顶管技术在市政排水中的应用探讨

顶管技术在市政排水中的应用探讨

吕军

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摘要：随着科技的不断进步，传统施工技术以人工开挖为主，存在顶管速度较慢、施工风险较高、劳动强度大等问题，容易造成地面下沉，工作效率低，适用于无地下水或少量地下水、孔壁不易坍塌的土层和风化软岩层。顶管技术施工效率高、风险低，在保障工程进度的同时，不易出现塌方、流沙、透水等安全事故，能够很好地保护施工人员的人身安全。因此，为了减少对周边建筑物和既有交通的影响，顶管技术在市政排水管道快速施工中越来越受到广泛应用。

关键词：顶管技术；市政排水；应用探讨

引言

顶管施工技术作为市政管道工程非开挖施工技术之一，具有对地面活动影响小、不破坏地面建筑物、施工周期短、安全性好、施工噪声小及综合成本低的优点，在市政管网、地下人行通道、穿越铁路、公路及河流的通道等工程中有着广泛的应用。近年来，随着中国城镇化建设的快速推进，顶管法施工技术得到了长足发展。但顶管法施工难度大、危险性高、控制要点多，因此，在施工时应做好各项控制工作。这项技术的基本原理是利用主推油筒、管道之间和中继间产生的推力，让工具管或挖掘机能够平稳地通过工作坑的土层，推进到接收坑并进行吊装。在此过程中，紧随在工具管或挖掘机后面的管道将被安装在两个坑之间。

1顶管施工技术施工流程

1.1运输和吊装管材

在建设过程中，所有建筑管材都需要被搬运至工地。一旦这些管材达到工地，就用运输车的起重机将它们卸下，置于管道堆放区。对管材进行的分类和规格化堆放需要有序且均匀，设立滚杆和槽钢以防止管材滚落也是必要的。值得强调的是，为了工作方便，管道堆放区最好设在工地旁边。在正式破土动工前，需要对所使用的管材开展质量检测，保证不符合相关要求的管材不被使用。

1.2土方开挖

土方挖掘时，根据现场实际情况，人工与机械协调配合是现场主要使用的方法，在开挖土方时，要架设顶管坑的支撑系统，以确保挖掘过程的安全性。首要步骤是进行切割，包括顶部坑道和连接井口的切割，切割完成后，由施工人员开展后续工作。为了保证开槽施工的高品质，需要进行质量检验。根据实地环境，科学且合理地对待回填土和软土等不同的路段。在常规操作中，需要把焊探设定在检查井的地方，让深度保持在1.5m，在此条件下，就能精准地记录完成的材料。

1.3土方回填

在执行土方回填之前，需要先进行沟槽内建筑物的质量检查，确保其达到规定的标准，然后才可以进行下一步的土方回填。同时，要对回填土进行测试，证实其水分含量和最大干重密度是否达到施工规定。此外，也需要将顶管坑和连接处附近的杂物、垃圾等清理干净。开展回填土方的时候，应该使用运输土至别处和人为加土的方法，控制回填深度，通常每一层厚度不会超过25cm，并进行压实，以防止顶管坑和连接坑下沉，确保压实度符合要求。

2施工工艺

2.1工作井和接收井施工

顶管工作井、接收井需要现场浇筑，通常采用机械下沉的方法，分两次浇筑，浇筑过程中严禁预留垂直施工缝。施工时，必须使水位低于刃脚底部，并通过开挖集水坑，实现集中排水。按照设计平面图，确定沉井中心点和井体四周控制点。基坑底部由开放式沉井的平面大小确定，其4个角边比开放式沉井结构的周围各宽1m。沉井平台位于原始地面2m以下，根据基坑底部的周缘尺寸，以1:1倾斜于地基高度，其可以用来立模板，绑扎钢筋。沉井基坑通常由大型挖机挖掘，小型挖机配合人工平整，井内基底四周做排水沟，并在其中一角施做集水坑，集水坑尺寸为50cm×50cm×80cm，及时抽排水保证井内水位低于刃脚。同时沿着混凝土垫层周围进行整平，保证地基承载力符合相关要求（不足时需进行换填处理和应力验算），以保障下一步施工工序有足够的施工空间及平台条件。

2.2挖土顶进过程

项目顶管挖土主要采用人工挖土，开挖及时配合顶进操作，以便将顶力限制在较小的范围内。挖土前，先将刃口部分切入土体中，然后自上而下分层开挖。挖土时严格控制开挖范围，严防正面坍方，要保持管底壁与土基表面吻合，也可预留1cm厚土层，在管道顶进过程中切去。管端上方及管底135°范围内严禁超挖，不得扰动管底下方的地基土，防止管端下沉。开挖时，若遇到风化岩，人工无法直接开挖时，可采用风镐破碎岩石或水钻取芯方法进行开挖。挖出的土要及时外运，采用自制四轮运输拖车将管道内挖出的土运输至工作坑，然后装入料斗用吊车提升至地面。吊管。针对现场实际情况，本项目吊管采用吊车为主、人工配合的方式进行。管道两头用尼龙吊带拴好后，用25t汽车吊吊入工作坑内。管道起吊时应缓慢平稳，操作人员用麻绳进行牵引，保持管道处于水平状态，管道不可来回晃动。管节下放时应低速轻放。当管道距离导轨小于50cm时，操作人员近前进行作业，手扶管道将其平稳放置在导轨上。

2.3高压旋喷桩注浆顶管施工

在进行人工挖掘顶管的操作过程中，当遇到质地较差的土壤时，主要搭配使用高压旋喷桩注浆施工方法。这一方法的应用广泛，简单易操作，且绿色环保，无任何污染。在实施高压旋喷桩的预处理过程时，主要是利用旋喷桩的高压旋转喷射特点，将注浆喷到土壤里，将注浆与土壤混合后硬化，形成的旋喷桩强度高且稳定性强，与周围土壤共同组建合成地基，使得土壤的力学性质得到显著改善。在下一次使用这一施工方法时，应该选择合适的注浆，通常要选用流动性强、可注性好和可以调整固化时间的注浆，如常用的有混凝土、水泥-聚丁烯酰胺浆料、水泥-膨润土材料等。在这次工程建设中，选用了原料配比恰当的浆液，其主要由两种原材料组成，即普通硅酸盐水泥和粉煤灰，并按照一比一的施工水灰比进行了配比。在处置泥浆或沙土层的情况下，高压螺旋喷射桩技术是一种可选的方法，并且可在管线轴线周边安排该喷射桩。

2.4出井

1）在挖掘过程中，通过向泥浆槽注入泥浆水来实现受力均衡，并将其与机器切割的泥土混合，最后使用排泥管排出。2）将贮泥盒放在工作井四周，并对其进行二次沉淀。经沉淀处理后，进行回用，沉泥经泥罐运输车运往指定的卸料点。3）膨润土泥浆的注压替换。顶力控制的重点是减小顶板的阻力，其中最有效的办法是向井筒内注浆。在管道外壁和土壤间形成了一个环形的泥浆润滑套筒，将原有的干式摩擦状态转变为液式摩擦。因此，在一定程度上降低了钻头的阻力。为此，应采取以下措施：①在管道施工时，按照设计要求埋设灌浆孔，并且每个灌浆孔内都应安装一个止回阀，其主要作用是在注浆压力不足时，避免泥浆倒流至管道外壁上。②压浆法。在顶入第一节管节的同时，可以将正面土压力调节到最优值；为防止触变性泥浆套筒在停止注入后迅速下降，在工作井筒中安装了止回阀。对浆液的压注，是在顶管机、管接头、中继站等处进行不间断的灌浆。

结语

顶管法施工对于难以进行明挖施工的管道敷设具有重要的价值。应用顶管法技术，在施工前，应做好地质勘测、资料查询、测量计算、图纸与方案审查等工作，避免后续施工对既有建筑物及管道造成破坏；在施工中，应严格按照设计文件、施工方案及相关规范要求进行施工，勤测量，早纠偏。根据不同的现场状况，适时调整施工工艺与参数进行顶进与纠偏，以保证顶管项目施工的顺利进行。

参考文献

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