顶管技术在城市给水管道施工中的应用

2017-04-10周群

四川水泥 2017年10期

关键词：穿墙给水管顶管

周群

(太原供水集团有限公司 030009)

顶管技术在城市给水管道施工中的应用

周群

(太原供水集团有限公司 030009)

随着国内经济的发展我国城镇化进程不断地在加快，对城市给水管道的施工提出了更高的要求。在城市给水管道施工过程中不但会受到当地地形和地质的影响，同时水文环境也会对给水管道的正常施工带来一定程度的影响，并且在传统的给水管道正常施工过程中会对当地的建筑、道路以及公共设施造成不同程度的破坏。通过使用非开挖施工技术能够有效的避免这些问题的发生，在非开挖施工技术中顶管技术作为最重要的施工技术之一，在正常施工时不但不会对地面建筑、道路、以及公共基础设施造成损坏，并且能够加快给水管道施工的效率，在城市建设中有着广泛的应用。本文主要对顶管施工进行了基本介绍，并且对给水管道施工中的顶管技术进行了分析，顶管技术的正确应用对促进给水管道的正常施工以及城市化建设具有重要意义。

顶管技术 ;给水管道 ;施工;应用

0 引言

作为非开挖施工方法中的重要施工技术之一，顶管施工技术不但能够避免对建筑物以及公共设施造成破坏，同时能够减少施工过程中对地面交通产生影响，对保护城市土层以及维护市容具有重要作用[1]。在城市给水管道建设过程中由于通常都是在人口较为密集以及交通比较繁忙的地区来进行给水管道的建设，工程涉及的建筑范围非常的广泛，所以要加强顶管技术在给水管道施工中的应用，从而在维护城市正常秩序以及环境的情况下保证给水管道施工的正常进行。

1 顶管施工概述

通过顶进设备的推力来克服管道与土壤之间的摩擦力，从而按照设计坡度来将管道正确的放置在土层中，这种埋设管道的技术就称为顶管施工。在进行顶管施工的过程中，需要将主顶油缸以及中继间和管道间的推力利用起来，以利于工具管从工作坑内的土层穿过，进入到接受坑内进行起吊，然后再将管道在两坑之间进行埋设。相对与盾构施工技术，顶管施工作为当前应用比较广泛的一种给水管道施工技术，不用将面层开挖就可以进行地下管道的铺设，所以无论在公路、铁路以及河流或是建筑物下进行给水管道施工，都能够有效的完成管道铺设工作。

顶管施工技术在国内起步比较落后，近些年来随着我国建筑行业的快速发展以及城市化进程的加快，随着顶管施工技术的应用不断增加，使国内顶管施工技术的某些方面已经逐渐的进入了国际一流水平行列[2]。并且国内的城镇化进程依然在加速发展着，所以在未来顶管施工技术仍然存在着非常大的发展空间。在顶管施工技术发展中比较突出问题是国家区域经济没有得到均衡发展从而导致顶管施工机械设备的相对落后，并且投入到顶管施工行业中的人才非常的少，从而极大的影响了顶管技术的实际应用，但是作为非开挖施工技术的重点技术之一顶管施工在我国依然具有良好的发展前景。

2 分析给水管道施工中的顶管技术应用

2.1 选择顶进管和设备

由于在某些地段的工程地质含有一定程度的腐蚀性，所以在工具管的选用上通常都是选择钢筋混凝土作为顶进管，在设计制造顶进管的过程中要经过充足的应力计算及配筋，从而使顶进管的强度和韧性大小能够满足设计使用要求。然后在确定顶管的长度和直径，在实际工程中，通常都是根据设计要求首先确定顶进管的内径大小，然后再根据顶进管的受力分析以及钢筋混凝土的韧性大小来对外径进行确定，为了有利于工人在顶管上方进行挖土工作，顶进管通常需要保证500mm以上的管径。在顶进管的长度选择上通常都是遵循越长越好的原理，但是在实际施工过程中若出现较大的路线偏移情况，就会很难恢复，并且顶进管长度的增加会提高整个工程挖坑、支护以及回填的施工成本，所以在顶进管的长度选择上要科学合理。

在顶管施工中使用的主要顶进设备有顶铁、运土设备、高压油泵和千斤顶，要根据工程设计要求和顶进管的长度来合理选择顶进设备，为了让这些设备能够在施工过程中发挥出更好的效果，要对这些设备的台数和规格进行适当的调整，

2.2 顶管施工准备

在进行实际顶管施工之前要做好准备工作，主要就是对顶管施工的起重设备、管片堆场还有注水系统进行配置，同时要设置好物料工具放置处、拌浆材料处和拌浆棚，对于自动控制室以及弃土坑的位置也要进行合理的布置。为了保证顶管机的安全需要对顶管进洞和出洞地方的土体进行加固，加固方式主要是利用高压旋喷桩在进洞和出洞区域还有后靠土体处进行加固[3]。在顶进管机的进、出洞时会造成一定程度的泥水损失，所以要将洞口止水装置安装在洞口，从而减少顶进管机进、出洞时带来的泥水的损失，同时保证顶进时产生的触变泥浆不会流失。

2.3 设计顶管井

顶管井分为两种一种是工作井，还有一种是接收井，在设计建造顶进管时有很多可选择的方式，通常情况下都是选择钢筋混凝土顶管井结构。根据工作井的结构形式又分为单孔井和单排孔井。单孔井的孔形主要有正方形、矩形和圆形[4]。而单排井基本上都是矩形，圆形结构的工作井受力性能最高，其次是正方形结构，矩形结构的工作井受力性能最低。

2.4 顶管施工技术应用流程

（1）穿墙

穿墙是指将墙闷板打开然后顶出工具管至井外并将止水装置安装的过程。首先在穿墙管内填纸筋粘土和土，以保证穿墙管能够拥有暂时性的阻水挡土效果，要注意将穿墙管内的纸筋凝土夯实；然后对穿墙管的外围采取注浆措施进行固结，从而保证工具管穿墙施工前，穿墙孔外围附近土体的稳定和强度达标；对穿墙施工前会出现的问题进行预分析有利于处理计划和措施的及时制定和实施；在打开闷板之后要将工具管迅速推进，推进过程中要做好穿墙止水工作。

（2）顶管出洞

顶管机从第一节管子中破除工作井洞口进入土层中的过程指的就是顶管出洞。在顶管出洞的施工过程中，施工人员要时刻注意管子受力情况，避免出现受力过大从而导致安全事故的产生[5]。为了确保管子出洞过程的顺利一般都是利用工具管进行处理，并且在出洞过程中对顶进和接受工作井的外侧都会采取注浆措施来对土体进行加固，来确保出洞的安全。

（3）注浆减阻

在顶管施工过程中通常会采取注浆措施来将管材和土壤之间的阻力减小，使用的注浆材料主要是水和膨润土。在水与膨润土充分混合以后会形成一种润滑层，将这种混合材料使用到管材外部和土壤之间能够将管节的推进摩擦力有效的进行降低，从而将管子的推进距离延长，并且能够起到保护管壁的作用，

（4）顶进纠偏

在顶管发生偏移时会导致管子无法合拢，需要采取纠偏措施。具体的纠偏措施有超挖、顶木和千斤顶三种纠偏方法。在偏差较小在1-2cm时可以采用超挖纠偏，通过在偏移一侧进行反挖来使管子回正；当偏差超过2cm时可以使用顶木纠偏，主要是通过将圆木顶在管子发生偏移的另一侧管壁上，另外一段则是斜撑在有钢板的管前土壤上，顶进过程中会斜支撑会有阻力产生利于顶管回正；千斤顶纠偏和顶木纠偏方法没有太大差异，只是在顶木上利用千斤顶强行校正管子。