顶管施工技术在市政工程中的应用

鲁亦文

（云南建投第二建设有限公司　云南昆明　650201）

随着经济科技的发展，市政工程建设不断增加，对地下管网建设要求不断提高，要求地下管网工程施工要减少对道路交通及周边建筑物影响，减少在地下管网工程过程中对周围居民生活的影响。顺应时代潮流发展，朝着社会要求的方向改变，必须要提高施工技术，下面本文研究的顶管施工技术在一定程度上有效地解决了这些问题。

1　工程概况

本研究装选用的工程是处于某市的大渡口污水处理厂污水管网工程，在此工程中包含A线管网D1000-D1200，长度达3.68km，B线管网D600-D800，长度达1.28km，C线管网D800-D900，长度达 3.39km，这三个排水系统它们的总长度为8.35km。在整个系统中A线路排水系统是最为复杂难做的，因为穿过重要的道路，穿过老城区和一些人口比较密集的地方，所以在管网施工过程中肯定会对当地的道路交通和周围的建筑物一周周围人们的生活带来比较严重的影响。

2　顶管施工

利用顶管施工技术方法进行施工，首先要确定管段之间的工作井和接收井，明确其位置然后利用推力设备在工作井内把顶管机头从轨道上推入土体内部，然后利用机头的导向作用，顶进提前预支好的钢筋混凝土管，整个顶级技术施工完成之后再把剩余的土进行清理，完成后续工作，管道敷设任务也就完成了。

2.1　顶进技术工作井和接收井设置

在实际的工作井和接收井施工安排中要根据当时工程的特点，此次工程建设施工设置七个工作井和九个接收井，工作井和接收井主要是利用C30现浇钢筋混凝土矩形的井结构，再具体设置时保持工作井的内净空达到6.5m×5m，接收井的内净空达到4m×4m。而且在设置工作井和接收井的地方保证其地质条件稳定，处于地下水比较贫乏的位置，在开挖时从上到下分层施工挖掘，在管道进出的地方留有足够的余洞，挖完之后先用砖进行封堵后期再取出，避免出现意外情况，也方便了后期施工操作[1]。

2.2　地面设备顶进设备的选型和布置、安装

工作井地面设备选取上要利用顶管技术施工所需要的各种设备，例如，液压系统、配电站、倒装设备等。此次工程施工实践中主要是选取两台电动空压机（1m3和3m3）的及其作为气压系统设备进行空气的生产与压缩，然后把空气净化之后进行储存量足够多时在输入到管道中；在施工中用来洁净施工环境的鼓风机（5kW）设备主要是排烟和施工用气进而保障使馆人员的呼吸安全；对主顶和中继间的千斤顶提供运行的压力油主要是利用高压油泵、溢流阀、油管、控制阀和油箱等液压系统。选好这些设备还要对具体实际进行改变，此时把每个工作井中配备两台高压泵进行并联循环作业并且配备一套完整的压浆系统，压浆系统主要包括泥浆池、注浆泵、搅拌机、管道等，最后为工程建设施工的方面选用一台合适的门式吊机。

井内顶进设备主要是选取在此项技术施工中最重要的施工设备主千斤顶，根据当地的实际需要，测算出此项目需要2台2000kN油压的千斤顶进行作业施工，并且在布置时要左右对称，千斤顶的油程保证在1500mm，设备中的电动油泵要供给主顶油管，满足这些才能顺利进行施工。

3　顶进施工

3.1　顶管出洞

在做好一系列准备工作之后，开始进行施工顶进技术操作，顶管出洞，在顶进施工中，为了预防积水从洞口和外壁间缝隙流进工作井中要在工作井的内部留有必备的有机头和出洞洞口，并且要保证预留之间是密封的，形成一个完整的密封的内套环结构，套环内不再设置一些防水橡胶板，把整个套环安装在预留部位，加固焊接在外围打在预埋钢管上面，保证紧密结合。

3.2　长距离顶管施工的设计

顶进技术进行顶管施工在一定情况下需要考虑设计长距离顶管施工，这主要是管道受到外壁的摩擦力比较大机头前面土体压力作用比较大，而此时工作井内部的千斤顶推力没有那么大，这样就必须设置相关的辅助增加推理的系统。在进行一次性的增加推理的顶进长度计算式，推算公式为：N=（L×S×F+A）×K，取一定的相关值利用公式可以计算出本次施工中一次性的顶进长度，本工程中A线的一次性顶进长度最多为70m，而且由于在此线路管道中全线长度为1230m，应用顶进技术分设了7个工作井，所以在工程施工中必须要布置中继间来完成整个工程操作。

3.3　中继间的设置

设置中继间，主要是根据工程实际需要的，中继间设置的主要作用是在长距离顶管施工中增加推力，此系统的主要构成主要是千斤顶组、壳体和千斤顶紧固件、承压法兰片和其他一些相关的液压系统，电气操作系统。详细的结构图如图1所示。

图1　中继间结构示意图

中继间推进的过程当中，最佳后支撑点的选择是后油压管道，使用中继间结构当中的千斤顶组来推进前半段油压管道，采用主千斤顶来对油压管道的后半段进行推进，每次推进的距离大约是30cm，在施工的过程当中，使用千斤顶组来对油压管道进行分段推进，可以实现长距离顶管的计划。在油压管道当中进行分段中继间安装，安装的具体位置需要由管道当中的阻力决定，安装位置在最前方的中继间在顶管的过程当中主要受到来自机头和管道外壁的阻力，应该为其储备足够的安全顶力。在经过精细的运算之后发现，每4000kN的推进力可以将特定段的油压管道向前推进70m，所以安装在最前方的中继间的位置应该在距机头20m的位置，其后的中继间相邻两个之间距离为50m[2]。

4　顶进技术后期工作

4.1　顶管施工的测量、纠偏

4.1.1顶管测量

顶管施工技术必须按照设定的管道中心线和工作井依据实际工程的测量系统进行顶管测量，在测量时不能轻易的改动线路，而且选择测量的位置要保证视线清楚方便核查。设置测量平台选取临时的水准点，每次测量时进行核实和调整，经过设计管道引入到工作井中，然后进行观测。通常情况下，观测频率为顶进距离扩展500mm测量一次。

4.1.2顶管纠偏

此项工作主要是减少偏差，减少机头与设计轴线的偏离，工作中主要是利用纠偏千斤顶组进行调解处理，改变机头前端方向，从而减少机头与设计轴线的偏离尺度。在顶进技术中顶进纠偏工作操作主要是调整四台纠偏千斤顶组，管道发生偏离后按照实际情况把千斤顶组左右伸缩即可。

4.2　长距离顶管的通风

根据工程实际设置长距离顶管，施工过程装顶管中会产生大量有害气体有效保证长距离点管的通风才能够有效保护施工人员的呼吸安全，主要的通风方式有鼓风和抽风。

把风机放在工作将的地面上，把外部的清新空气通过风机传送到管道内这种方式叫做鼓风式通风。利用这种方式可以排除工作面的有害气体，它的风筒有效射程比较长，但是运行过程中会随着管道的增长压力减小，所以不适合用于距离特长的管道中。

5　结束语

综上所述，本次工程实践中利用顶管施工技术有效的减少了对道路交通和周围键入以及周围居民生活环境的影响，利用先进的技术减少工作量，取得一定的经济效益和社会效益。