市政道路污水管道顶管施工技术的探析

高家川++李明伟

摘 要：在市政道路施工中，污水管道施工占有重要地位。作为一种现代化的管道敷设施工方式，顶管法施工在市政道路污水管道施工中得到了广泛地应用。为此，本文主要对顶管技术的概况，市政道路污水管道顶管施工流程及质量控制进行了分析与探究。

关键词：市政道路；污水管道；概况；技术应用

一、顶管技术的概况

顶管施工就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。

顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。

二、市政道路污水管道顶管施工流程

干线管径为1050—1950，总长度为4043.1米，预留支线为管径为0300—1050，干线检查井53座，支线检查井16座。本工程顶管施工贯穿于工程干线全线，选用III级钢筋混凝土钢承口顶管管材，选用钢承口作为接口形式，选用现浇钢筋混凝土结构作为所有检查井结构，进行混凝土井筒预制。施工时，必须遵循设计要求进行操作，并选用“五防”重型球墨铸铁井圈与井盖对井圈、井盖进行检查。该工程根据施工现场的具体情况，选用人工方式普通顶管，顶管坑可设置29个，顶进方式为单向、双向与三向。同时，将管帽设置在管前，并与注浆、地面压浆方式充分结合，填实顶管附近孔隙，避免沉降问题出现在地面。

1、设备安装

导轨安装：导轨采用钢轨与型钢焊接，导轨长2×4m，两条导轨顺直、平行、等高。导轨安装在工作井内砼垫层上，安装牢固，以保证在管道顶进时不发生位移；导轨安装的轴线偏差≤3mm，顶面高程误差控制在0-3mm，两轨内距误差为±2mm。

千斤顶安装：采用2台300t千斤顶，千斤顶安装在稳定牢固的支架上。千斤顶的轴线与管壁重合。

工作机头安装：采用泥水平衡机械纠偏式工作机头，直径大于钢筋砼管外径20mm，以减少管材与土壁之间的阻力，以利于注浆（根据需要）。工作机头与第一节砼管间采用胶圈接口。

2、管道顶进

检测管材质量应在下管前进行，并检查下管设备的安全性。一般选用4角支架、卷扬机进行下管施工。顶进施工前应对设备、测量高程及排水设备进行全面检测，为确保上方支撑的稳固性，应将钢木支架洞口位置的工字钢拆除。将管帽安装在第一节管前端，可以有效避免土方坍塌，提高顶管施工质量，在土内顶入管帽后，挖土施工可在帽檐下进行。开始顶进范围为5米到10米，进而能够对测量密度进行有效提升。在顶进施工中，应确保其均速缓慢施工，避免出现上下摆动管子的现象。一般轴线位置偏差控制在3毫米，高程则控制在3毫米以下。如地基良好，在顶管施工中，管前挖土长度应比管端多出30到50厘米，一般同时进行挖进与顶进工作。如地基较差，管前挖土长度与管端之间的距离必须控制在30厘米以下。管顶位置在顶管施工中其最大超挖量必须在1厘米范围内进行有效控制。必须及时清理管前挖出的土，可选用手推车将土运输到指定位置。顶进施工中，不能在工作坑内进行垂直运输施工。顶进施工中，应复测各个结构的质量，对高程、中线位置进行及时改正，一根管顶进后，可每隔50厘米对中线、高程进行测量，并进行准确记录，交接时应对上一次高程、中线进行复测。顶进全段施工后，应验收管道中心、高程工作。

3、管道顶进测量

因单次污水管顶管顶段均较长，井内测量时需用长边控制短边，要求测量精度高。测量仪器采用J2激光经纬仪。测量时采用盘左盘右闭合测量，以抵消仪器差。水平测量正常情况下用激光经纬仪光束控制，在每顶进20米用水平仪在管道内复核一次。复核时前视、后视距离应尽量相等以抵消仪器差。具体工作如下：

将管道的轴线及水准点引进工作井内，控制导轨及千斤顶的安装。设备安装完成并试运行后，在工作井的后部中心位置设置并固定测量架，以测量监控顶进过程。前五节管道顶进时每进尺0.5m测量一次轴线和高程；正常顶进后每顶进2m—5m测量一次。

4、管道接口

管节接口主要由外套环（钢套环）橡胶止水带和软木衬垫组成。钢套环在加工处至现场运输吊装过程中不能变形，接口不损坏，以确保管节在对接过程中，橡胶带不移位、不翻转，确保管节的密封性。同时，钢环套在进场前还必须做好防腐处理。橡胶止水带应保持清洁、无油污，并存放在阴暗处，防止老化。施工中，将橡胶止水带用强力胶水粘贴于混凝土管口凹槽处，并粘贴牢固，在管节对接前涂无腐蚀性润滑油以减少摩阻，防止止水带翻转、移位和断裂。

5、顶进纠偏

管道顶进发现偏差时应及时纠偏，管道纠偏过程采取偏差纠偏的方式。分次纠偏，不得猛纠硬调。纠偏油缸行程控制在50mm内，以防止工具管与管道脱离。纠偏需做到勤测勤纠。

三、市政工程污水管道顶管施工的质量控制

1、顶管施工在雨、污合流管道建设中发挥了独特的优越性，施工人员需认真按设计要求施工，确保管道基础的强度和稳定性。当地基地质水文条件不良时，应进行换土改良处治，以提高基槽底部的承载力。如果槽底土壤被扰动或受水浸泡，应先挖除松软土层后和超挖部分用砂或碎石等稳定性好的材料回填密实。地下水位以下开挖土方时，应采取有效措施做好抗槽底部排水降水工作，确保干槽开挖，必要时可在槽坑底预留20cm 厚土层，待后续工序施工时随挖随封闭。

2、在顶进过程中及时注意油泵的压力表指示值的变化，发现压力突然上升时，立即停止顶进，检查压力上升原因，防止发生意外。控制千斤顶活塞的外伸长度，不要超越临界冲程，以免损坏设备。要连续顶进，如果停工时间过长，地下水渗透量增加，土拱容易坍塌，再开顶时顶力将大幅度上升。根据不同的地质情况，随挖随顶，以免塌方。顶进速度适当，过快易产生偏差，过慢易塌方。顶管工作面排水。顶管工作应尽量从下游向上游方向进行，地下水由工作面流向工作井集水坑，再用泵排出地面。管道滲漏的治理。对管道渗水和漏水点，先凿V形槽，埋入导水水管，用速凝水泥封闭管周，待水泥有一定强度后，用手动泵压入水泥水掺玻璃浆液封堵。

四、结束语

综上所述，顶管施工技术是市政工程中的一种非开挖技术，是一种安全、高效、环保、便捷的市政工程施工方法，在市政道路污水管顶管施工过程中必须重视其施工技术要点，不仅可以最大限度地提升市政道路施工的质量，还能延长工程的使用周期。

参考文献

[1] 何光奇，浅谈市政道路排水工程施工质量控制[J]，城市建设，2012.

[2] 周先桂潘承猛莫培华，顶管施工在市政道路给排水管道中的应用研究[J]，企业导报，2011.

[3] 刘金龙，郭鹏. 谈市政给排水施工中顶管技术的应用[J]. 中小企业管理与科技（上旬刊）. 2011（02）.

[4] 汪玉泉，朱彩珍. 浅论顶管技术在市政给排水工程中的应用[J]. 黑龙江科技信息. 2010（20）.

[5] 侯丹丹. 砂土地层污水管道顶管施工土体变形规律及处治研究[D]. 长安大学 2014.