曲线顶管施工在市政工程中运用研究

曲线顶管施工在市政工程中运用研究

杨亚力

桐城市市政工程有限公司 安徽 桐城 231400

摘要：在市政给排水工程项目中，曲线顶管施工工艺的技术前景广阔，具有深远影响。本文在对曲线顶管施工技术进行分析之后，结合工程案例，详细阐述了曲线顶管的施工技术，并对其关键技术措施进行分析，希望为提高曲线顶管施工能力、保证市政工程顺利进行奠定基础。

关键词：曲线顶管；市政工程；管道施工

前言：目前城市井下作业的工程项目越来越普遍，与地面施工相比，给排水管道的施工难度大，容易出现质量问题。随着现代施工技术的不断完善与发展，市政工程的施工水平不断提升，很多新技术出现并实现了有效推广，而曲线顶管施工技术则是其中的代表，在给排水系统施工中发挥着重要作用，值得重视。

1.曲线顶管技术分析

在常规的顶管施工中（尤其是长距离顶管施工），受到地面建筑物、地质条件差异、原有地下构筑物拥挤等因素影响，技术人员会通过更改管道的行进路线来实现顶管施工，最终将管道的行进路线调整为曲线，这就是曲线顶管施工^[1]。从现有市政工程项目的施工经验可以发现，曲线顶管施工主要可以分为三种类型，具体包括：（1）顶管沿着“S”形顶进；（2）顶管在水平面上沿着曲线的方式顶进；（3）顶管在垂直面上做曲线顶进。总体而言，在市政工程项目中顶管管线可以根据具体工况来调整方向。

2.曲线顶管施工技术研究

2.1工程项目简介

在桐城市某市政给排水道路施工中，该污水管道主要沿着道路修建，沿线建筑物数量密集，地下管线的分布复杂。针对这一实际情况，案例工程项目决定采用曲线顶管施工工艺。

2.2曲线顶管设备的选择

曲线顶管施工的难度较高，因此合理选择施工设备成为提高工艺水平的关键。而根据现有曲线顶管施工的经验可知，设备的选型与地质特征存在相关性，案例工程项目中所穿越的土层均为灰色淤泥质黏土层，具有土体软弱的特征，因此该项目中选择了容易控制沉降量的全封闭大刀盘顶管掘进设备，同时根据工程实际情况以及对曲线顶管的技术要求，在设备顶端设置了纠偏系统，在机头位置对弯曲弧度进行导向后，确保后续导管施工顺利进行^[2]。

为满足施工要求，在设计纠偏系统中应关注以下要求：（1）为满足本次工程项目要求，在设备纠偏系统设计中所设定的纠偏油缸总推力达到了6800kN，因此选择8台D=200mm的双作用油缸，每组2台的配置方法可以完全满足本工程施工要求。（2）在机头最大纠偏角度设置中，曲线顶管施工纠偏的基本原则是多测量、勤纠正、微纠正，若数值过大则会增加后续难度，因此根据既往的工作经验，确定机头纠偏的最大角度为2°。

2.3成品管的选择

目前在曲线顶管施工中常见的管材主要分为T型钢套接口管、企口管以及F型钢套接口三种类型，在对工况进行考察后，最终选择了F型成品管，该装置的管节接缝的几何关系如公式（1）所示。

公式（1）

在公式（1）中， 为相邻两管节之间的转角水平，单位为“°”；L代表管道的长度，单位为“m”；R为曲线半径；x为管外壁的缝隙差；D为管外径。

在施工过程中为缺陷曲线段管材的密封效果，避免地下水等物质渗入，在案例项目中将伸出部分从最初的14cm调整至18cm，有效解决了上述问题。

2.4曲线顶管的施工过程

2.4.1准备工作

根据案例工程项目的经验，曲线顶管施工的准备工作包括：起重设备就位→顶管设备入场→设置洞口止水装置→轴线放样→机坑导轨、主顶油缸组成及测量安装就位等步骤，在根据施工要求搭设操作平台后，检查各种原材料的准备情况，确定满意后即可进行曲线顶管施工。

2.4.2顶进施工

在顶进施工过程中需有效凿除混凝土，并割除施工现场的钢筋等材料，打开洞门后机头开始顶入洞口下设备段。之后转接电缆、油管以及水泥管再进行顶进。当油缸顶进到位后，即可拆除电缆以及水泥管，此时第一节管段下井，设备段与第一节混凝土管段合拢，之后接通电缆以及水泥管继续顶进施工。整个施工环节需重复上述施工过程，当达到设定的长度之后，下中继环并进行设备调试。整个施工过程中需要对顶进轴线进行2次以上的测量，并纠正顶进的方向，同时测量机头前方10m与后方20m的地面沉降情况，针对异常情况确保施工人员能够及时制定应对措施，有效控制顶进施工的沉降问题。在施工期间从机头后设备段设置压浆孔确保能够持续向管壁注入触变泥浆；在顶进施工过程中做中间补浆以及定点压浆，这样有助于减少顶进过程中所产生的管外壁阻力，进而填充土的孔隙，维持整个结构的稳定性。

而在曲线段顶进中，当管线进入到曲线段后可通过机头纠偏油缸的机头一侧做“伸展”由此形成曲线。从施工效果来看，通过这种伸展所形成的曲线具有稳定性高的优点，但是为了避免出现后续接口张开量不均匀问题，技术人员应确保每个管节的张开量均匀，因此可通过千斤顶对每个张开量进行调整；当达到设定的张开量后，可借助特定厚木垫镶嵌在开口位置确保张开量恒定，不会出现变形等问题。

2.4.3出洞与后期收尾

在接收导轨就位后，增设洞口止水装置并对机头偏差数据进行检测；进行井位复测，打开洞门后做机头进洞并吊运；清理管道内，做好混凝土管与洞口井壁连接处理等。

3.曲线顶管施工的关键技术措施

3.1布置中继环

在曲线顶管施工中，当计算顶力达到工作井设计最大承受力的60%时，为确保施工安全，则需要在结构中设置中继环，并且在顶进环节当顶力达到工作井设计顶力的70%左右时需开启中继环。结合案例市政工程项目的经验，发现该工程的相关路段均为小曲率的曲线顶管，也有部分道路为采用了长距离曲线顶管的方法，因此在施工中针对这几处曲线顶管均需要设置中继环，其详细的数据资料如表1所示。

表1 布置中继环的数据资料

3.2曲线顶进轨迹控制

与常规的顶进控制相比，曲线顶进轨迹控制的难度更高，因此为解决这一问题，该项目中引入了雄鹰顶进自动测量引导系统，该系统的主要优势就是可以对机头的运动变化情况进行跟踪测量，改变了传统纠偏工艺中需要进行人工纠偏的方法，避免盲目顶进，有助于提高顶进施工质量。

除此之外，该项目中除了引入测量引导系统之外，还设置了一套纠偏技术，通过将前三节管道设置为具纠偏能力的特殊管道，其设计方法为：通过在普通管道的尾部位置预留油槽管，并放置液压油压缸，这种方法可以保证顶管在进入曲线段时能够启动机头的装置实现纠偏。同时调整松木垫的厚度，使其形成整体弯曲弧度。

结束语：在市政工程项目中，曲线顶管施工工艺越来越常见，本文所介绍的工程项目所使用的曲线顶管施工技术具有技术可行性，该采用上述施工方法后能够充分满足复杂工况下的曲线顶管施工要求，其技术成熟、施工质量满意，是一种有效的顶进施工方法，值得推广。

参考文献：

[1]胡强.曲线顶管施工管节接口形式比选与优化[J].黑龙江交通科技,2021,44(09):51-52+54.

[2]陈思明.曲线顶管施工在市政给排水工程中的应用价值分析[J].四川水泥,2021(09):77-78.作者简介：姓名：杨亚力（1987-03-25-）；性别：男，民族：汉，籍贯：安徽省桐城人，学历：大专；现有职称：助理工程师；研究方向：市政工程