非开挖顶管技术在市政工程中的应用

李强

摘 要：随着我国城市化发展水平的提升，城市管道网线规划已经无法适应城市发展的需求，尤其是市政工程排水管线铺设往往存在诸多问题，为有效提升市政工程的质量，部分单位为降低成本，都会选用“挖槽铺管法“进行排水管线施工。但这种方式必须在地表无建筑物、河流等情况下，才能进行地下管线的铺设，其不仅会对原有路面、建筑物质量造成极大的损坏，在开挖施工中，还会产生极大的噪音，并严重影响道路交通与沿线居民生活，为此，非开挖顶管技术因其经济性良好、环境、交通影响小，在市政排水管线施工中得到了广泛地应用与推广。

关键词：非开挖顶管技术；市政工程；排水管线施工

1 工程案例分析

某市政排水工程，居民区分布于其管线两侧，管线中心与建筑物外侧之间的距离为12 m。该工程顶管的总长度为514 m，管节外径为2 640 mm，其内径为2 200 mm，管节长度为2 400 mm，最大控制距离为189 m，该顶管施工段无坡度，管顶覆土厚度为4.3 m。选用土压平衡式多刀盘顶管机（该机的外径长度为2 640 mm）进行顶管施工，最大后顶力为1400 t。因管道施工具有较大的复杂性，可选用天然橡胶制成锲型橡胶圈。

2 市政工程非开挖顶管技术的施工准备

1、顶进管选择

一般选用钢筋混凝土管作为市政排水管线施工的顶进管，钢管一般用于没有腐蚀需求的情况下。严格按照钢筋混凝土标准与技术规定确定钢筋混凝土管的规格设计、配筋与应力验算。按照工程性质及需求，对顶进管内径进行确定。外径可严格遵循顶进管受荷载的情况进行确定，并对混凝土管的配筋、壁厚进行确定。因顶管工作面施工必须与人工方式相配合，要求其管内径在500 mm以下。顶进管长度直接影响着顶管的可控性与经济性。将长管应用到直线推顶施工中，可降低装管次数，以此提升施工效果。但在不断增加管长度的同时，如与原定路线出现偏离现象，将加大恢复的难度。通常情况下，当L/D（长度为L，管径为D）在1.10以下或等于1.10时，通常选用短管进行施工；当L/D等于1.15时，通常选用标准管进行施工；当L/D大于或等于2.10时，可选用长管作为顶进管。

2、顶管施工准备

起重设备、自动控制室、料具间及注水系统等为现场平面总体布置内容。并将发射架、頂管机、千斤顶等设备合理安装到始发工作井内，并将下井扶梯设置在工作井边侧，为施工人员提供便利。为增加顶管机出洞的安全性，必须选用高压旋喷桩对土体、进出洞相应范围进行加固。为避免泥水流失现象出现在顶管机进出预留洞位置，必须将止水装置安装在工作井内。

3 市政工程非开挖顶管技术的施工流程

1、测量放样与井下、地面设备安装

顶管轴线与设备安装标高等都是测量放样的内容，利用井下投点、后视点精度的确定，可对顶管轴线放样精度进行有效控制。在安装井下设备时，设备安装部件包括：导轨、千斤顶等。安装施工中，轴线确定必须严格遵循相关测量规定，确保操作符合施工要求。为防止标高人为误差的产生，应降低轴线安装量。安装地面设备时，其设备包含：起吊设备、主顶泵站等，施工时，必须严格按照现场具体情况，进行合理设置，并与顶管轴线存在一定的距离。

2、顶管机下井与出洞

通过起吊设备将顶管机吊入安装好的导轨上，临时千斤顶安装后，应和顶管机连接的管线相连。必要的安全措施应在顶管出洞前进行，如软眼位置在工作井施工中，可进行相应墙体的浇筑，应确保该墙体具有较高的强度及可对洞口外水土压力产生抵抗作用，向出口器放入顶管机后，可对墙上的出洞进行直接切割与封堵。同时，还可以将部分钢封门安装在工作井软眼位置，以此起到加固洞口外土体及地下水位降低的作用。在打开洞口后，对土体自身的稳定性及牢固性进行加固。如顶管出洞没有地下水，可将一定量的钢板桩打在洞口外部，进而对打开洞口后出现的土压力加以抵抗。在打开洞口后，出口器内进入顶管机时，可拔出钢板桩，随后不断顶进。

3、正常顶进控制

正常顶进施工中，应利用顶速控制、出土控制，使土仓内压力与机头水土压保持一种动态平衡状态。如土质出现改变，必须按照土质具体情况，合理调整顶管机参数。

第一，合理布置中继站。应充分考虑井内总站顶力与管线顶进时的最大摩擦力。施工过程中，由于顶管内中继站具有较高运动频率，必须确保其密封件性能符合施工要求。

第二，顶进编制控制。按照监控屏内顶管机偏位情况，操作人员可及时将顶管机头内的纠偏系统启动，同时做好处理工作。施工过程中，必须与顶头偏位、后续管节缝等充分结合。如顶管为曲线形式，地面控制系统无法对顶管机偏位信号接收时，应指派相关负责人员及时监控管道，并将纠偏调控结果上报。

4、顶管机进洞、起吊及转移

在洞口位置放置顶管机市，必须遵循洞口位置的具体情况、地质条件及地下水文状况进行相关措施的选择。在确保施工安全的前提下，指派施工人员及时除去软眼封门，随后不断顶进，直至顶管机进入接收机内，最后将机头与管道的连接解除。

5、洞口密封处理、管道修补及验收

在井中进行顶管机转移，并彻底清理洞口，根据安装轨道，进行止水设备的安装，洞口封闭可利用混凝土浇筑的方式进行施工。在完成该段管道施工后，必须先清理管道，在回填管缝，并补衬、修补施工受损位置。随后验收管道，确保管道轴线位置不出现任何误差、回填管缝施工效果良好等。选用“F”型钢筋混凝土顶管作为该工程的方式，密封时可选用橡胶圈。在混凝土管内埋设钢套，可对其刚度进行有效提升，并确保变形现象不出现在运输过程中。与此同时，焊接其和管内钢筋骨架，当顶进管端位置混凝土时，如产生受压情况，可起到约束保护管端混凝土的作用。

4 市政工程非开挖顶管技术的质量控制

1、工程地质和水文地质条件沿管线土层变化频繁，所以在顶管施工前必须了解土层的变化情况。此外对于要经过回填土地段，需要提前加固处理，以防顶管施工后地表有过大的下沉。

2、有毒气体的检测与防护顶管施工的地层一般会通过淤泥层，腐烂动、植物体会在地下形成有毒气体聚集体，危害施工人员的健康和生命，所以有人员在顶管内操作的情况下，需要定时监测管内有毒气体含量，采用通风装置予以解决。

3、超前探查地下管线尽管先进的顶管设备具有在施工时探查前进路线不远距离管线的能力，但是采用在地面提前查明地下管线仍是值得开展的，这对于保证通讯、电力、上水、排水、煤气等其它管线安全运营，确保公众正常生活仍有必要。

4、穿越建筑时对基础的探查顶管在建筑物基础下施工时，需要明确施工施工路线上所遇到的基础类型，对于部分基础顶管顶进前可采取托换、加固措施。

5、顶进计算顶进计算其一包括准确计算顶进推力，根据计算结果选定相应的油缸类型和确定中继间的分布，其二是工作井设计，根据计算得到的最大顶力，提出工作井的加固方案。

5 结束语

综上所述，市政道路工程作为道路施工与交通运输经济发展的重要组成部分，其不仅关系着运输结构、运输能力变化，更推动了城市经济的可持续发展。作为一项非开挖掘进式顶管技术，顶管技术在市政工程中的应用，不仅能够深入地下施工，更不会影响附近环境。这是开挖埋管施工不具备的优势。其作业原理为将工作井与地面垂直，随后通过高压液压千斤顶，向地下放置水泥、钢制管道。为达到施工流程的规范性、合理性，必须重视市政工程非开挖顶管施工技术，只有这样才能推动工程建设的进一步发展。

参考文献

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