张 娜 （合肥供水集团有限公司，安徽 合肥 230001）

市政给排水工程与居民生活息息相关，关乎城市的发展。因此，施工进度和施工质量至关重要。给排水工程施工涉及复杂的地下施工环境，在施工过程中，施工质量不容易控制。且市政给排水施工需进行市政交通管制，新建管道施工项目要配合道路施工进度，因此外部环境影响管道施工进度，从而不好把控。而顶管施工技术的引入，为给排水工程的施工进度和质量提供了坚实保障。

1 顶管施工技术概述

顶管施工技术又称为非开挖施工技术，是指利用机械进行助推，将管道顶进土层，实现土层穿越[1]。顶管施工技术在市政给排水工程中应用价值大，相比传统明挖施工具有明显优势。

1.1 加快施工进度

在市政给排水施工中，部分新建管道施工是随新建道路一起施工，施工进度一般不受城市交通的影响。但另外一些新建或改造工程是在既有道路上施工，需要对道路进行开挖后再施工，施工涉及老城区的拆迁或交通管制，严重影响管道工程施工进度。顶管施工技术是一种非开挖施工技术，能有效解决这类难题，不受城市交通和房屋拆迁的影响，避免了道路“拉链式”施工。因此，顶管施工技术在市政给排水施工中的应用，保证了施工整体效率，有助于加速推进施工进度。

1.2 对周边居民影响小

市政给排水工程一般是在人口密集且交通流量大的城市区域，传统的施工方法采用施工围挡进行明挖施工，不仅占用道路影响交通，而且噪音大、尘土多，对周边居民生活造成影响。而通过此技术，有效解决上述问题。顶管主要在地下施工，施工环境相对封闭，对地上道路交通影响小，施工噪音小，占地少，不采取“拉链式”施工，减少了尘土飞扬，所以对城市居民的生活影响小，保证了交通流畅。

1.3 适用范围广

与传统施工方法比，顶管施工适用于人口密集的繁华都市、交通流量大的区域、特殊植被保护区域、跨河流区域，适用范围更广。在繁华都市，顶管施工可减少施工征地、占地，主要为地下施工，不影响城市交通运行，对城市环境影响小。在特殊植被保护区域或河流区域，因顶管施工占地少，地上空间作业少，可有效减少对植被的破坏，并能穿越地上障碍物如河流，降低施工难度。并且，顶管技术运用于人流量大、人口密集的繁华都市，相关传统施工方式，可降低对周边居民的影响，噪音小，不会干扰居民的生活，所以对于城区和偏远郊区均适用。最后，该技术可用于地表植被覆盖多的区域，减少施工动土面积，减少植被的损害。

2 工程概况

本文选取项目为新桥大道望江西路至习友路段DN1600给水管顶管工程。DN1600给水管原设计位于非机动车道下，给水管采用一根DN1600的离心球墨铸铁顶管，铸铁管为XTJ型K9级，管道预留注浆孔，每节长度6m，接口采用T型接口，管壁厚为112.5mm。管道水压试验标准以试压0.8MPa，球墨铸铁管防腐应满足招标文件的技术要求。

新桥大道望江西路至习友路段DN1600给水管采用顶管施工，位于新桥大道西侧红线范围内。通过调查和物探单位探测，项目位置处于电力管、雨污水管、过水箱涵以及正在施工过程中新桥大道桥（跨引江济淮）。DN1600给水管原设计位于非机动车道下，给水管线位均需调整位于道路红线范围内（井位可以位于红线外）。

本工程施工难点：管线位于高压线辐射区域，高压线最低端与地面垂直距离为10m，因此该项目不适合用大型起吊设备；电线杆与接收井水平距离为5m，接收井放坡坡顶距离电线杆距离为2.5m。

具体参数：施工管径Ф1600，施工工艺机械顶管，长度为1056m。

3 市政供水管道施工技术要点

3.1 顶管选用

顶管施工技术复杂，涉及多领域的知识，是决定供水管道顶进施工成功与否的关键技术。顶管的长度、管径、材质以及承载力等因素都会对顶管施工过程产生影响。顶管施工一般采用混凝土管、钢管、球墨铸铁管、玻璃钢夹砂管等[2]，供水工程要求管道能承受一定的压力，并且对安全性能、耐久性等有较高要求。顶管管材对比表如表1所示。

顶管管材对比表 表1

混凝土管虽然造价低，技术成熟，但是其抗腐蚀性差，耐久性差，现在国家对管道质量和耐久性提出新的要求，混凝土管已不能满足需求，并且混凝土管为刚性材料，出现管线偏差很难纠偏。

钢管在供水管道中使用成熟，力学性能优良，但使用年限受限，顶进过程中防腐层容易受破坏，并且考虑该工程实际情况，管线位于高压线辐射区域，管道更容易发生电化学腐蚀，减少使用寿命。

球墨铸铁管力学性能好，管道柔韧性好强度高，具有较强的耐腐蚀性现已成为全球给排水领域的口碑产品[3]。XTJ球墨铸铁顶管是在普通T型承插式球墨铸铁管的外壁整体包覆一个筒状结构的钢筋混凝土保护套，使得管体的外形尺寸与承口的最大外径一致，同时在管道的插口部位焊接有顶推法兰[4]。据以往工程-连云港连云区黄窝水库管道工程反馈，该管道采用球墨铸铁管，于1932年使用该管道，现已使用90年，可见球墨铸铁管寿命之长。采用球磨铸铁管使用寿命长，顶进过程易纠偏，并且能较好地避免高压线下发生的电化学腐蚀。

玻璃夹砂管质量不好把控，在价格方面都明显高于钢管和球墨铸铁管，并且耐温性差，受温度影响大，并且在接口处质量不易控制。

因此，综合考虑施工成本和使用寿命等因素，本工程采用球墨铸铁管更适宜。

3.2 千斤顶的选用

千斤顶是顶管施工的主要和重要设备,一般采用并列方式排列千斤顶。

本工程顶管施工时，考虑安全系数，最大顶力控制在105kN作用，拟采用采用2台200t的千斤顶进行顶进施工。根据现场实际情况，DN1600管道顶进长度L为20m，管外壁与土体平均摩擦力f取8kN/㎡，管道外径Dg取1.7m，平衡控制土压力P取0.7。顶管顶力计算如下：

经计算，Fp为105kN。因此考虑工程复杂性及不可预见因素，并结合计算结果，本工程DN1600管径顶管采用2台200T的液压千斤顶提供顶推力。

3.3 顶进工作井及接收井

顶管井结构形式与受力大小有关，一般受力大小排序为圆形井>正方形井>矩形井。顶管井一般由工作井和接收井，本工程采用矩形沉井结构即可满足受力需求，采用人机方式进行施工。沉井施工顺序为：垫层（砂垫层、C15混凝土垫层）-钢筋绑扎-沉井下沉-沉井封底-浇筑地板-基坑回填。

沉井主要材料：主体结构采用C30混凝土；C20混凝土沉井封底；采用Ф14钢筋。

主要设计及要求：①采用挤压式顶管施工，挤压式机头长2m，顶管管径为DN1600，管材为顶管专用球墨铸铁管；②为满足后背井稳定要求，最大顶力不超过1050kN；③本工程后座墙采用沉井井身钢筋混凝土墙，然后在沉井后座处内壁浇筑后背墙C25混凝土，尺寸为2600mm×2500mm，厚度 600mm，内置φ16钢筋网，间距为150mm，墙体混凝土达到设计强度后，在千斤顶与墙体间设置固定尺寸的垫铁，一般为2m×2m×30mm；④施工完毕后，沉井内土体回填至设计高度，压实度不低于0.93。

3.4 触变泥浆减阻

管道在顶进过程中，管外壁受周围土体的阻力大，必须在管道外壁压注触变泥浆。

顶管进入预留洞后要严格控制好施工节奏，保证各个环节有序进行，做好管道测量工作，及时调整横竖误差，保证管道的线性。顶进过程中采用顶管工具管压浆和中继环补浆的方法，注意压浆和顶管要有序进行。

3.5 顶进施工

顶进施工需要坚持连续顶进的原则。按照“先挖先顶，随挖随顶”的方式进行，防止顶进过程中出现塌方等安全隐患。安装好各项设备后，应仔细检查各个部件，明确每个部件均处于良好状态。在管道进口安装止水装置，安装顶推工具，连接各个系统，确保各个系统有效运转。

在施工中，应严格控制顶进的偏差率，中心偏差和高度偏差不宜过大，一般均小于0.3cm。如果偏差过大应立即停止施工，拔出顶推工具管，重新进洞。顶进过程中采用泥浆为触变泥浆。

顶进操作工艺流程如图1。

图1 顶进操作工艺流程图

在顶进过程中，前5mm管道的偏差极为重要，是保证整个管道偏差不超过0.3cm的关键。如果出现偏差，要及时进行纠偏。该工程顶管工程已施工完毕，机头已顺利取出，全过程最大定力符合设计要求。

管道连接完成后，要进行闭水试验来检验各项工序的质量，明确安装管道是否满足标准要求，闭水试验合格方能确定顶管施工合格。

4 结论

球墨铸铁顶管的机械性能接近碳钢管，并且能承受较大的顶推力，同时其在防腐能力、抗内外压能力方面性能优异[4]。球墨铸铁管作为顶管管材，是给排水施工的新尝试。其在本工程中取得了较好的效果，接口采用T型柔性接口，密封性能好，为大口径给排水管道的顶管施工做出了成功示范，为今后顶管施工提供了新的方向，另外球墨铸铁管因其耐腐蚀性好，抗内外压力好，保证了在使用寿命周期中保持良好的状态。