顶管施工技术在市政给排水工程中的运用

2021-04-10陈光辉

工程技术研究 2021年12期

陈光辉

河北拓朴建筑设计有限公司，河北石家庄 050001

1 顶管施工技术概述

顶管施工技术指借助施工机械的推力，将管道顶进土层，实现区段土层的穿越。这种施工技术开挖量较少，甚至无需开挖，在具体施工中不容易受到周围环境的影响，有助于提升施工质量水平，保证施工进度。顶管施工技术又称为非开挖施工技术，在具体安装设备和顶管推进过程中能够采取措施，降低管道和土壤之间的摩擦力，是给排水管道施工质量优化的一种常用方法。市政给排水工程一般需要较大的跨度，施工期间容易受交通环境、地面构筑物等方面的影响，导致难以顺利地进行管道推进工作。在施工中随着线路的延长不断增加土壤层和管道的摩擦力，增加了施工难度。针对这种情况，可以采取分段顶进的方式，最后将各个区段连接。分段顶进需要在每一段都设置机油缸，达到控制施工阻力的效果。相比传统给排水管道施工技术，顶管施工技术具有施工成本低、环保等优势。该技术在施工中不会破坏地表构筑物，不会对周围环境产生严重影响，而且即使是在大风、降雪等天气也可以施工。顶管施工技术可以节约成本，且施工中不需要耗费大量的人力。但是，该技术在具体施工中会受到土层地质的影响，并且在顶进过程中对技术要求较高，需要采取合理的修正措施，否则容易出现管道位置偏差的问题。

2 顶管施工技术的特点和适用范围

2.1 顶管施工技术特点

相比传统施工技术，顶管施工技术作为一种非开挖类型的施工技术，具有明显的优势。在市政给排水工程中应用顶管施工技术，能够降低施工人员的工作强度，不用耗费过多的资金、时间、人员，进行地面开挖、回填等工作，可以顺利地完成施工任务。将顶管施工技术应用于市政给排水工程中，有助于实现项目施工速度的提升，优化项目施工质量，同时可以节省资金，达到提升经济效益的效果。该技术的环境适应性较强，大多地质条件中都可以应用。通常情况下，利用顶管施工技术能够实现施工面到点的转换，一系列施工工作可以垂直于地面完成，达到施工效率提升、安全性提高的效果。

2.2 适用范围

顶管施工技术的适用范围较广，繁华的区域、交通量大的区域以及地表植被较多的区域均可运用。首先，在城市繁华的区域可以应用顶管施工技术，施工作业面积较小，无需占用过多的空间，不会严重影响城市交通运行，同时不会对道路的外观产生影响，可以达到提升给排水工程施工经济效益的目的。其次，该技术常常应用于人流量大、人口密集的区域，施工中不会产生严重干扰居民日常生活工作的噪声，具有环保的效果。最后，该技术可以应用于地表植被较多的区域，对施工动土面积进行控制，避免损害绿化环境。

3 市政给排水工程顶管施工技术要点

某污水管网工程全长共计4015m，将工程分为2个标段。在施工中，全线采用钢筋混凝土结构，共设置30座沉井、15座工作井和接收井。由于工程所在区段的地表环境复杂，经过城市为较繁华的区段，最终确定采用顶管施工技术。

3.1 施工测量

以铺设方向为基础做好施工放线各项工作的准备，用全站仪等设备准确地放置施工场地的管道铺设中线，并且控制好顶坑位置，确保桩点能够符合顶管道中心线。如果施工区段存在障碍物，那么操作井的位置可以根据实际情况进行适当的调整。在控制桩放好后需要以混凝土为材料充分固定控制桩。在完成工作坑开挖后，应当将中线和中心点引入坑内，便于后期检查、复查等工作的展开。

3.2 施工方法

（1）千斤顶及顶铁安装。千斤顶是掘进顶管施工中主要设备之一。工作人员按照并列式的布设方式将千斤顶布设在工作坑中，保证顶力合力作用点和管壁反作用力作用点处于同一轴线上，确保定位精准，避免发生偏差，对顶进施工质量产生不良影响。在安装顶铁时，工作人员需严格遵守操作规范，重点关注是否存在扭曲等不良问题。工作人员需注意在顶进施工过程中避免在顶铁上面或者侧面位置站立，以免发生扭曲等问题。

（2）顶进施工。在顶进施工阶段需要坚持连续性原则，按照先挖后顶、随挖随顶的方式进行作业。在安装好工作坑内各项设备后，工作人员应仔细检查各个部件，明确设备运行状态良好，再进行试顶施工。施工人员将工具头下放至导轨处，准确就位后进行顶铁的安装，连接各个系统，检查各个系统运行情况，确定无误后顶进工具头。同时，安装混凝土管节，测定标高，检查顶进施工的质量，确认无误后可以正式开展顶进作业。在前期施工需要控制施工速度，缓慢顶进明确各个接触部位是否充分结合，然后根据实际情况逐渐加快至正常速度。

（3）管道纠偏。与传统开槽施工法相比，顶管施工具有更加复杂的管道偏差控制要求，如果施工不当，会导致发生偏差等问题，对施工的质量产生不良影响。为此，应当确定各个管道部位标高情况，及时校正施工中的偏差。

第一，按照10mm左右的标准控制允许偏差，如果超出了这个范围，需及时采取校正措施。避免一次性完成校正工作，需循序渐进，缓慢且准确，避免强硬纠偏。如果顶进施工中发生偏差，可以采用超挖纠偏法进行纠偏处理。超挖纠偏指按照反侧方向适当超挖，或者留坎对管道实施一定阻力，达到推动管道复位的效果。

第二，如果偏差较大，超过20mm，那么可以利用千斤顶设备进行纠偏处理，即在反侧内安装固定好小型千斤顶，给予管道一定的顶力，达到纠偏的效果。千斤顶纠偏可以与超挖纠偏法配合使用，提高纠偏效果。

（4）接口的处理。在顶管施工完成后需要连接好管道，并且加强处理接口部位，避免后期发生渗漏问题。通常用水泥砂浆材料填充密实两管之间的缝隙，保证膨胀水泥砂浆材料的性能，配置比例为硅酸盐膨胀水泥∶中砂∶水=1∶1∶0.3。按照配合比配置并且拌和均匀膨胀水泥砂浆，将其在30min内用完，超过使用时间的砂浆不能与新配置的砂浆混合。在施工中，需将接口湿润，然后将砂浆逐层添入缝隙中压实抹平，做好养护处理工作。

（5）注浆减阻措施。管道顶进过程中受到各种因素的影响，将导致管道顶进阻力加大，不利于顺利完成顶进施工。为了达到减阻、提高顶进效率的目的，采用注浆减阻的方式。在具体施工中，技术人员需对施工现场具体情况、地质条件等因素进行分析，明确是否可以采用注浆减阻施工方案。通常在管壁和土壁之间的缝隙部位采取注浆措施，形成泥浆护套，减小管壁和土体之间的摩擦力。

（6）闭水试验。在管道连接完成后，需要通过闭水试验明确各项工序质量，明确管道安装性能是否满足标准要求。工作人员按照试验规程和要求进行闭水试验，试验达标方可确定顶进施工合格。如果不满足要求，那么需要详细检查出现问题的原因，并且采取处理措施，直至达到检测标准要求。