市政给排水长距离顶管施工影响要素及控制要点分析

■黄 磊 ■上海奉贤贤润水务建设有限公司，上海 201400

随着社会的不断向前发展，经济发展水平在不断提高，科技也是日新月异，人们的生活质量也得到了极大的改善，为了营造一个良好且健康的生活环境，市政给排水工程不断走进在人们的视野关注范围当中，各种新技术以及新材料的应用提高了给排水工程的建设质量。顶管施工技术是市政给排水施工当中一种常见的施工技术，以其显著的优越性以及广泛的适用范围在市政给排水工程当中广受应用，其应用能够满足人们的日常生活需求，提高了城市化建设水平。

1 长距离顶管的构造

长距离顶管是指每段连续推进距离超过100m 的顶管施工。长距离顶管通常是将钢筒在外部焊接上相应的钢筋笼后，通过用混凝土混合浇筑形成一个管体，再利用承插式的软性接口将管道逐一进行连接，并用双橡胶圈将其密封，达到防治渗透漏水的效果。顶管管道使用钢筋骨架网和钢管共同组成了管体，其各自作用如下:首先是管体，在钢筒内外部浇筑混凝土之后会形成顶管管道。这种浇筑方式形成的管道拥有良好的防腐蚀性，能够增加管道的安全系数，延长使用寿命;其次是钢筋骨架网，钢筋骨架网是在钢筒内外部焊接的机构部位，焊接在钢筒外部的刚劲骨架网是为了增加钢筒浇筑之后的承受强度，确保能够承受内部水压以及外部荷载，防止管体爆裂，通常采用双层钢筋骨架网。为增加钢筒与混凝土连接的稳固度，在钢筒内部焊接单层钢筋骨架网，防止混凝土掉落;再次是钢筒，一般情况，采用厚度为1.5mm 左右的冷轧钢制成的钢筒，在其两端设置承插口，作为钢筒的连接结构，并且利用双橡胶圈作为垫层密封承插口连接处，防止水体腐蚀和管内渗透。

2 长距离顶管施工技术的应用分析

2.1 长距离顶管施工技术分析

(1)非开挖顶管施工的优势。在城市基础设施建设中，市政给排水施工是为适应城市发展而开展的，在给排水工程施工中，施工单位也在逐步摈弃传统的开挖施工方案，而采用长距离顶管施工方式来对其进行施工，非开挖顶管施工成为利用长距离顶管施工技术的关键所在，较之传统开挖施工，非开挖顶管施工在工程施工的经济性和使用性方面都得到了极大提升。利用非开挖顶管施工技术并非是说整个给排水工程施工当中不进行路面地表的开挖工作，而是利用不开挖或者未开挖的方式来对市政给排水工程内部包含的相关管道、地下管线以及电缆等进行全面的铺设以及必要的更换或维修等。

2.2 长距离顶管施工中的影响因素

通常来讲，长距离顶管施工是在连续推进100m 之后进行的顶管施工，因其推进的距离相对较长，所以所受影响的因素相对较多，主要包括以下几个方面:

(1)推力。在长距离顶管施工当中，由于推进的距离过长，管道与后座承载力不足，若推力不够，便达不到理想的施工效果，最终会造成管道因阻力过大，无法推进;机头卡死等各类问题的出现。

(2)摩擦力。长距离顶管施工当中，较之混凝土管而言，钢管的重量、断面与土之间的摩擦力相对比较小，所以，通常会选用钢管来进行施工，另外，玻璃管同样具有一定的实用性可以保证长距离顶管施工的质量，另外，中继间是长距离顶管施工当中非常重要的设置，利用中继间可以有效降低摩擦阻力，主要是通过将管道合理分段，然后逐段向前推进，分散主千斤顶的顶力，在分散过程中，各分顶力总和便是总顶力，通过中继间的应用，使各段管道内的顶力控制在标准范围之内。

(3)后座承载推力大小。长距离顶管施工过程当中，后座的承载推力大小同样会影响长距离顶管施工质量，为有效避免这一因素的影响，通常会在施工现场采用混凝土浇筑一堵后座墙，用以防止油缸推力对工作坑产生反力作用。

(4)排土方式。排土方式是长距离顶管施工过程中又一影响因素，在长距离顶管施工中，推进距离超过100m 的话采用人工排土方式会延长工期，影响工程施工寿命，显然不合实际。因此，施工中可以采用水利输送的方式来进行，必要情况下还可增加一台中间泵。对于中间泵的选用也很重要，若选用土砂泵作为中间泵的话，就需要土砂泵克服管道弯头、伸缩接头阻力的基础上将给排水管道中的土砂全部排出，若管道的口径比较大，可以利用螺旋输送机将管道中的土砂排出;

(5)测量精确度。测量工作是顶管工程当中必要的一个环节，其精确度对于长距离顶管施工更是有很大影响。在实际施工过程过，机头的顶进方向由激光测量仪控制，当管道长度超过100m，管道中的空气浊度增加，管道内通视效果变差，会影响激光投射到机头的精度，而若想保证精确度，除了增大激光功率之外，必要时在管道内还必须采取强排风措施，减小管道内的浊度，提高通视效果。

(6)掘进机具的机具寿命的影响。掘进机等各种机具的寿命同样影响着长距离顶管施工，尤其会受到各种密封件的寿命、切削刀头的寿命以及中继间寿命等影响。此外，供电通风等也一定程度上影响着长距离顶管施工，在管径小而人员多的作业环境下，距离过长便会导致通风不畅，进而导致缺氧电压强增大，造成电气故障。

通过上述因素分析可以看出，在长距离顶管施工中，影响因素很多，所以施工中尽量合理安排作业坑的间距。

3 长距离顶管施工控制要点分析

3.1 触变泥浆减阻

为降低顶管管壁四周的摩擦阻力，在管壁外压注触变泥浆形成一定厚度的泥浆套，让顶管在泥浆中顶进，可有效减少三分之二左右的顶管顶力，若是在松散的土层当中顶进，还能防止管道周围的土层坍塌，起到加固的作用。触变泥浆是利用特殊的粘土再掺入3%的碳酸钠制作而成，为增加其固结后的强度，可掺入凝固剂，同时须加入少量缓凝剂和塑化剂到凝固剂当中使用。使用触变泥浆顶管时，在管道前方外缝隙处加前封闭管，工作坑外壁缝隙处加封闭圈。泥浆调剂后通过压缩空气经压浆罐、输浆管、分浆罐以及喷浆管等送至外壁四周形成泥浆环。

3.2 中继接力顶进

在市政给排水长距离顶管施工当中，触变泥浆减少阻力还不够，还需要采用中继间接力顶进技术，即通过在管道中间设置中继环，分段克服摩擦阻力，用以解决顶力不足的问题。当顶进长度超过100m 时，在机头后设置一只中继间，中继间由前壳体、千斤顶和后壳体组成。前壳体连接前接管，后壳体连接后接管，前后壳体之间为承插式连接，并对连接处进行密封处理，防止管道外的水土和浆液流入管道内。每只中继间上安装10 个千斤顶，每个千斤顶的顶力为30t，千斤顶要沿着圆周均匀的布置，并用扁铁制成的紧固件将千斤顶固定在前壳体上。钢壳体结构加工要精细，防止在使用过程当中发生变形。中继间壳体外径与管节外径相同，可以减少对土体的扰动、地面沉降以及顶进阻力。当管道顶通以后，再拆除千斤顶及各种辅件，用细石混凝土填充外壳与管节内壁的间隙。

综上所述，长距离顶管施工技术在目前的施工给排水施工中应用普遍，而且有很大的实用性，通过长距离顶管施工，在很大程度上提高了市政给排水的施工水平，奠定了良好的给排水施工基础，然而长距离顶管施工技术在应用当中会受到各方面因素的制约，需要不断加强研究，为长距离顶管施工技术的进一步提高做出努力，为城市发展添砖加瓦。

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