市政排水管道顶管工艺的设计和应用

张胜霜

摘 要：随着建筑水平的不断提高，城市建设力度的增大，许多城市也开始了排水系统的改革，这是市政基础设施建设中很重要的一部分，新型排水管道采用顶管工艺，这种工艺有很多原有工艺所不具备的优点，还大大增加了排水管道的使用年限，为市政排水系统的建设与改造提供了技术支持，也使顶管工艺得到了广泛的应用。

关键词：市政排水管道；顶管施工工艺；设计；应用

市政排水管道是城市基础设施建设中占很大比例的一个项目，相比其他传统的施工工艺来说，更是受到了建筑行业广泛的关注，新型的顶管工艺为市政排水管道的建设和改造起到了很重要的作用，它具有很多旧型管道铺设技术所不具备的优点，对施工现场的要求也相对较低，减小了施工对周围环境及建筑物的影响。本研究针对新型顶管工艺的原理、特点及应用等内容，对这种工艺进行了相关问题的阐述。

1 市政排水管道施工工艺概述

市政排水管道的顶管工艺就是指非开挖施工的方式来铺设管道，就是一种不挖或者少挖管道埋设口的一种施工技术，非开挖工艺解决了市政排水管道施工中受建筑物或者交通影响限制的难题，也避免了交通堵塞和道路的破坏。在稳定土层的范围内或者建筑区不能破坏的区域极其适用，也使得在交通出行密集，常住人口众多，地下线路管道复杂的城市是非常重要的优势。顶管施工常用的管材有砼管、钢管、玻璃夹砂钢管。管道顶进施工所采用的主要设备为信息化及全自动化泥水平衡顶管机。它施工的原理是在管道的沿线按照设计的预先方案来设置工作井和接收井，在工作井里设置坚固牢靠的后座，吊进油压千斤顶以及要顶进的钢管或者混凝土管，接好照明等管路线路，然后通过油压千斤顶慢慢地机械顶进，通过推动管节从工作井预留口穿出，穿越土层到达接收井的预留口边，然后通过接收井的预留口穿出，最终完成管道的铺设。

2 市政排水管道顶管施工的优缺点

市政排水管道顶管施工技术有很多传统工艺所不具备的优点，但是也存在着一些缺点。由于顶管施工工艺不是件容易操作的工程，因此有一定的难度，而且这种技术还没有达到广为人知的程度。因为这是一种不需要大面积开挖就能实现铺设管道的技术，所以它不受环境的限制，管道技术不需要开挖地表层，这样就实现了管道在建筑物、铁路、公路及河流等难以铺设的地方施工。这样不大面积开挖，还能够有效节约成本，减少资金的浪费，也缩短了施工的工期，对于完好的路面，也减少了对于路面的破坏，对于节约资源也有一定的作用。排水管道顶管施工技术还能够减轻施工时对环境的污染，减少施工时粉尘、噪音等对建筑及人类的危害。对于交通，也可以不用改道行驶，也不必堵车，能够相对顺畅，真正做到了高效率的施工。施工时占地面积比较小，施工起来也比较方便，施工期间对人们的正常生活的影响也相对较小，也可以将管道铺设的比较深，不会影响到该区域原有管道的正常使用，降低了资金的投入，为了实现这个优势，施工时需要施工区域详细的施工资料，地质资料等，因此需要施工的难度也比较大。

3 顶管工艺施工适用的地质环境条件

不同的地质环境下适用的铺设管道的方式不同。后背墙是千斤顶的支撑部分，也是施工时要求比较高的部分，要求它有极其坚固的程度，它所发挥的作用也是十分重要的，一般来说，后背墙都是采用加宽和加厚的方法来制作的，用厚度来保证其坚固度，在此基础上，还要用钢筋加水泥的工艺技术来处理后背墙，使其受力均匀，再将钢板作为辅助，能够在很大程度上延长后背墙的使用年限，其误差值也应该处于合理的范围内。排水管道顶管施工的基坑是进行地下排水管道工程中不可替代的部分，有着十分重要的意义，它是在市政管道顶管工艺施工期间起到支撑作用的部分，这种施工工艺主要运用在排水管道的铺设上面来，在技术越来越发达的今天，对于施工基坑的强度要求也越来越高。它是安全的重要保障，因此在保证安全的基础上，基坑的制作一般都是钢筋加水泥混合浇灌，在这个过程里要尽量均匀，这样就能够使工作人员在施工时能够受到均匀有效的力度支撑，提高工作的效率和质量。在城市市政排水管道直径较大，管道施工环境里，无法采用明沟开挖埋管施工管道，而沿线又没有其它建筑物基础时，可考虑采用顶管法进行市政排水管道的铺设。因此这种工艺对于土质有较高的要求，要求顶进面土体的自立性好，还要求地下水的压力不能过大，否则就会在正面土体局部产生塌方的危险，也不容易控制情况。人工顶管时，通常采用顶进面局部超挖的方法，如果发生流沙现象就很难进行纠偏，因此，事先对环境及土质的详细了解是十分必要的。这样就能提前对不好施工，不适合施工的路面地质进行预处理，就能减少安全隐患的存在。对地面要求高的城市等地区，顶管施工的优势明显，而对于大开挖管道施工主要是针对土质松软或如水塘、河流等地区，不仅保证管道施工的安全、科学、合理， 且造价相对较低。总之，顶管施工与开槽埋管施工相比具有施工速度快、自动化程度高、精度高、地面沉降小、對地面交通和周边环境影响小等优点。

4 市政排水管道顶管工艺的设计与应用

近年来，我国相继出台了很多相关的政策，对市政排水管道顶管工艺也有相关的要求和规定，并且为其更好的发展提出了要求和展望。在市政排水管道顶进时，要时刻注意管路的测量和纠偏。当超出误差允许的范围时，要立即停止顶进来进行纠正。工具管在埋入土层后还要注意铺设接收井的枕垫，管道两端露在工作井中的长度不能小于半米，每次顶进的长度要根据实际情况而定，如车斗的容积、起吊能力等。工具管开始顶进和快完成顶进时要改成手工操作缓慢进行。在市政管道顶进时，要防止工具管的转动，还应将管道的喇叭口全部顶进土层内部，在顶进完毕后，要严格按照设计图纸处理。要根据地质情况和周边的环境来采取合适的工具和材料，主要采用全密封式机械工具管，全断面泥水平衡机械顶进。测量则采取激光导航定位系统，还要运用摄像机进行实时监控，纠偏则采取工具管纠偏油缸电动液压控制纠偏，减阻采用高压注浆触变泥浆减阻。施工时，要地上地下配合施工，测量与施工同时进行，确保施工的顺利进行。市政排水顶管施工采用土压平衡式工艺，采用市政管道封闭式顶进，因而对地面沉降的影响较小。在排水管道顶进过程中，管道外围的扰动空隙则通过压触变泥浆加以有效的填充，减少土层损失。管道纠偏工作要遵循小角度纠偏，小幅度调节，多次调节的原则，不能纠偏过猛。在设计之初就要综合考察地质条件，周边环境等详细信息，根据信息设置合适的开挖设计。目前的施工都是电脑控制全过程，因此各个角度都可以观测，数据的记录也是全自动化，大大降低的工作难度，提高了工作效率，也提高了施工质量。

5 结束语

顶管施工作为一种高效率的非开挖管道施工技术，在市政排水管道施工中得到了广泛的应用，特别是很多施工困难的地区这种方法也很适用。作为城市基础设施建设中重要的一部分，本研究针对市政排水系统顶管施工工艺的施工原理和特点进行了概述，也对适合施工的地质条件进行了简介，同时，也让人们对于施工的设计和工艺有了简单的了解，希望能够为今后的顶管工艺施工提供一些可参考的依据。

参考文献

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