距离顶管无需占用较大空间，可有效保证城市交通的顺畅运行。施工人员可结合工程实际选择不同形式的施工面，应用长距离顶管技术施工，减小工程建设对城市交通的负面影响。其次长距离顶管技术施工中不会产生大量渣土，减少了工程建设对地表的损害。与传统施工技术相比，其可减少50%左右的渣土量，从而降低渣土运输过程中的成本投入。最后长距离顶管施工技术在施工中产生的环境污染较少，成本较低，施工效率较高。与传统的暗挖技术相比，长距离顶管施工可减少注浆施工的次数，为了保证管道的质量，暗挖技术需要三次灌浆，采用长距离顶管施工技术后，其可在工程施工中完成灌浆环节，大大降低了浆液用量，保护了工程周边的生态环境。

2.2施工原理。市政给排水工程长距离顶管施工中，工作井中的油缸是土压平衡顶管机的主要动力来源，受推力的作用，顶管机不断前进。同时应用旋转大刀盘可实现土体切割，而后被切割的土体可直接送入密封土仓及螺旋运输机当中，经挤压处理后成为压缩土体，送入螺旋输送机后方可输出。顶管机开挖面中土体性质存在较大差异，因此，应充分结合土体的特性在刀盘正面及土仓内加入适量的清水、粘浆和发泡剂等材料，从而使原土体转变为泥状土。泥状土在可塑性和流动性上具有优势，且其止水效果较好。所以，采用螺旋输送机能够保证土体输出效果，该土体能够承担土层与地下水产生的压力作用，加强刀盘前土体的稳定性。

3.市政给排水工程中的长距离顶管施工技术要点及其控制分析

本文以市政给排水工程中的长距离顶管施工为例进行分析

3.1工程概况。某市水厂的引水管道需要穿越当地的一条河，在工程设计中决定采用钢管顶管，穿河顶管的顶进长度为642 m，管道覆土厚度为4 m～21.9 m。河宽为77 m，最大深度为5 m，地下水水位和地表的距离为2 m～3 m。顶管穿越的土层主要为黏土土质，包括少量砂姜石。

3.2长距离顶管施工技术要点。

3.2.1管道掘进采用泥水平衡掘进机进行施工，在含有砂浆石的地段，需要在掘进机的刀盘上安装特制的贝壳刀，同时选择材质强度较高的合金刀具安装在刀盘上。在顶进出土的过程中，将泥水直接输送到管道外的泥浆场。

3.2.2为了保证顶进施工方向的精确性，采用高功率的激光经纬仪为管道顶进进行导向。同时，在顶进前和顶进过程中，使用风管对管道内进行强制抽排通风，保证管道内部空气清洁，提升测量的通视效果，提高测量精度。此外，在整个顶进过程中，技术人员要不断对顶管轴线和高程进行核对，保证顶进施工的精确度。

3.2.3由于顶管需要穿过河流，因此如果在施工中控制不当很可能会对河道和河堤产生破坏，引发塌方现象。为了避免此类问题的发生，必须采取一定的防范措施：其一，在顶进施工前结合覆土深度和地下水压力对每段距离的进水压力和泥仓土压力值进行计算，据此对掘进机的参数进行合理设置。其二，将掘进机的和钢管的外径控制在2cm以内，同步开展注浆。其三，在顶进施工完成后要及时利用水泥浆液对触变浆液进行置换，提高周边土体的稳定性。

3.2.4中继间的使用。结合摩擦力计算结果来看，达到了12 000 kN，已经超过了工作井的最大承受力6500 kN，对此，在管道100 m和300 m的位置分别设置了中继间。

3.3长距离顶管施工控制策略分析。

3.3.1合理选择排土方式。排土方式选择的合理性会对长距离顶管施工的效率以及管道顶进推力的大小造成影响，因此在施工开始前，施工人员要结合现场土质情况和顶管管径对掘进方式进行合理选择，在此基础上确定与之相适应的排土方式。例如，顶管的管径较小，则可以选择泥水平衡掘进方式，据此选择泥水输送的排土方式。

3.3.2测量精度控制策略。在长距离顶管施工中，测量工作十分重要，其直接影响着管道顶进施工方向的精确性。因此工程人员必须采用接力测量的方式保证测量工作的持续性，实现对管道顶进方向的动态控制，使管道轴线和标高都处于标准的范围内，以此保证顶进管道的精度。

3.3.3管道周边土体坍塌现象控制策略。工程采用顶管掘进机进行施工，由于其比顶进管道稍大，因此在顶进施工中，必须采取一定的防控措施避免管道外壁土体出现坍塌。尤其需要注意掘进面土体平衡的控制，因为一旦出现平衡失控，很容易引发地面隆起或是塌陷问题，对施工作业的正常推进造成影响。为了避免以上问题，可以采取以下措施：首先，及时进行同步注浆和管道后续跟进补浆，对管道外壁空隙进行填充。其次对泥土仓内的各项参数进行精确的计算和控制，同时保证出土量和管道进尺量的平衡。

3.3.4触变泥浆减阻工作控制策略。在长距离顶管施工中，针对其中存在的各类影响因素，必须采取有效的措施对它们进行控制，最大程度地降低或是消除其对施工作业带来的不利影响。例如，针对顶管管壁四周产生的摩擦力，可以在管道外壁注入触变泥浆形成厚度合理的泥浆套，使管道包裹在泥浆套内，这样可以有效地降低管道顶进过程中受到的摩擦阻力。

结束语

综上所述，市政给排水工程中的长距离顶管合理施工，不仅可以提高给排水工程建设的社会经济效益，并且能够从根本上改变了乱开乱挖现象，因此对市政给排水工程中的长距离顶管施工技术进行分析具有重要意义。

参考文献

[1]于彪.顶管施工技术在市政给排水工程中的运用研究[J].绿色环保建材，2018

[2]刘晓.长距离顶管施工技术在市政给排水施工中的应用分析[J].科技创新导报，2017

[3]王姗姗.长距离顶管施工技术在市政给排水施工中的有效应用[J].装饰装修天地，2019