项管技术在市政给排水施工中的有效应用研究

施华锋

【摘要】 城市的地形以及交通格局相对复杂，随着城市的发展，市政的配套设施在不断的完善，地下管网作为城市建设的重要组成部分，其建设规模也在不断的扩大，传统的管道开挖施工技术会对城市环境、交通以及人们的生活与生产造成影响。顶管技术的应用，能够在不影响城市地形与交通格局的前提下，加速城市管网的改造与优化，为创造新都市提供了便利的条件。

【关键词】 顶管技术；市政工程；给排水施工

1.导言

顶管技术是当前很多工程项目建设过程中广泛采用的一类技术，在市政工程项目发展建设过程中，利用顶管技术，能够实现非开挖管道敷设技术，在施工过程中，不需要对地面进行开挖施工处理，相比于传统的施工技术，能够有效的减少施工工作量，降低施工人员的劳动强度，同时也能够明显的节省施工成本，保护环境，促进环境和经济的可持续发展，因此无论是从经济效益还是社会效益角度来看，都具有很好的实施效果，在施工建设过程中，顶管技术发挥着重要作用，那么施工建设单位需要正确的认识和对待顶管技术，在其施工建设过程中，需要保证顶管技术的良好实施，对其施工技术不断的进行创新和改善，对于在施工过程中可能出现的问题，需要提出预设的解决方案，这样才能够更好的推动顶管技术在市政给排水施工中的有效应用。

2.顶管施工技术简析

顶管施工技术作为我国市政给排水系统中的重要组成部分，其施工技术特点和施工技术优越性都非常值得研究。以下从几个方面出发，对顶管施工技术进行了简析。

2.1施工技术特点

顶管法又称为非开挖管道敷设技术，它具有不需要开挖面层，就能穿越地面构筑物和地下管线及公路、铁路、河道的特点，相比开挖敷设技术，投资和工期将大大节省。同时，顶管施工技术可以降低噪音，减少粉尘，减轻对城区的交通条件和环境状况的干扰和破坏，属于真正的无污染、高效率的施工技术。顶管施工法由于其上述多方面的优点，在市政工程中尤其是在市政管线工程中得到了广泛地应用。概括起来，顶管施工技术具有几大方面的优点：施工面由线缩成点，占地面积小；地面活动不受施工影响，对交通干扰小；噪音和震动低，城市中施工对居民生活环境干扰小，不影响现有管线及构筑物的使用；可以在很深的地下或水下敷设管道，可以安全穿越铁路、公路、河流、建筑物，减少沿线的拆迁工作量，降低工程造价。

2.2施工技术优越性

顶管施工技术由于自身具有较多的优越性，因此在我国的市政工程中得到了非常广泛的应用。如果将顶管施工技术的优越性进行概括则可以发现，其主要的优点在于施工面由线缩减成点，因此导致了施工占地面积变小，与此同时施工地区的地面活动并不会受到施工的影响并且对于市内的交通干扰也同时小。除此之外，噪音减少和震动较低也是顶管施工技术具有的重要优越性，众所周知城市内的市政工程施工通常对城市内居民的生活环境产生不小的干扰，因此顶管施工技术的应用可以再不影响城市内现有的管线及构筑物的前提下进行高效的施工，并且可以在很深的地下或水下敷设管道同时可以安全的穿越铁路、公路、河流、建筑物，从而在减少沿线的拆迁工作量的同时降低工程造价，最终促进我国市政给排水系统整体水平的有效提升。

3.顶管施工技术的基本原理和工序

3.1基本原理

顶管施工技术就是从顶进井开始将顶管掘进机或工具管，通过主千近顶油缸和中继间顶进力的作用，穿过土层至接收井内吊起，最后再将工作井间的管道埋没的过程。机械式的施工多采用封闭式顶进方法，其压力平衡的方法有：泥水式平衡、土压式平衡、气压式平衡。

3.2主要工序过程

3.2.1顶进的方法。在选择管道的顶进方法时，要充分考虑现场的施工条件，包括地下水位、地质、地下建筑物、管径等因素，还要满足以下条件：（1）砂性土或黏性土层的地质条件，且没有地下水的影响时，多选择机械挖掘式或手掘式顶管法施工；（2）软土层的厚度较大，且没有其他障碍物时，可采用网格式或挤压式顶管法施工；（3）在黏性土层的环境下施工时，如果要对地面的平整度进行控制，可采用土压式平衡顶管法施工；（4）在粉砂土层的环境下施工时，如果要对地面的平整度进行控制，可采用泥水式平衡法或加泥式平衡法施工；（5）当顶进的金属管管径小或长度较短时，可采用挤密式土层法施工。

3.2.2顶管井的布设。顶管井的布设通常要采用钢筋砼或碎石作为地基基础，土质较硬的顶管井可采用方木作为基础，土质不稳定的工作井，其周围要架设支撑。顶管井的地基修建要按照设计的管线位置和坡度施工，要求不得出现沉降，在其内部固定的导轨及顶管位置要准确。排水管顶进的顶管井，要设置于检查井的位置。

3.2.3管道的顶进。顶管井的布设完成后，要进行管道的顶进。在管道顶进前，要在管的前端开挖一个与所顶管道形状相似的坑道，其深度约为30～50cm，再将管道用千斤顶顶进，并重复此步骤循环顶进。

3.2.4顶管的接口。顶管的接口多采用电弧焊接方法，即在将管段顶入前，将该管段与已顶入的管段在内部进行焊接。混凝土管的接口处要采用麻丝油毡、橡胶圈或橡胶垫等材料嵌缝，管口的内侧要预留1～2cm的缝隙，两管间的孔隙在顶紧后要控制在1～1.5cm。

3.2.5管道的压浆。在完成管道的顶进和检查井的施工后，要进行管线的压浆作业。管道的压浆施工要通过每节管道所预设的压浆孔进行压浆，同时要防止地面发生沉降现象。

4.顶管技术施工应用分析

4.1顶进管的选择顶进管一般选用钢筋砼管，如没有腐蚀要求可选用钢管。钢筋砼管的规格设计、配筋和应力验算应遵守有关钢筋砼的标准和技术规程，特别是有关钢筋砼管的标准和技术规程。顶进管直径的选择：顶进管的直径选择是首先根据工程性质、工程需要确定内径，根据顶进管所受荷载确定砼管的配筋及壁厚，进而确定外径。因为顶管工程工作面上需要配备挖土工人，所以一般管内径不小于500mm；顶进管长度的选择：顶进管的长度对顶管过程的可控性和经济性有很大的影响。在直线推顶的情况下使用长管可以减少装管的次数，取得良好的效果，但随着管长度的增长，如果偏离原定的路线，使之恢复正确路线要比使用短管更加困难。建造顶压坑时顶压坑的长度也要增大，挖坑、支护、回填、修复的费用將相应地增加。一般情况下，管长度须相对于管径来衡量，当L/D外≤1.10时，为短管；当L/D外=1.15时，为标准管；当IJD外≥2.10时为长管。

4.2顶管施工的前期准备：现场平面布置：平面总体布置包括起重设备、自动控制室、料具间、管片堆场、拌浆棚及拌浆材料堆场、注水系统、弃土坑的布置等。始发工作井内安装发射架、顶管机、前顶铁、主推千斤顶、反力架等顶进设备，工作井边侧设置下井扶梯供施工人员上下；顶管机进、出洞处以及后靠土体加固：为确保顶管机出洞的绝对安全，需对后靠土体及进、出洞区域土体进行高压旋喷桩加固。为防止顶管机进、出预留洞导致泥水流失，并确保在顶进过程中压注的触变泥浆不流失，必须在工作井安装止水装置。

4.3顶管施工的工艺：顶管施叉称为顶进法施工，是指利用顶进设备将预制成椭圆形或圆形构造物逐渐顶入路基，以构成立体交叉通道或涵洞的施工方法。顶管施工需先在确定的管段之间设置工作井和接收井，然后在工作井内安装推力设备将导轨上的顶管机头推入土体，由机头导向，将预制的钢筋混凝土管向前顶进，前端土体通过工作井运出，最后完成管道铺设。

4.3.1顶管井的设计：顶管井分作业井与接纳井两种，顶管井的建造构造有许多品种，通常运用钢筋混凝土构造。作业井的构造方式通常有单孔井和单排孔井。前者形状有圆形、正方形、矩形等，后者则大多为矩形，它们的构造受力功能由高至低依次为圆形-----正方形-----矩形。

4.3.2顶管施工工序①穿墙：翻开穿墙闷板将东西管顶出井外，并设备穿墙止水设备，首要技能施工办法如下：1）穿墙管内填夯压密实的纸筋粘土或低强度水泥粘土拌和土，以起到临时性阻水挡土效果；2）为确保穿墙孔外侧必定范围内土体基本安稳并有满足强度，作业井东西管穿墙前，对穿墙管外侧采纳注浆固结办法；3）穿墙前对可能呈现的疑问进行剖析并拟定相应处理办法；4）闷板开启后敏捷推动东西管，一起做好穿墙止水，本工程选用止水法兰加压板，中心安入20mm厚的天然优异橡胶止水板环，需求具有较高的拉伸率和耐磨性，凭借管道顶进股动设备好的橡胶板构成逆向止水设备，应避免因穿墙管外侧的土体暴露时刻过长而发生扰动流变。②顶管出洞：顶管出洞是顶管作业中一个很值得注意的疑问，顶管出洞，即顶管机和第一节管子从作业井中破出洞口封门进入土中。开端正常顶管前的进程，是顶管技能中的要害工序，也是简单发生事端的工序。为避免管线呈现偏斜，应采纳东西管调零，在东西管下的井壁上加设支撑，若发现跌落立即用主顶油缸进行纠偏，东西管出洞前预先设定一个初始角补偿跌落等办法。③注浆减阻：在顶管施工中还有一个主要的技能办法即是经过压注触变泥浆填充管道周围的空地，构成一道泥浆保护套，起到支撑地层，削减地面沉降，削减顶进阻力的效果。在施工中，首要对顶管机头尾部压浆，并要与顶进作业同步，然后在中继间和混凝土管道的恰当方位进行盯梢补浆，以弥补在顶进中的泥浆丢失。注浆工序通常多使用于长距离顶管施工中。④顶管纠偏：纠偏是指机头违背设计轴线后，使用设置在后部的纠偏千斤顶组，改动机头端面的方向，削减误差，使管道沿设计轴线顶迸。顶进纠偏是选用调整4台纠偏千斤顶组办法，进行纠偏操作，若管道偏左则千斤顶选用左伸右缩，反之亦然。

4.4膨润土悬浮液在疏松土层中的使用

在无粘性的疏松土层中以及在粘性很小的土壤中，例如在砂砾土中，若不采纳其它辅佐办法，土层因为本身极不安稳，以致在刃脚推动以后马上就会坍落在管壁上。所以对这类土壤来说，膨润土悬浮液的支承效果特别具有主要意义。为了起到这种支承效果，先决条件是要尽可能精确地把握膨润土悬浮漓在砂砾上中的特性。膨润上悬浮液将渗人土层的孔隙内，充溢孔隙，并持续在其间活动。流速取决于孔隙的横断面与悬浮液的流变特性，一起也取决于压浆压力。因而为了在相同的压浆压力下达刭一样的进入深度，在孔隙横断面很小的细粒土层中便需要低流限的悬浮液，面孔隙横断面较大的粒粒土层则需要高流限的悬浮液。在战胜活动阻力的进程中，压浆压力跟着进入深度的添加而成份额地衰减，所以相应每一种压浆压力，都有一个彻底断定的进入深度。

尽管就某种场合来说，跟着管子的推动一起在管子全部圆周上和管路悉数长度上均匀地压浆证实是相宜的，而在另一些场合下，正确的方法则又可能是分段压浆。例如现已得知，在管子下半部，膨润土在顶进进程中比静止状况下更简单流出，而上半部的压浆则是在管路静止的情况下更简单进行。因而最佳是将管子下半部的注浆孔和上半部的注浆孔别离组合起来。这种半侧压出缘由在于，静

止状况的管道以其悉数很大的分量沉落于底部。这样便在管道的顶部构成了小空地，或许至少是构成了一个压力较低的区域。因而在这种状况下，膨润土在管顶处比在管底部更简单流出。反之，在顶压力和浮力一起效果下，管道有向上拱起的倾向。这时管道离地升起，所以管底下方便构成了一个低压区，致使膨润土更加简单进入其间并均匀地散开。

4.5顶进管在膨润土悬浮浪中受到的浮力

只需顶进管在全部圆周上被膨润土悬浮液所包围，浮力规律便对它有用，即便悬浮液层的厚度很小也相同如此。在钢筋混凝土管情况下，浮力均为管子自重的1.4倍。这样，只需经过准确地压入膨润土悬浮液，从而在土层中环绕顶进管构成一个支承环带，并坚持悬浮液压力等于土压力，所以管子就会在膨润土悬浮液中漂浮起来。为此必需的前提在于悬浮液应是液体状况的，亦即呈现为表观

流限相应较低的溶胶状况。在悬浮液的膨润土含量低到挨近运动状况下的安稳极限时，这个条件便能得到满足。浮力可使管外壁摩阻力减小，因为管底部因为自重发生的法向力削减了。这一效果首要会对大直径管子的长距离推顶发生有利的影响。

5.结束语

市政基礎设施是城市快速发展的前提条件，是城市交通枢纽畅通、居民安居乐业的基本保障。在市政工程的施工过程中，顶管施工技术作为一种现代化的施工方法，可以有效地解决传统的市政工程施工所带来的交通堵塞等诸多不便，将影响范围降至最低。而作为市政工作者，要熟练掌握这一施工技术，牢记顶管施工的重要工序和技术要点，强化施工过程中的质量控制，保证市政地下管道的施工质量，为市政工程的整体建设质量把关，为城市的快速发展保驾护航。

参考文献

[l]韩豫申，褚松龄，崔晓东.浅谈顶管技术在市政工程中的应用[J].企业导报，2011（15）

[2]王希海.浅论顶管技术在市政工程中的应用研究[J].科技向导，2013（23）

[3]陈志贤.顶管技术在市政工程中的应用[J].现代物业·新建设，2012（04）