市政道路排水工程污水管顶管施工技术研究

（上海千年城市规划工程设计股份有限公司河南分公司，河南 郑州 450000）

0 引言

随着城市建设规模日益扩大，各类基础设施逐步完善，城市不断扩张，地下管网、管线系统也愈加复杂。污水管网是城市基础设施的重要组成部分，城市污水管网的发展规模是衡量城市基础设施完善程度的重要标志之一。作为一种非开挖技术，顶管法在污水管网施工中的应用，可充分展现其优越性，无需开挖面层，就可以避免对城市建筑物、交通等造成不利影响[1]。

1 顶管法的基本原理

顶管施工技术是基于予力技术原理的基础上发展而言，利用顶管机头对顶进管材沿线岩石、土壤进行持续、不间断地施加予力作用，以此切割、扰动土壤，促使土壤变形碎化并压实土壤，从而形成土压力，保证顶进管材的管外壁紧密结合周围的土壤、岩石，且对已顶进管道持续挤压，从而构成管网。作为一种综合性较强的机械化施工工艺，顶管施工适应性显著，可根据土层组成、土质条件以及施工条件等具体情况，选择与其相适应的顶管设备及施工工艺。同时，根据不同材质、管径规格和顶进轨迹等将顶管施工技术分为不同类型[2]，见表1。

表1 顶管法的类型

此外，顶管施工还具有连续性、不可逆转性等特点。当一项顶管工程开始施工后，便无法随意暂停，若停工时间过长，将大幅增加顶进失败的概率。因此，在进行顶进施工中，如果顶管机出现问题，须及时找出故障原因并处理。

2 工程概况

某市政道路排水工程污水管道为区域内污水干管，采用顶管法进行施工。该路段处于3 条交通干道下方，车流量较大，在行车荷载的长期作用下，路基路面损坏问题较为严重。根据工程地质勘查结果显示：该路段主要由填土、黄土状粉土、砂层组成，地下水位埋深较深，水位周围处于密实状态。因此，施工中无须考虑沙土液化情况。顶管段主要工程量，见表2。

表2 顶管段主要工程量

3 市政道路排水工程污水管顶管施工技术要点

3.1 施工准备

施工前，为施工安全，可将防护围栏设于工作井、接收井周围。相比地面高度，工作井、接收井的上边缘须略高一些，用于防止井内流入周围泥水，或将排水沟、集水坑。顶管进出洞口是整个顶管施工的关键，事关顶管施工成败。为此，在进出洞口20 m 距离以内，要做好预防措施，避免土体流失并保证进出洞口施工安全[3]。

3.2 顶管出洞

作为顶管施工的重要工序之一，顶管出洞是指顶管机和第一节管子由工作井中破出洞口封门向土内进入的过程，属于顶管施工初期阶段，也是最易产生事故的环节。

井内顶管机头在管床就位，待调试正常后，须采用风镐等工具，将洞口的砖墙凿除，机头由橡胶密封圈穿过直至顶进土内，此时将膨润土泥浆注满机头和洞口的缝隙，保证管道润滑，支护土体。一般情况下，为避免出洞口外土体产生坍塌事故，须加快出洞施工速度，保证施工质量。

由于该路段车流量较大，为保证通行安全，严禁采用爆破法，拟采用水平钻抽芯工艺且以风镐为辅破除岩石施工。在整个施工中，因支撑面不足，工具管出洞，极易造成工具管下跌情况，此时为避免管线偏斜，须将一道支撑设于工具管下面的井壁之上，以此来加大支撑力度[4]。

此外，该工程对施工操作人员的技术具有较高要求，出洞过程中，若土体未能全面包裹顶管机就会处于自由状态，将大幅增加顶头出洞主千斤顶的顶力，加之操作控制不当，很可能使顶头及第一节管子与设计轴线出现偏离情况。此时，机头将产生巨大反力，且土体无法起到导向约束作用，将很难修正管线偏差。为此，一定要做好出洞顶进监测工作，一般可采用激光经纬仪进行测量，从而保证管线位置准确。

3.3 管道顶进

管节拼装完成，可以按照设计要求正常顶进管道。开始顶进时，先将总电源开关及分系统电源开关开启，然后打开主油泵，待主顶系统进入顶进状态后，将渣浆泵开启，在这个过程中需要对泥浆输送机和主顶千斤顶的速度进行适当调整，保证满足顶进施工要求。待其进入平衡状态后，就可以开启压浆系统，在整个顶进施工环节，要实时查看掘进机的状态与施工情况，随时微调千斤顶，避免偏差，做好机头方向控制[5]。

3.4 注浆

机头同步注浆和管道补浆是顶管注浆系统的2 种不同形式，根据施工设计要求，可以将4 只压浆孔以环向均匀布设到顶管机尾部，用于随时跟踪观察顶进注浆情况。并将3 只压浆孔设于顶管机后面的3 根混凝土管节之上，其后每隔1 节管道设压浆孔，根据施工具体情况确定压实量和补压浆次数。待完成顶管施工后，就可以通过水泥浆进行管外侧触变泥浆的置换，要求通过高速搅拌机均匀、连续注浆，可在0.05 MPa～0.1 MPa 控制注浆压力。注浆结束后，要及时冲洗注浆管。

4 市政道路排水工程污水管顶管施工质量控制措施

在进行顶管法施工时，地下管道铺设是最常见的一种暗挖法施工形式，在市政道路排水工程污水管网建设中得到了广泛应用。通过顶管施工法，无须开挖路面，可减小对周边环境的干扰。

4.1 顶管测量控制

该工程顶管测量距离小于150 m，可采用激光经纬仪控制顶管方向和高程。由于须在工作井内完成部分操作，在顶管施工中，很可能出现起始点或后视点位移情况。因此，必须定期做好检查校对工作，一般为1 周一检查，若发现过大偏差，应及时找出原因并采取措施修正。每完成一段顶管施工，需再次测量管道中心及高程，一般一个接口测量1 个点，错口部位则须测量2 个点。顶管的允许偏差见表3[6]。

表3 顶管允许偏差

4.2 全过程沉降观测

为了顺利进行顶管施工，在进行工作井机接收井施工过程中，须随时监测井边坡位移情况，这也是保证顶管施工安全的关键工序。根据工程的实际情况，决定设4 个基准点构建完善的监控网，在进行基准点设置时，要全面考虑底层沉降问题。施工阶段，每天观测不少于1 次，且做好详细记录。待完成施工后，经观测，20mm 为最大沉降变形限值，最大水平位移变形限值为工作井深度的4%。经计算，工作井沉降和水平位移值均可满足规范要求。

4.3 顶管施工管理措施

“百年大计，质量第一”，顶管施工中质量是工程建设的保障。在进洞施工前，必须做好洞口处理工作，完善工作井排水系统并及时引出工作井内的水。同时，要严格按照图纸要求，由相关施工人员负责调整施工技术参数，其他人员在未经批准的情况下，严禁随意操作，避免出现超挖、欠挖等情况。在进行顶进施工的过程中，须协调好出渣量和顶进速度的关系，最大可能实现顶头推进压力和开挖面压力均衡。此外，要全面遵循“勤测量、勤纠偏、小量纠”的施工原则，严把顶管轴线偏差关。

在整个施工过程中，要高标准、严要求、高质量、低成本地完成每一项工作，优化员工岗位，明确每一个岗位的职责，做好员工管理工作，增强员工施工的质量意识，进一步完善质量保证体系，提高质量管理水平。

要建立全面的质量管理制度，做到“全员、全过程、全面化”的管理，进一步规范施工工序与操作流程，始终将质量放在首位，避免出现质量问题。此外，要制定精细化的具体实施措施，建立质量管理的考核标准，在管理考核内容中充分纳入质量管理，保证质量责任制考核全面实施。

5 结语

综上所述，改革开放40 年，随着我国，城市化进程不断加快，市政道路工程是城市建设的基础设施项目之一，在优化城市交通等方面发挥了积极的作用。作为一种非开挖技术，顶管施工无须开挖就可以穿越地面建筑物、公路和各种地下管线。因此，在污水管网施工中，必须重视顶管施工技术的应用，提高施工技术水平，规范施工工艺，全面提升工程建设质量。