探析市政工程建设中顶管工程技术的应用——以高行镇行南路（莱阳路—行南路）改建工程为例

探析市政工程建设中顶管工程技术的应用——以高行镇行南路（莱阳路—行南路）改建工程为例

唐燕

上海南汇建工集团坦直建筑有限公司

摘要：市政工程在城市的建设中属于基础建设工程，和人们的幸福生活息息相关。在如今在新时代背景之下，城市的排水设施之中，顶管工程因为成本较低，并且具有较强的转变能力，成为现在排水设施之中的最主要技术，被广泛的应用在市政工程建设中。基于此，本文就根据顶管工程技术所面临的主要问题出发，探讨如何在市政工程建设之中将顶管工程落实到位，发挥出顶管工程的最大价值，并且以高行镇行南路改革工程项目为具体案例开始探讨，为后续的研究提供一定的理论基础。

关键词：市政工程；顶管工程技术；顶管施工；技术应用

随着我国社会经济的不停发展，科技技术的力量也开始逐年更新，市政工程顶管技术能够促使城市的市政工程更加健康的发展，因为企业独特的技术，所以对社会的发展有着决定性的影响，城市之中的人们正常的生活和生产其实就是日常的生活服务管理和日常管理方式，顶管工程技术就是应用在人们周围的一种工程技术，能够保障人们的正常生活。现在我国的管道行业发展迅速，地下管道建设众多，随之想要再进行管道建设就会增添难度。针对现在这种状况，施工单位必须要全面的考虑在施工过程中可能会面临的相关阻碍，着重开展顶管工程技术研究，保障城市的正常发展，从而促使城市的建筑行业得以蓬勃向上。

1.顶管工程技术的概述

顶管施工其实也可以看做是盾构施工的一种扩展。顶管技术使用过程中不需要采取开挖施工技术，能够用少挖或者不挖的方式开展管线施工，同时顶管施工也可以越过河流和湖泊穿过公路和铁路，实现了一定程度的跨区域施工。相较于以往的开槽埋管技术，顶管施工缩小了施工的面积，同时也能够有针对性的进行开挖，不会影响到城市的正常交通，也不会为周围的环境带来过大的负担，除此之外也不会涉及到征地拆迁的问题，所以投入的成本比较小；可是也有一定的缺点，就比如在软土层进行施工时，可能会因为软土层的地质结构产生较大的误差，出现管道下沉的现象。

一般来说，在市政工程建设中，应用到顶管施工时主要是有以下及各方面。

第一，城市之中的污水管道铺设，一般来说铺设的管道直径要大于DN600mm，因为施工现场的限制，所以不能采用开槽埋管的方式进行施工，并且管道周围不能有任何的建筑物。

第二，城市架空管线，遇到交通干线和地铁以及湖泊都要转到地下。

第三，老城区在进行改善的过程中，一般由于管道交叉过多或者地下情况不够明了，无法进行管道施工。

在进行市政工程建设的过程中，顶管技术的融入可以最大程度的减少对于城市的损伤，并且让市政工程的建设变得更加简洁可行，减少对于城市的影响，促使城市的地面活动可以适当的缩小范围，保障施工的正常运行。非开挖顶管技术就是可以不采取开挖地面的方式，也能够减少对于管道上面储存的影响，不会让管道产生断差变形，这样可以最大程度的延长管道的使用时间，相比于开挖能够更加保护管道。

2.顶管工程技术在市政工程建设中的主要问题

①在顶管顶进的过程之中，因为受力出现偏移，所以导致砼在外力的作用之下出现裂缝，最终损坏。在进行顶管顶进时，需要克服水平摩擦力的作用，在千斤顶的作用下，混凝土长期处于受到压力的状态，一般来说混凝土的标号规定要大于c40，轴心受力的情况之下，要保持混凝土具有足够的抗压强度，才能促使整体工程的顺利进展，可是有一些单位在施工的过程中缺乏相关设备，没有足够的施工经验，施工技术的不成熟也会导致顶管在移动的过程中出现偏心受力的状况，导致混凝土受到抗拉和抗剪的作用，偏心受力可以削弱在顶管前进过程中抗压为主的作用力。

②摩擦力差距过大，受力不均匀。在施工时如果因为土质的不均匀或者因为其他障碍物而导致摩擦系数有较大的出入，不能平均摩擦力，就会让顶管在顶进的过程之中出现错位的状况，导致整体管体处于偏心受力的状态，砼在外力的作用下被拉开，拉裂之后一般是契形状。

③在管子之间设置接触压块这一步骤被省略或者利用的压块儿厚度太薄，导致不符合要求，连接不够紧实。因为混凝土材质偏脆，所以在顶管过程之中，如果成口和插口的接触面没有弹性，而直接接触到了垫块儿，就会导致两端产生一定的误差，无法完全的闭合在一起，不能均匀的传送力，砼会因为局部受到过大的压力而发生损毁，所以管子的大小并不重要，最重要的是在接触面设置好一定厚度的压块儿，并且橡胶垫不能够太薄，否则容易引起误差，一般利用到12mm左右厚度的为好。橡胶垫一般要使用连续的，如果出现断口的状况，可能会缺失保险的作用。

④混凝土没有压紧，出现空洞，特别是在端口左右。在顶管的过程之中，使用离心工艺时，由于两边容易出现漏浆的状况，会导致端口形成麻面或蜂窝，也可能会因为管子的局部混凝土没有滚动压实，导致混凝土不够夯实，出现了蜂窝。如果混凝土之中出现了蜂窝，而且没有得到及时的处理，就会导致在顶管过程中出现因为混凝土强度不够而偏移的问题，两端的混凝土因为直接受力，所以更容易发生意外状况。

3.顶管工程技术在市政工程建设中的应用措施

3.1严格执行顶管施工序

①顶管穿墙:在开始施工时，穿墙面板要从始至终的进行，确保整体施工能够充分利用到顶管掘进机的作用。而且要利用到强度低，密食性较强的水泥粘土把缝隙进行填充，从而完成强阻水的作用。为了确保水板环的拉伸性能得到保障，所以要用一定的止水法兰施加压力，从而能够让穿墙所导致的给水管腐蚀催化作用能够消失。

②顶管出洞:这是顶管工程过程最核心的环节，也是相当重要的利用顶管出动位置去调整管道的方向，使用工具管把底部的支撑装置设置稳妥，一般位于井壁下部，从而能够让排水管的作用发挥到最大。

③注浆减阻:在进行顶管纠偏工作时，要充分的利用到千斤顶的重量。因为在管道铺设过程中可能会有一部分的误差，所以首先要纠正偏差较大的一部分，然后开始慢慢调整管道的位置，确保整体施工的质量。

3.2规范施工操作

等到工作井之内所有的工作完毕之后才可以进行顶进工作，同时要严格把控前方的距离，防止出现超挖和扩挖的现象。

在管道点进时要按照先挖后顶、随挖随顶、顶前测量和顶后复测的原则进行。始终把管道顶进过程和检测过程落实到位，同步进行，把第一节的管子接到导轨之上之后，要测量管子的中线和后端的高层符合标准之后才可开始顶进工程。

测量次数:在第一节管子顶进之后要及时纠正偏差，每次前进20~30cm之后，要及时对中心线和高程进行测量。

中线测量:按照工作坑之内设置的管位中心装去挂中心线。

高程测量:利用水准仪进行测量，在工作坑之内要设置固定的水准点，才能开始下一步的测量工作。

3.3综合考虑施工条件

非开挖挤压式顶管工艺对于淤泥这土层敷设重力流的排水管道和大口径压力管道有非常实用的价值，能够一定程度的节约成本，缩短施工周期，但是这种施工方法也存在着一定的缺点，要求覆土厚度较深、并且土质是软塑、流速粘性土、不会有较大的阻力等多种要求。在施工时一定要综合考虑，比如：顶管管外的摩擦力影响因素

；顶进过程中停止时间过长，重新启动顶力会增大；预先计算工具管迎面阻力和管道摩阻力，管材线路在顶进过程中不断出现偏差，校正过多，因阻力增加也会使顶力增大。

4.案例分析

4.1工程概况

工程名称：高行镇行南路（莱阳路—行南路）改建工程

工程内容：项目西起莱阳路，东至行南路，规划道路红线宽20米，全长约310米。本次项目建设主要有对道路工程局部的改造、雨污水排管工程局部改建和绿化、照明和信号灯以及交通标志线等其他工程。

4.2施工难点

（1）根据本次项目的地质情况，可以决定市政管线工程所采用的施工手段，过程之中利用到了大开挖管线施工时，首先要对基础管道进行清理，在进行沟槽开挖时要设置一定的支撑护桩，如果有夹砂层还需要辅助井点降水，如果在施工过程中没有做好充足的准备，导致出现沟槽坍塌和涌土的现象，不仅会对土壤成分造成威胁，而且严重影响了市政工程建设的质量。

（2）因为本次管道的基础施工，所以会让晾槽的时间太长，地下水过多和降雨都会对基础管道施工有一定的影响，因为环境的不确定因素，所以在管线埋设过程中会有许多的隐患；有些大口径管道和埋设深度大管道的基层开挖，哪怕是进行了预防基础处理设置了支撑措施等等，依然会有众多的不可控危险发生，所以这些技术都是在万不可行的条件之下才能投入使用；在如此情境之下，利用非开挖顶管技术，可以让本地区的市政工程建设更加平稳的运行。

4.3工程应用情况

　顶管工程之中如何计算顶力是必不可少的，首先要保障施工过程的安全度，而且要有效的控制顶力。从多年以来顶管工程的顶力测量结果以及相关的理论研究公式，总结出适应于本地区顶力计算的公式:

P=P1+P2（适合于淤泥质土层中挤压顶进施工）

P1=αCu（-6.9lgβ/100+π/3）

P1——迎面阻力（kN）

α——顶进过程中，土黏聚力的下降值，取1～0.45

Cu——土的黏聚力（kPa）

β——进土开口率

P2=fsL

P2——管周摩阻力（kN）

fs——管周摩阻，取3.5～7.0kN/M2

L——一次顶进的距离

（1）根据上面的计算可以得到结果，顶进一次的长度要小于90m；按照计算出的顶力进行井的设计。

（2）工作井和接收井的尺寸一般都比机械顶管的尺寸要小，这主要是因为挤压式顶管工艺所利用到的顶头和设备的尺寸都比较短。

（3）靠近顶头的工具管的开口率，想要得到控制，就必须要顶管迎面的阻力处于主动土压力和被动土压力之间，这样能够保障地质的稳定性；排土率能够决定开口率，一般来说排土率要控制在90%到百分之百之间，可以认为顶头的工具管开口率要达到20%~30%，才能让建筑物不遭到破坏。

（4）在工程建设的过程中，要对现场的顶力进行测试，测试结果为1012.6KN，顶力为1830.8KN，安全系数为1.8，表示较为安全。

（5）管线的高程控制和轴线偏差要严格把控，满足相关标准。

（6）确保建筑质量的基础之上，要根据已经完成过的工程资料进行统计，非开挖挤压式顶管工艺的单位造价一般是机械顶管工艺的一半左右；和普通的大开挖施工比起来，会花费过多的费用，但是整体造价差别不多，因为有部分工程比较经济。

5.结语

综上所述，在开展市政工程过程之中，施工时可能会面临着众多的不可控因素，各种各样的外在环境影响都会导致施工的质量和速度造成变化。所以在进行顶管施工过程中可能会面临着诸多的难题，为了能够保障施工的质量，同时确保人员的安全，促进我国的市政工程进展，实现技术的创新是非常重要的，能够促使我国的社会发展更加稳定。

参考文献：

[1]赵文斌.市政工程建设中顶管工程技术的应用研究[J].中华建设,2022(08):133-135.

[2]敖军.市政工程建设中顶管工程技术的实践探析[J].中华建设,2022(06):99-101.

[3]祝孟春.市政工程建设中顶管工程技术的应用[J].居舍,2021(33):75-77.

[4]路恒泰.市政工程建设中顶管工程技术的应用要点及质量控制方法[J].居舍,2021(07):80-81+116.

[5]马任查.市政工程建设中顶管工程技术的应用[J].绿色环保建材,2020(08):120-121.

[6]詹跃明.市政工程建设中顶管施工技术的应用[J].科技风,2020(11):146.