市政道路给排水管道中顶管施工技术的应用分析

2017-01-20姚润霞

中华建设 2017年5期

姚润霞

姚润霞

社会不断进步，人们的生活质量不断提升，只有加快城市建设，完善市政基础设施，才能不断满足人们逐渐增长的物质文化需要。而给排水管道就如同城市的动脉一样重要，所以，顶管技术在地下给排水方面的应用也日渐广泛。对比新的顶管技术，传统的排水管道除了具有一定的局限性，还具有一定的问题和不足，因此，革新管道施工技术迫在眉睫。

目前，世界范围内，应用最为广泛的就是排水管道顶管施工技术。顶管技术在其它领域也有广泛的应用，但各个领域对其应用的方式不尽相同。虽然顶管施工技术的应用形式不同，但都有着相同的设计思路。本文对排水管道顶管施工技术进行分析讨论，为日后的施工过程提供依据。

一、顶管技术的概述

目前顶管技术在市政管道施工中应用比较广泛，顶管技术也叫非开挖管道敷设技术，区别于其它管道施工技术，顶管施工技术具有很多优点：（1）在开展管道施工和铺设时，应用顶管技术，不再需要人工将路面挖开，这样将大幅度减少工作人员的劳动量，与此同时，地面的植被和土地资源也受到了一定的保护。（2）如果遇到需要贯穿地面建筑及地下管道的工程，顶管技术可以铺设、维修施工管道。（3）区别于传统的开挖敷设施工，顶管技术会更明显地缩短工程时间，以节约工程成本。（4）顶管技术的有效推广和广泛应用，可以避免给排水工程给城市建筑带来影响，从而达到降低污染、保护环境的目的。（5）顶管施工技术具有一定的经济效益。

二、顶管技术在给排水管道施工中的特点

1.对周围环境基本无污染

在应用顶管技术的过程中，不需要改变土层原本的结构，也不需要开挖沟槽，所以在施工过程中，不会有灰尘的产生，而且噪音相对较小，这样不仅不会对环境造成污染，也不会产生噪音等白色污染而影响周围居民的生活。除此之外，这项技术的另一个明显的优势就是在施工过程中，原有地下管线和地面建筑仍可以使用。

2.施工过程不需要挖掘

顶管技术又叫沟槽非开挖技术，顾名思义，这项技术在施工过程中，不需要开挖沟槽，这样就缩短了施工时间，提高了工作效率。因为不需要开挖沟槽，顶管施工技术在施工过程中，不会干扰地面交通的正常运行。另外，顶管施工在无需地面建筑物拆迁的情况下，可以直接穿过土层进行施工。这样不仅降低了工程成本，也保护了施工环境。

3.施工面的点型分布特色

区别于顶管施工技术，传统挖槽埋管的施工面是线性的，这样会造成施工面积大，社会效益不理想，而顶管技术填补了传统埋管技术的缺点，施工面转为点型，这样一来，有效地减少了工程占地面积，而且有效缓解我国土地资源紧张的局面。

三、给排水管道施工中顶管技术的施工过程

1.顶管施工前的准备

（1）现场平面的总体布置：自动控制室、起重设备、管片堆场、料具间、拌浆棚及拌浆材料堆场、弃土坑、注浆系统等。开始工作之前，井内安装顶管机、发射架、主推千斤顶、前顶铁、反力架等设备，并且在井边放置扶梯，供工作人员上下井使用。

（2）后靠土体及其进出洞区域土体高压旋喷，可以加固顶管机进、出洞以确保顶管机出洞的安全性。为了确保不流失施工过程产生的触变泥浆，进一步防止顶管机进出预留洞泥水流失，工作井需要安装洞口止水设备。

（3）顶管施工技术又常被称为顶进法施工技术，这项技术凭借顶进设备把开始预制的圆形或箱形管道逐渐顶入土层，最终构成立体交叉涵洞或通道的施工策略。顶管技术施工时，首先确定管段位置，然后在这些管段之间设置接收井和工作井，其中，工作井内安装可以将导轨上的顶管机头推入土体的推进设备，并且由机头做导向，将钢筋混凝土管道向前顶进，前面产生的土体，由工作井运出，最终管道铺设得以完成。

2.顶管施工技术需要选择合适的顶进管道型号和设备

（1）给排水顶管施工过程中顶管施工所用管节长度的选择，对经济效益和质量控制具有十分重要的意义。水平方向进行推顶工作时，想要取得优良的施工效果，长管节顶管作用明显，但是，管节越长越容易造成原定顶进路线和实际顶进路线之间的误差，而且这种误差一旦产生将很难修复；如果选择较短的管节，施工过程中管节容易被推进周围土层，顶进线路弯曲，没有办法控制顶管顶进的质量。所以，合理的顶管所用管节长度的选择是顶管施工的基础工作。通常情况下，管节长度可以根据管口直径确定：管节直径和管节长度的比值等于或低于1∶2时，优先选择较长管节；管节直径和管节长度的比值等于1.5∶1时，优先选取标准长度的管节；管节直径和管节长度的比值大于或等于1∶1时，优先选择较短管节。

（2）确定管节直径，需要根据具体工程性质和施工需要来确定，管节的配筋、外径及管壁厚度需要由管节所能承受的压力来确定。在管道顶进施工过程中，应配合人工挖土。通常情况下，管节直径的选择应大于800mm。给排水工程顶管技术的应用过程中，工作井和接收井需要设置在管道分段之间，管道由顶进设备逐渐顶进土层中。作业井中安装顶进设备，将预制管节推入土层，多余土则由作业井推出，给排水管道敷设工作得以完成。

（3）顶管井施工中，顶管井主要分为接收井和工作井两部分。钢筋混凝土构成顶管井的基本结构，分为单排孔井和单孔井。单孔井一般为矩形、圆形及正方形，而单排孔井通常是矩形。顶管井中，圆形形状的受力效果最好，较差的为单排孔井。接收井和作业井的配置通常需要根据管道敷设工程的具体情况进行。

四、顶管技术施工要点

1.熟练通晓顶管技术的施工过程

穿墙施工。先将穿墙门板打开，从内井中将工具顶出，在穿墙过程中，需要设置好止水设备。顶管穿墙能否做好，通常与以下要点有关系：（1）为了避免施工环境的水对管道施工造成影响，用强度稍低的水泥粘土拌合土和纸筋粘土将穿墙管道填封。（2）为了补充穿墙孔部位强度不足，穿墙施工之前，用水泥浆固定。（3）工具管的推入工作要快捷，防止穿墙过程中，防水设备的性能受到影响。（4）根据施工经验，对顶管技术施工过程中可能遇到的问题做好预测，相应准备好应对措施。

顶管出洞。顶管出洞时：（1）下管工作之前对管子的外观进行观察，避免有纵向缝隙和破损情况的出现。（2）管子的管壁应该平整、光洁，无坑陷、鼓泡情况。（3）检查后，用起重机将管子吊到工作坑的导轨上准备工作，为了确保施工时没有工作人员在工作坑内和安全下管，需要对起重机进行检查和试吊。（4）管子顶进之前，需要将第一节管道放在轨道上，并对管子的中心、前后端进行精密测量以确保安全和合格。

注浆护壁。选择较长的顶管进行施工时，应该在顶管的外周注一层触变泥浆以保护顶管外壁，与此同时，这样可以提高周围土体的坚实性和平整性，减小挺进摩擦力，避免出现大面积沉降。

纠偏法。千斤顶纠偏的过程中，在检查支顶牢固后方可进行纠正。

2.合理设置顶管井

通常情况下，顶管井即工作井和接收井，结构为钢筋混凝土结构，如果工程地点的土质较差，为了避免孔体破坏和顶管井塌方的情况出现，必须在井体内部设置径向外撑，以确保工程质量。按照结构差异，顶管井又分为单孔井和单排孔井。其中单孔井有正方形、矩形、圆形等结构形式，而单排孔井通常是矩形的结构，圆形结构的承压力更强，矩形承压能力较小。在施工进行的过程中，对顶管井类型的应用需要根据地形的情况选择。排水管道工程中，工作井和接收井的设置应该以间隔的形式设置，间隔间距即为检查井的间距，这样设置之后，检查井的位置就可以设定在工作井和接收井之内。