市政给排水施工中的顶管施工技术

2019-02-17林巧英

四川水泥 2019年10期

林巧英

（厦门市翔安市政集团有限公司，福建厦门 361100）

0 引言

由于我国城市化建设步伐不断加快，需在成熟或半成熟的城市中逐步完善市政配套设施，因此减少交通阻断和道路、植被破坏成为市政项目施工工艺选型的先决条件之一，而顶管施工作为一种不开挖或少开挖的管道埋设施工工艺，在当前市政工程施工中凸显优势，日趋重要。该技术可大幅降低因施工对城市正常运作及既有建（构）筑物的影响，作业面小，综合施工成本低，保证经济效益的同时，最大限度降低对周边环境的影响。因此，在市政工程建设中，顶管施工技术被广泛采纳。

1 工程特点和顶进方法的选择

1.1 工程特点

东溪尾水利用工程主要解决尾水压力管道接入现状泵站问题：管道路劲为污水厂巴式流量槽附近的水泵站（流量为4000m3/d）至东溪流域，路经横一路、马塘路、同新路、后田洋路以及后田洋桥，处在车流量较大的交通干线上级横穿支线，管线施工时对该路段人车同行带来极大不便。为使项目实施与交通之间的相互影响降至最低，经过实地考察探勘后，根据该工程特点及地址条件和环境条件，采取了顶管施工和开槽埋管相结合的施工模式。从巴式流量槽至后田洋路实施顶管施工，后田洋路至东溪流域受地形影响实施管道开挖敷设施工。

1.2 顶进方法选择

顶进方案的合理性对顶管施工的成败及效益起决定性的作用，因此方案需综合考虑管道埋设位置的土质、水文地质、管径、周边既有建、构筑物及各种设施等影响因素，同时纳入经济技术综合考量，进而确定顶进施工方案。依据前期地质勘探，本项目所处位置的地层以杂填土为主，且可能遇到抛石、木桩等障碍物，地下水水位较低，影响小，因而采用人工顶管进行施工。

2 顶管施工技术在市政给排水中的应用及效益

在当前的城市建设中，因前期城市规划时未充分考虑城市发展后期的管网建设，存在大量管网工程在部分路段重复开挖，给城市日常运作造成了不便，同时，路面重复开挖势必对既有构筑物及道路结构造成影响，使用周期也同比缩短；旧城区因人口增长，为确保管网的效用，有必要进行重新建设。东溪尾水利用工程项目所在地施工现场情况复杂、作业面小，明挖施工受限，因此采用顶管施工技术，大幅避免了对既有构筑物及地表植被的影响。

此外，顶管施工时因其工作面大部分处于地表下部区域，受环境及雨期影响较小，并且环境或天气对施工工期的影响有限，因此该方案在保证工程进度的同时，能为施工企业实现更高的经济效益。

3 顶管施工技术在排水施工中的注意要素

3.1 管道的材质

应结合实际情况选取合适的管道材质、强度以及接口，钢管需具有较强的承受压力，也应具备较强的硬度[1]；钢筋混凝土管其外观质量和强度等级必须符合设计要求。在实际顶管施工技术应用中，管径应不小于 800mm，便于施工人员进入管内进行施工作业。管道的材料强度和壁厚，需根据设计要求、现场土质情况以管道埋入深度确定。

3.2 工作坑

工作坑是指工作井和接收井，如图1所示，均属于顶管井，其形状各异，材质主要是混凝土，顶管井施工工艺以锚喷护壁最为常见。在顶管井施工时，采用分层开挖方式，进而有效提升施工进度，每节开挖护壁的高度通常为 100cm，但不得超过150cm。此外，每层挖掘深度不得超过1.5m，否则将不利于井内积水的排出。此外，为有效提高后背墙的稳定性及工作坑的强度，需在工作坑周边施打水泥或放置支撑物，并在内部设立钢制的围墙，同时需确保对洞口墙的水平度和垂直度符合要求。

因工作坑的施工质量是确保顶管施工进度及质量的先决条件，因此，在工作坑施工过程中，需充分考虑各类因素对其的影响，同时需避免工作坑施工对既有构筑物基础产生破坏及影响。工作井施工必须依据其强度和相关规范要求进行。

3.3 设备安装

设备安装主要分为如下两点，其一是导轨安装，进行导轨安装时，施工人员应实时监测导轨中心位置和高度，进而有效保证顶入管节中心和高度满足设计需求。本项目工作井的地基较为稳定，可将导轨安装于枕木上，同时将枕木放置于工作井的底板上，而后将枕木埋设并使用浇筑栓加以固定，通常选用长度为2～5m，间距为60cm的枕木，安装过程中严格把控导轨的盖高度中心位置；其二是其它设备的安装，主要是安装千斤顶和高压泵为主的顶进设备，运土车和卷扬机为主的出土设备及空气压缩机带风镐机为主的挖土设备。此外，井内安装设备所应用的电压原则上不超过36v，并将工作棚作为重要的防雨设备。工作坑上的活动式工作平台，应采用20#工字钢梁，并辅以架设重架及在坑边安装电动卷扬机。

3.4 顶进施工

将顶进设备安装完成后，应对设备各组成部分进行细致检查，确保其处于正常作业状态后，方可进行试顶作业。首先，将工具头放置在导轨上，而后安装顶铁并连接好各个系统，检查校准工具水平和垂直标高是否符合实际施工要求，检查合格可顶进工具头，随后安放混凝土管节并核准标高，合格后进行试顶作业。调整各项参数至允许值，便可开始正式顶进作业。本工程顶进施工时，主要采用风镐进行取土作业，在风镐后背不动的情况下将千斤顶出镐，同时将污水管向前挺进；待顶铁安装完毕，工具管的前端破取合适的距离后，启动油泵千斤顶进油，当千斤顶的活塞伸出一个工作行程时，管道向前推进；停止油泵作业并打开控制阀，千斤顶回油后活塞返回，安放新的顶铁，再次进行顶进作业，直至可安装下一节混凝土管节；拆除各节顶铁，下放管节，再次顶进；为确保管道接口缝隙密实、各节管道受力平衡及管节之间的连接效果，采用环形橡胶环连接混凝土管，重复上述过程，直至完成顶管作业。

3.5 测量与纠偏

在顶管顶进过程中，顶力会受多种因素的影响，如管材和管径、现场土地状况、施工所用设备及工作坑等，若无法有效管控好以上因素，会导致顶管的顶力受到严重制约。在实际的顶力规划与设计中，应留有一定的空间，因顶进过程中，需不断调整顶力方向。此外还需注意局部受力集中和偏心受压状况等，因此在顶进过程中应严格遵循顶进作业规范要求的测量次数进行中心、高程测量，在一个完整管段顶进完成后，应对中心和高程再次进行复核，每个管节接口选取一个测量点，有错口的管节接口应选取两个测量点，当测量发现出现偏差时，应及时纠偏。偏差范围在10至20mm时，采用超挖纠偏法纠偏即可；当偏差范围在20mm以上时，应采用千斤顶纠偏法进行纠偏，直到使管道中心及高程回到设计要求范围内。