市政工程建设中顶管工程技术的应用

市政工程建设中顶管工程技术的应用

菅芳芳

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摘要：在进行市政管网建设过程中涉及众多工程内容，而在实际施工中往往需要采取更合理的施工技术，才能够确保整个施工工程的质量达到预期效果。顶管施工是一种常见的施工方式，在实际应用中凭借其优势在市政管网当中得到了广泛的应用。不仅能够极大程度上降低市政道路的开挖量，同时还能够解决施工用地，降低对施工区域周围环境的干扰。

关键词：市政工程；顶管施工技术；应用

引言

城市污水管道是保障城市生产和生活污水、雨水等顺利排放的关键设施，也是排水工程不可或缺的重要环节。由于市政道路排水工程中的污水管道需要深入地下，并且数量众多、结构复杂，因此施工难度非常大。近年来，随着城市工程建设的不断发展，顶管施工技术在市政道路排水工程污水管道中得到了广泛应用，这对于提高排水工程的施工水平和工程质量起到了积极作用。

1顶管技术施工优势

近年来，顶管技术在市政给排水工程中应用较为广泛，受到社会各界的广泛关注。顶管技术在施工过程中无需开展地面的大面积开挖，就能使其顺利穿过地下管线开展施工工作。相较于传统的管线施工，顶管技术的优势较为明显，主要体现在影响范围小、施工效率高以及噪声小，与此同时，顶管施工技术的局限性较小，并不受地质、水文等条件的影响。顶管技术由于是在地下开展工程施工，所以可以有效避免环境、恶劣天气等因素对市政给排水工程造成不利影响。顶管技术以点状、小面积施工为主，在降低施工对地表植物的破坏方面起到积极的作用，最大程度保护地表植被。该种技术的造价较低，无需开展大面积的开挖或拆迁，施工进度得到较大的保障。

2市政工程建设中顶管工程技术的应用

2.1沉井施工

沉井施工的步骤较多，不同项目所采取工艺往往有所不同，本项目中，设计方案针对沉井施工提出以下要求。（1）按照开挖边线开挖基坑。为控制沉井下沉高度并降低施工难度，设计人员将开挖深度定为2m，要求施工人员使用反铲开挖，同时根据现场情况设置集水坑、排水沟。（2）向基坑内回填适量中粗砂，使沉井更加稳定。（3）搭设临时脚手架，脚手架底部增设木垫板，木垫板以宽200mm、厚50mm为最佳[3]。对于脚手架高度超过5m的部分，应加装剪力撑，并保证剪力撑和地面的夹角为45°，这样可以使脚手架更加牢固。（4）下沉到设计高度后，尽快施作模板。本项目所使用模板由复合竹胶板制成，相邻模板之间装有直径为14mm的对拉螺栓。待绑扎钢筋工作完成后，按照设计方案所标注位置，安装洞口预埋套管。（5）基于湿沉法对沉井进行施工，待沉井降到设计标高，对其沉降情况进行观测，若8h内沉降值未超过10mm，则可以着手封底。对于地下水丰富的地区，如果条件允许，可以酌情搭设导管平台，本项目所布置导管均为250型钢管，实测漏斗方量在0.5m3左右，由于工作井、接收井规模不同，因此，井内布置的导管数量也不同，其中，工作井为2根，接收井则仅需要1根。

2.2工作坑施工

工作坑的施工内容包括工作井、接收井的具体施工。工作井和接收井的主要任务是开展顶管排水、出土以及运输，为现场的建筑物提供保护功能。较为常见的工作坑形状为矩形、圆形两种。工作井和接收井的结构材料为钢筋混凝土，其中，如果选择矩形工作坑的情况下，需要采用锚杆进行封闭式模框架的构建。在矩形四角位置设置相应的斜支撑，有助于提高工作坑的稳定性和可靠性。需要注意的是，后背墙应采用装配式工艺建造，在顶管技术应用过程中，该种建造方式能够节约材料、满足生态环保的要求。

2.3土压平衡处理

在进行长距离顶管施工过程中，结合施工现场地层施工条件，对土压平衡管理进行优化。理论上，长距离顶管施工的土压力应当为０．１ＭＰａ，在顶进时需要将土压力控制在０．１～０．１５ＭＰａ。针对土压力，可通过前仓压力表测量得到。在确定土压力后，对顶进速度以及螺旋出土机的转动速度进行调整，可选择长度为２０～３０ｍ的顶进距离作为试验段，在土仓内土压力和控制土压力保持平衡后，再开展顶管施工。在施工过程中还需要对地面变形情况进行监测，要求地面变形在－５．０～＋５．０ｍｍ范围。在进行顶管施工的过程中，还需要充分考虑到顶管机施加的压力，明确土体压力与顶进速度之间的关系和土体压力与螺旋挖掘机排出土量之间的关系。针对第一种关系，若螺旋输送装置排除的土体量为固定不变数值，则此时顶管施工顶进速度与土体压力之间呈现出正向相关的关系。为了确保对土体压力的平衡控制，需要将顶管顶进的速度控制在合理范围内。针对第二种关系，若顶管顶进的速度固定不变，则土体压力与螺旋输送装置排除的土量之间成反向相关关系。在进行初次顶管顶进时，需要进行反复测试，确定具体比例。在正常施工过程中，当排出的土壤量为土壤质量的９０％～１００％时，被认为是正常的排土量。为了能够进一步确定土壤的排放量是否为标准排放量，还需要结合施工现场的具体情况按照地面沉降量确定是否需要进一步增加土壤排放量或降低土壤排放量。针对本文城市东区污水管网建设项目，将其最大沉降量控制在±５ｍｍ范围内。结合施工现场实际情若施工地面出现隆起的情况，则应当适量增加土壤量；若施工地面出现沉降情况，则应当适量减少土壤量。只有在确保上述数据均在正常变化范围内的时候，才能够确保顶管的顺利顶进施工。在施工过程中还可选用具有土压平衡控制功能的顶管机辅助完成施工。

2.4穿墙顶进

机头穿墙施工过程中，为避免土体暴露时间过长，穿墙的速度保持在匀速、持续的状态，穿墙施工前在土体内注入一定的混凝土，该种方式有利于提升土层的稳定性和可靠性。防止穿墙力度较大而出现土体渗漏问题，穿墙效果不佳。当闷板墙体开启后应立即实施止水操作，进一步提高穿墙施工的质量和水平。顶进施工通常以手掘式顶进技术为主。在应用该种技术前，首先需要合理调整地下水位，使其与底部的距离保持在0.5m以上。地下水位调节完成后实施防水处理工作，防止地下水进入到顶管的管道中，对顶管施工质量产生不利影响。顶端施工的工具与土层接触后，以由上至下的顺序采取分层开挖的方式，当高度达到35~50cm之间时停止挖掘。其次，顶进施工过程中应严格依据先挖后顶的原则，少数的土层可以采取超挖的方式，将超挖量控制在10~15mm之间即可。需要注意的是，顶进时的管道下方区域不得超挖，防止对工程施工造成不良影响。

结语

目前，顶管施工在我国正处于起步阶段，实践经验有限，在施工过程中应当借鉴相关国家的施工经验，并根据我国的实际情况对技术进行改革与创新，在保证工程质量与进度的前提下，进一步降低施工的人力、物力，从而保证施工企业经济与社会效益双赢的局面。我国现代化城市的建设与顶管施工技术密切相关，有效解决了管道埋设中可能存在的管道破坏、管道堵塞等情况，也减弱了道路建设与构筑物之间的相互影响，提高了市政道路排水工程的稳定性。因此，需要不断完善市政道路排水工程施工技术，推动施工技术的发展，为城市化的发展提供技术支持。

参考文献

[1]杨龙.顶管技术在市政给排水施工中的有效应用[J].科技与创新,2022,204(12):179-181.

[2]刘汛.顶管技术在市政给排水施工中的有效应用研究[J].赤峰学院学报(自然科学版),2014,30(24):36-38.

[3]杜洪贞，焦子君，张芃，等.市政给排水施工中顶管技术的应用分析[J].价值工程，2021，40（25）：88-90.

[4]娄向阳.市政道路排水工程污水管顶管施工技术探析[J].建材与装饰，2022，18（12）：6-8.