浅谈曲线顶管技术在市政施工中的应用

浅谈曲线顶管技术在市政施工中的应用

许尚风

439004199006126013 广东省深圳市 518000 

摘要：城市地下空间施工方法主要是顶管施工，其具有智能掘进、远程控制、对地面活动影响小等特点。本文基于实际工程，优化顶管施工技术，降低其危险程度，提高项目效益。结果表明，经优化后，施工工艺简单，土体加固效果好，排水量小，施工速度快。

关键词：顶管；工作井；市政工程

引言：随着经济的发展，人们的环保意识日趋提升，友好型的施工方式越来越受推崇。而泥水平衡顶管技术作为友好型施工方式之一，被广泛应用于市政地下管网施工中。随着对城市地下管网设施（如：供排水、电力、燃气等管网）的运输能力需求的不断提高，需要大量的新建或改建现有的地下管网设施，因此本文探讨了曲线顶管技术在市政工程中的应用。

1.工程概况

某工程设计采用泥水平衡曲线顶管铺设DN2000mm预制砼电力管道长度约180m，管顶埋深为5m，施工穿越现有市政道路。工作井位于市政道路西侧山坡坡脚，接收井位于道路东侧的立交桥交汇处，场地空间狭小。沿道路两侧30m范围内均为建筑物，顶管施工区域地表高差在2m范围之内。施工区域内工程地质条件：地表以下2m以内以杂填层为主，多为建筑垃圾块体回填，质地松散且透水性好，局部为沉积砂层和卵砾石层。西侧山体坡脚位置可见基岩出露，下覆为中风化砂岩和强风化花岗岩，岩石硬度为15MPa～25MPa。施工区域内水文地质条件：地表以下6m可见地下水。

2.顶管施工阶段

顶管施工阶段主要包含：顶进纠偏和测量控制技术、注浆减阻技术、泥浆循环回收技术。

2.1顶进纠偏和测量控制技术

曲线顶管纠偏主要依靠顶管机头内的纠偏油缸来实现。通过改变掘进机位置管节交接以及管节长度来实现纠偏导向。管节间纠偏是通过设置木垫圈方式，实时跟进纠偏，保证掘进机头的纠偏效果。本工程顶进轨迹分为：直线段（133.8m），缓和过渡段（16.8m）及曲线段（39.4m）。根据场地条件和选用设备的性能参数，计算出本工程拟采用的曲率半径R为200m，并且掘进机头的最大纠偏角度为3°。因此由直线段进入缓和过渡段和圆曲线段后，需不断变化管节长度以及采取纠偏导向才能按照设计轨迹顶进。在实施曲线顶管过程中对顶管导向的测量控制是一项复杂而又关键的技术。通过第一测站P1对照目标点Q的坐标进行曲线顶进方向的控制。上述测量控制方法优点是测量直接成本较低，并且基本能够满足工程的精度要求，缺点是在顶管施工过程中需要不断复测监测，工作量很大且操作时间，使得施工中停顿过多，容易引起顶进力的增大，增加施工难度。

2.2注浆减阻技术

顶管工程中顶进力的大小直接影响着沉井施工、顶进设备的选择以及工程成败。地层摩阻力以及管道曲线顶进所增加的顶进力直接影响到实际顶进力的大小。因此在顶进过程中我们通过采用合理的注浆减阻技术，能有效降低地层摩阻力以及管道曲线顶进所增加的顶进力，同时通过设计中继站传递总顶进力，以较小顶进力实现顺利顶进。因此，在曲线顶管中进行注浆减阻是有效减少顶进力，降低工程风险的关键措施。通常采用注浆减阻后顶力可减少到原来的1/4～1/3。

2.3泥浆循环技术

泥浆在泥水平衡顶管中被称为“血液”，主要功能为：①软化润滑掘进面地层，冷却切削刀具；②输送排除渣土；③平衡地层压力。鉴于泥浆具有如此的功用，因此对泥浆的回收处理和循环利用将有效降低工程的直接成本，同时也能有效减少废弃泥浆运输对周边环境的影响。本工程中采用了全自动化泥浆处理回收装置，高效、迅速的循环处理泥浆为工程提供了很好的保障并解决了市区施工泥浆污染的难题。分离出来的渣土再通过卡车运输到郊区指定位置，有效解决了液体泥浆运输不便的难题，同时也减少了泥浆弃置的数量，保护了环境。

3.顶管施工管理措施

3.1合理选择材料，控制材料质量

控制材料整体质量，是施工中非常重要的一个环节，也是施工中需要重点关注的内容。因此，为确保顶管施工质量，为后续其他施工提供支持，需做好材料的管控工作。与给排水工程中管材要求不同的是顶管施工中对管材的要求主要在承受压力方面，要求管材具备较高的强度。选择管材时需保证选材的专业性，要在专业渠道进行选材，还需保证选材人员的专业能力和素质，尽量选择高性价比、专业的顶管管道材料。需按照成本控制实际要求及施工企业自身实力情况进行选材，技术人员、施工人员、成本控制人员尽量共同参与材料选择工作。确保材料在满足施工要求的同时最大化满足工程成本控制要求，进而为获得更好的施工效果提供支持。

3.2完善施工技术，提升施工效率

随着现代化施工技术快速发展，各种各样的全新顶管技术开始出现在施工中，为提升给排水施工质量、效率奠定了良好的基础。因此，实际施工中，要真正保证施工质量、提升施工的整体效率，也需重点关注新技术的有效应用，合理融入新技术、新手段，为高效完成给排水整体施工提供支持。在工程管道的铺设方面，可以引进先进的地下人行通道管棚式施工、涵顶进等相关技术。尤其是当前比较常见的顶管截面，大部分都为圆形，今后需要采用矩形、圆拱形或者多边形等。当前土压式、泥水加压式等是比较常用的几种方法，但是随着社会的不断发展，这些技术必然会出现与实际施工要求、城市给排水施工要求不相符的情况。针对这种情况，需注重对新施工方式的应用，如管套式、气泡式等，对施工方式进行有效创新，促进顶管技术施工水平的不断提升。随着高精度、长距离测量技术快速发展，通风系统也得到了持续优化，今后可以加强对注浆减摩擦技术、中继间技术的有效利用。同时，需合理利用刀盘切削系统、排渣系统、推进系统等，完善技术应用，保证顶进距离达到较高水平，进而全面提升顶管施工效率。

3.3及时更新设备，引进全新技术

当前国内生产的专业顶管设备在技术方面还存在比较明显的欠缺，功能方面还不够健全，严重影响了顶管施工的有效开展。因此，为了提升该工程整体质量，需在准确分析当前施工设备、施工技术现状的基础上，明确需要改进的内容，通过不断提升设备整体质量，完善设备功能，提升技术水平。参与市政施工的企业，在条件允许的情况下，要积极引进国外具备良好性能、高水平的设备。在引进设备后，要选择相对典型、工程量较大的工程项目实施作业，对设备的整体效果、性能等进行了解。有效应用媒体展开宣传，提升高新设备对顶管工程的实际影响力，为其他施工企业更加积极地引进全新设备提供引导，确保施工质量得到有效提升。施工企业也可以外派具备良好专业素养的施工人员和管理人员，外出参与进修和学习，及时了解和学习新技术，并且将其应用在实际的施工中。这样不仅能够建设一支更加专业的顶管施工队伍，还可以为获得高质量的施工效果提供一定支持。

4.结语

顶管施工是一项比较复杂的力学工程，将该项技术应用在实际给排水施工中，能够有效缩短工期，节约大量成本，并且由于顶管技术自身的特点，不需对地面进行挖掘，对人们正常生活、城市运转等造成的影响非常小，是非常值得广泛应用的一项技术。因此，当前需通过合理处理障碍物、保证顶进按照计划进行、规范进出洞等措施，更好地将顶管技术应用在实际施工中。以此来获得更多的实践经验，为该项技术更好地发挥作用提供支持，进而为市政给排水施工的整体质量提供基础保障。

5.参考文献

［1］方阳.谈顶管技术在市政给排水管道施工中的应用［J］.中国设备工程，2021（4）：210-211.

［2］闫增智，孙保友.市政给排水施工中长距离顶管施工技术［J］.砖瓦世界，2021（3）：208.

［3］孙嘉沛，张妮.市政给排水施工中顶管技术的应用与分析［J］.砖瓦世界，2021（7）：63.