井超

【摘要】随着社会经济的飞速发展，城市地下空间的开发和利用越来越受到人们的重视。顶管法施工是利用主顶油缸和中继间等的顶推力，从工作井始发掘进穿过土层，掘进机一直推到接收坑内吊起。在顶进过程中，逐节拼装管道并推进，最终将管道设置在工作井和始发井之间预先设定的位置，顶管施工是一种非开挖的铺设地下管道的施工方法。顶管法施工技术属于暗挖施工技术的一种，能够做到在不开挖地表土的情况下将管道敷设完成，具有对周边环境影响小、施工便捷、成本低和安全性高等优点，得到越来越广泛的应用。

【关键词】市政工程;雨污水;机械顶管施工

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.02.183

随着我国社会经济的快速发展和城市化进程的不断推进，城市中已有的排水系统已经无法满足新时代要求，很多城市都需要对其排水系统进行现代化改造。排水系统是整个城市基础设施的重要构成部分，在对排水系统进行改造施工时，为了尽可能降低施工过程对道路及附近电网、供水管道的影响，对于污水管网通常都是采用顶管施工方法。这种方法具有施工过程控制简单、占用面积较小等优势。由于施工过程对附近的铁路、公路、建筑物等的影响相对比较小，其施工成本也相对较低。

1、顶管施工技术原理

1896年在国外的某次铁路铺设当中首次采用了顶管技术，其发挥出的应用价值得到了人们的认可，全面推进了顶管技术的进一步发展。随着时代的发展和科学技术的不断进步，顶管技术应用越来越多，促使顶管技术愈加成熟。目前，顶管技术在我国市政管网铺设当中得到了广泛应用，是一项非开挖掘进式管道铺设工艺。其技术原理为利用主顶油缸和管道之间的中继间等推力，便能在工作井下放工具管、掘进机等设备，并从土层穿过，直至进入接收井。通过这种施工方法，无需开挖路面，便可穿越构造物，实现开挖敷设目的。相比開挖埋管工艺，顶管施工具有以下明显优势：①对周围环境干扰小，几乎无影响。②施工占用土地少，减少资源浪费。③不会产生较大噪音、污染小等。

2、雨污水机械顶管注浆减摩控制

顶管注浆质量的好坏，对后续施工有着较大的影响。在注浆施工时，除了需依靠一定的工程设备来实现之外，还需确保所使用浆液具有良好的混合配比。泥浆的配比需要施工人员结合现场地质条件的基础上，通过分析对比，确定膨润土的最佳比例。配比通常以1：10的质量比，确定为膨润土与水的配比。在长距离顶管中，机头迎面阻力占顶进阻力的比例较小。为尽可能长的顶进或是减小总顶力，应尽量减小后背墙面、管节和主顶机具的受力。这是降低顶进中的管壁外周摩阻力的最好办法，不仅有利于降低工程成本，也有利于降低设备、管材受损风险。为达到此目的，在管壁外周间隙加注触变泥浆，以使土层与管道间形成一定厚度的泥浆环。管节在有泥浆环中向前滑移，是减阻的理想方式。在泥水加压平衡式顶管中，由于顶管机切削的前方土体失圆，加之高压泥水填充间隙，造成其极易与后方管节外周间隙相通，导致触变泥浆的流失。为此，将注浆断面设置在机头后8～10m处，每6m设一注浆断面，机头30m后每20m设补浆断面。每个断面设置球阀，以便于各断面单独注浆。顶进过程中，每顶进0.5m注浆一次，注浆量为理论间隙体积的1.5～2倍。注浆采用的材料为复合型泥浆土，主要成份为钠基膨润土、纯碱等。该材料为干粉，使用前需掺水后充分搅均后发酵24h。对于土质为粘性土，干粉含量应控制在10%～20%;对于砂性土，其含量控制在20%～30%。使用时需用螺杆泵加压至0.4～0.6MPa，通过压浆管路输送到各注浆断面。

3、雨污水机械管道顶进施工准备

顶管在顶进过程当中，减阻泥浆是减小顶进阻力的重要措施。顶管前要先将设备安装调试，安设好泥浆池，泥浆池开挖大致按照10m×8m×3m尺寸，施工完成后泥浆沉淀，拌干土就近使用于绿化工程。按要求调配泥浆同时对注浆的设备进行检查。对施工供电和现场备料进行检查，供电主要对电压、接地等进行检查，备料包括胶圈、管封、烧碱和膨润土等，规划好堆土区和出土设备。王桥路市政道路工程设备采用NPD?500的泥水平衡式顶管机，配套4只500kN的千斤顶一组，主顶设备为32MPa油泵，注浆泵的注浆速率为50L/min，砂浆搅拌机的功率为3kW。

4、雨污水机械顶管施工安全质量保证措施

4.1沉井施工质量控制

（1）工作井的开挖采用机械按工作井结构分层进行开挖，人工配合出土，首次开挖深度为1.5m作为起沉平台，四侧采用1∶2放坡。挖土采用1台220挖掘机，并与人工配合操作。基坑底面的浮泥应清除干净并保持平整，在底部四周设置2%坡度的排水沟与集水井相通，集水井直径50cm，比排水沟低50cm以上，防止顶进过程存在积水，影响顶管施工作业。（2）沉井挖土方，采用长臂挖掘机，与人工配合操作。沉井筒身刚开始入土时，由于筒身中心高，易产生偏斜，操作须谨慎。入土半数后，可加快下沉速度，为了控制沉井筒体下沉位置，避免超沉，最后1.0m应放慢下沉速度，每天不大于0.5m，应减少开挖深度，在脚下掏土时应慎重，防止突沉和超沉事故发生。根据现场土质情况预留适当的自沉量，沉井下沉时，为防止对周围土体产生较大的扰动，促使沉井的顺利下沉，沉井采用增加配重的方法或机械辅助下压助沉。沉井挖土下沉应连续进行，中间不宜停顿时间较长。

4.2管道连接与密封

需要在所有特制混凝土管壁上涂抹沥青，相邻两根管口内侧需要预留10～20mm的间隙，并且通过麻丝沥青填料对缝隙进行填充，以达到密封和缓冲的目的。顶紧后管口之间的间隙控制在5～10mm最为合适。管节入土后，管节相邻接口部位需要通过内涨圈对中器进行对中，管道和内涨圈之间的缝隙通过木楔塞紧。完成混凝土管铺设工作后，通过内抹缝以及内抹带工艺对管口部位实施密封处理。由于污水管网施工需要穿过道路，并且与附近建筑物距离很小，为避免出现土方塌陷、管道渗水等问题，进而对附近道路和建筑物造成威胁。在完成顶管工作后，需要将开挖的区域与管道之间的缝隙进行填充密封，并且确保外接头衔接的完善性，最后还要按照规范标准做闭水实验。为了提升管道附近土方的稳定性，需要向附近区域注入水泥砂浆，其水灰比为1：0.5，注浆压力控制在0.3～0.5MPa范围内，整个压浆过程可以划分成为两个阶段，其中第1个阶段将注浆压力控制在0.3MPa，持续时间为5min，然后再进一步将注浆压力提升到0.5MPa，直到完成整个过程为止。由于不同区域的土体性质存在差异，具体的注浆量需要结合现场情况来确定。

结语：

城市雨污水管线是市政基础设施建设的重要组成部分，特别是顶管施工，属于危险性较大的分部分项工程，加强市政顶管危大工程管理，对城市建设及施工安全施工及建设具有重大意义。通过合理选择雨污水管材、顶管施工机械、作业班组、施工技术和管理措施等，提高雨污水系统顶管的施工安全质量，促进城市管网建设。

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