市政给排水施工中微型顶管施工技术探析

市政给排水施工中微型顶管施工技术探析

赵生刚

云南自由贸易试验区昆明片区项目管理咨询有限公司

摘要：市政给排水工程是城市基础设施的重要组成部分，直接关系到城市居民的日常生活质量和城市运行效率，随着城市化进程的加速，传统的给排水管道施工方法已难以满足现代城市建设的需要，特别是在城市中心区域和复杂地质条件下，施工难度大、影响范围广等问题日益凸显。微型顶管施工技术作为一种非开挖施工方法，以其施工效率高、环境影响小、施工灵活等优势，在市政给排水施工中得到广泛应用。本文将对微型顶管施工技术在市政给排水施工中的应用进行探析，以期为相关工程实践提供参考。

关键词：市政给排水；施工；微型顶管

一、微型顶管施工技术概述

（一）工艺原理

微型顶管施工技术是一种创新的非开挖施工方法，它可巧妙地利用顶管机头在管道内部进行挖掘作业，同时顶进新管道，在不破坏地表的情况下完成管道铺设。该技术的核心在于顶进原理，施工人员借助液压千斤顶等顶进设备，可产生强大的顶推力，将管道逐步顶入土层中，通过精确控制顶进速度和顶推力，可实现管道的平稳铺设，避免对周围土层、地下管线造成破坏[1]。在施工中，机头通过旋转切削、冲击破碎等方式，可将挖掘出的土方经由管道内的运输系统（如泥浆管道或螺旋输送器等）运出，这一过程中，需确保挖掘效率与顶进速度匹配。

为了提升管道铺设精度，微型顶管施工技术还采用了导向原理，借助导向系统（如激光导向仪、陀螺仪等），可实时监测顶管机头的位置和姿态，确保挖掘过程按照预定轨迹进行。

（二）适用条件

（1）地质条件：微型顶管施工技术适用于软土、砂土、黏土等地质条件较好的区域，这些土层具有较好的可塑性,、稳定性，对于硬岩、卵石层等复杂地质条件，需采取特殊措施，如使用硬质合金刀具，以确保施工顺利进行。

（2）管道直径：微型顶管施工技术一般适用于DN300～DN2000的管道施工，这一范围内的管道直径既能满足市政给排水系统的需求，又能确保顶管机头顺利挖掘、管道平稳顶进，对于小管径管道的铺设，微型顶管施工技术具有更高的效率。

（3）施工环境：微型顶管施工技术适用于城市中心区域、交通繁忙地段、地下管线复杂等施工环境受限的区域，在这些区域中,传统的开挖施工方法难以实施，而微型顶管施工技术则能在不破坏地表、地下管线的情况下进行管道铺设，大大提高施工效率和安全性。

二、市政给排水施工中微型顶管施工技术分析

（一）确定施工方法

在确定施工方法时，需重点考虑管道直径的影响，对于小管径管道，如300mm~400mm管道，由于其直径较小，顶进过程中的摩擦阻力和顶进力相对较小，可采用改良地箭式方法进行施工[2]。对于大管径管道，由于摩擦阻力、顶进力较大，采用机械挖掘顶进法将更为高效。另外，在交通繁忙地段，可能需采取夜间施工或分段施工等措施，以减少对交通的影响。

（二）选用合适管材

对于微型顶管施工而言，一般选用强度高、耐腐蚀、重量轻、易于运输和安装的管材，常用的管材有钢管、铸铁管、塑料管等。其中，钢管具有强度高、承压能力好的优点，适用于需承受较大内压和外压的场合，然而，钢管的重量较大，运输和安装相对困难，且成本较高；铸铁管具有较好的耐腐蚀性、耐久性，但同样存在重量大、运输和安装不便的问题；塑料管具有重量轻、耐腐蚀、易于运输和安装的优点，且成本相对较低，然而，其强度和承压能力相对较弱，需特别注意其使用寿命。

（三）测量放线

在施工前，需根据设计图纸进行精确测量，确定管道的走向、高程和坡度等参数。一般来讲，测量放线使用的设备包括全站仪、经纬仪、水平仪等，需要放出管道中心线，再依次放出控制坐标点、高程水准点。施工单位要设置控制点和检查点，对施工过程中管道的位置和高程进行实时监测，确保管道的铺设精度和施工质量符合要求。

（四）工作井施工

在工作井施工中，需根据设计图纸进行施工放样和开挖。工作井的开挖深度和直径需满足顶管机头和管材的进出需求，同时还需考虑工作井的稳定性和安全性。如图1所示是一种典型的微型顶管施工工作井剖面图。在开挖过程中，需采取适当的支护措施，防止工作井坍塌变形，同时，还需对工作井的排水措施进行设计，确保工作井内干燥、清洁。

图 1工作井剖面图

（五）顶力计算、设备选型

顶力计算是指根据管道直径、地质条件、管材摩擦系数等因素进行精确计算，以确定顶进设备的选型和数量，顶进设备的选型应满足顶力需求、操作简便、易于维护等要求，具体需参考《给水排水工程顶管技术规程》CECS246：2008中的相关规定。一般来讲，不同的地质条件对顶力的需求是不同的，例如，在软土地区，由于土层较为松散，顶力相对较小，而在硬岩地区，由于土层坚硬，顶力将显著增加，因此，在进行顶力计算时，需根据实际情况进行考虑。

（六）设备安装

在安装过程中，需根据设备的使用说明书和施工图纸进行精确安装，确保设备的安装位置和角度准确无误，对设备的各个部件进行仔细检查，特别是要对设备的润滑系统和冷却系统进行调试，确保其正常运转。

（七）止水装置

在顶进过程中，由于地下水的存在，可能会对管道和工作井造成不良影响。因此，需设置止水装置以防止地下水涌入管道和工作井内。止水装置一般采用橡胶止水带或膨胀塞等材料制成，这些材料具有良好的弹性和密封性能，能有效地阻止地下水的渗透[3]。

（八）先导管顶进

先导管顶进是微型顶管施工的第一步。在顶进过程中，需特别注意先导管与工作井和管材之间的连接方式和密封性能。施工人员需观察先导管的顶进是否与设计轴线保持一致，如有偏差应及时调整。

（九）黑管顶进

黑管通常采用焊接或法兰连接等方式连接，因此需确保连接处质量和密封性能合格，同时还需对管材的强度和刚度予以充分考虑，确保其在顶进过程中能承受足够的顶力和变形。对于长距离顶进，由于顶进过程中的摩擦阻力、顶进力较大，因此需采取分段顶进和中间加固等措施。

（十）树脂混凝土管顶进

树脂混凝土管是一种新型管材，具有强度高、耐腐蚀、重量轻等优点。在微型顶管施工中，树脂混凝土管的顶进需要特别注意其摩擦系数和顶进阻力等因素。例如，可在管道内壁涂抹润滑剂，以降低顶进过程中的摩擦阻力和顶进力。

在顶进过程中，如果发现异常情况，需及时采取措施进行处理。

（十一）钢筒拔出

在钢筒拔出过程中，需采取适当的拔出方法，由于钢筒在顶进过程中承受了较大的顶力，因此在拔出过程中需特别注意其稳定性，可采用液压顶升或机械牵引等方法拔出，同时还需对拔出过程中的顶力和位移等参数进行实时监测。

（十二）施工监测

在施工过程中，需对顶进力、位移、沉降等参数进行实时监测，对工作井的稳定性、管材的连接方式和密封性能等进行实时监测，及时发现工作井和管材的异常情况，为施工过程中的安全提供保障，在此基础上，还可对施工过程中的数据进行汇总分析，为后续的施工和类似工程提供参考。

结语

总之，微型顶管施工技术在市政给排水施工中具有广泛的应用前景，通过合理确定施工方法、选用合适管材、精确测量放线、科学施工工作井、精确计算顶力并选型设备、规范安装设备、设置止水装置、精确控制先导管和黑管顶进、安全拆除设备、全面进行施工监测，可确保微型顶管施工质量合格。施工单位需加强施工管理和技术创新，不断提高微型顶管施工的技术水平，为市政给排水工程的建设和发展做出更大的贡献。

参考文献

[1]卢兴.微型顶管施工在老城区排水系统改造中的运用分析[J].低碳世界,2024,14(09):76-78.

[2]杨旭东.微型顶管技术在市政工程的应用探究[J].上海公路,2024,(01):27-30+188.

[3]田海涛.导向式微型顶管工艺技术的工程应用[J].工业建筑,2023,53(S2):906-908.