探讨顶管技术在市政排水施工中的有效应用

陈飞

摘    要：近年来，国内经济的快速发展使得我国的城市快速扩张，城市市政基础工程规模也随之快速增长，而排水工程作为城市基础建设中的一个重要部分，越来越引起广大从业人员甚至普通市民的高度关注。由于传统的排水施工大都采用明开槽方式施工，不仅施工占地面积大、扬尘噪音污染大，而且在地下水平高的地质条件下的地段也难以施工，尤其是管线埋深较深的情况下，需要取支护措施，并存在一定的安全风险。而顶管技术可以避免上述情况，近年来的应用也越来越广泛。

关键词：顶管技术;市政给排水;有效应用

1  顶管技术概念

顶管技术作为非开挖技术施工的一种，包括机械顶管和人工掘进顶管（俗称土顶管）两种。其中机械顶管常用的主要有泥水平衡式、土压衡式两种，包括掘进设备（俗称机头）、顶进设备、出土/泥浆设备、泥浆减阻设备、纠偏设备等组成的系统，人工掘进顶管相对简单的多，主要为顶进设备（千斤顶）。该技术只有很少量的开挖（工作井、接收井位置），管道在地下敷设，具有占地少、适用地质条件广、几乎不受雨季降水影响、噪声扬尘污染小等优点，使得近年来在市政排水工程广泛使用。

2  市政给排水施工中顶管技术的应用价值

市政给排水工程在实际施工过程中，顶管技术的应用十分广泛，尤其是在城区场地不能开挖地段、穿越道路、河流地段、地下水位高地质差（俗称流沙）地段、大埋深地段等情况下，最为常用。其对于市政排水工程施工工作的正常开展有着十分重要的意义。在使用此项技术开展施工工作的过程中，一方面能够大幅度降低拆迁费，另一方面也能够有效降低土方开挖，同时，最大限度地降低因施工工作的开展给城市环境带来的不利影响，使施工过程更加环保。可以说相比于传统的开挖施工方式，在实际应用的过程中，其优势具体体现在以下方面：（1）在实际施工过程中，不需要开挖路面，能够最大限度地保证市政道路的通畅，降低施工过程给城市交通和环境带来的不利影响;（2）施工流程更加流畅，尤其是受雨季影响小，能够在保证施工质量的同时，确保工程能够按时交工;（3）在管道穿越既有道路、河流时，相比传统开挖施工方法，更加具有优越性。

3  顶管技术在市政给排水施工中存在的问题

3.1  做好施工准备工作

施工前，施工单位必须做充分准备，这种准备首先是必须熟悉图纸，了解设计意图及施工区域地质勘察资料。对每一段顶程进行顶力复核计算，在较大顶程情况下考虑是否增加中继间，确保顺利顶进进入接收坑。其次，选择优质管材，并对其进行检验，防止顶进过程中因管材质量问题造成无法顶进，进而后期处理难度大甚至无法处理造成该段报废，另选路由重新施工。经济损失大而且工期严重延误。第二，要考虑备用电源，由于机械顶管施工须24小时连续不间断作业，如遇停电而停滞时间过长，会造成已顶进管段与周围土壁“抱死”不能顶住，同时顶管施工所需动力源一般功率较大，大管径管材顶进时需几百千瓦，因此，要有备用电池或备应急措施，比如有备用发电源等。

3.2  高度重视现场踏勘工作

由于顶管技术为非开挖地下作业，所以施工单位应对沿线地下管线、地下构筑物、沿线建筑物基础距管线位置、距离进行详尽现场踏勘，千万不能仅根据各管线单位提供的图纸而盲目进行施工。同时，对于工作坑、接收坑位置的上部空间是否有障碍物、架空线路要充分了解。如确因障碍物原因需要调整工作坑/接收坑位置，只能沿管道中轴线位置调整。千万不能随意沿中轴线垂直方向调整。

3.3  障碍物处理

市政排水施工作为城市基础建设，在城区尤其是老城区，管线调差不论如何详尽，都有在顶进过程中遇到地下障碍物的可能性。这些障碍物可能是各种地下管线，也可能是由于地质勘探时未探测到的地下孤石、甚至地下文物，因此施工前要做好处理方案（包括改线、应急明挖等措施）。同时，在顶管过程如发现顶力突然增大等异常情况，不能盲目加大顶力强行顶进，应停止查明原因然后处理。在确实经现场踏勘对地下管线没有把握的个别路段，地质情况较好的情况下，可以优先采用人工顶管。因此，人工顶管时，人工在管节内作业，对障碍物能及时发现、判别、处理。

4  顶管技术在市政给排水施工中的应用

4.1  顶管技术应用的情形

顶管技术在市政施工中的主要应用场景主要有如下四种，首先路面狭窄或周边、上部有构筑物，不允许进行明挖开槽施工的路段。其次是地下水位高地质条件差（俗称流砂的地段），这种情况在沿河、沿江、冲积三角洲城市中尤为常见，此时会用到顶管技术。然后是管道埋深较大的工程，这种情况在市政排水工程中的下游较为常见，因为市政排水工程一般为重力管道，在下游管道埋深逐步加大，如果采用传统开挖方式施工，不仅作业面会很宽，有时还要增加支护、降水等措施，不仅施工难度大，而且经济效益差。第四是穿越主要道路、穿越池塘河流等水体以及无法拆除地上构筑物的地段。

4.2  明确顶管技术的适用范围

从整体上来看，顶管技术有着十分广泛的使用范围，然而，在承插管（F型刚承管除外）以及压力管道工程中并不适用。前者是因为管节承口处直径突然扩大，后者是因为压力管道一般在管材接口要进行处理并不能扰动，但顶管时因纠偏原因管节间的扭动不可避免。当然，采用钢管焊节的情况下，仍然可以采用顶管技术施工。另外，对于排水管直径小于500mm时，由于管材壁厚过薄难以承受顶力，不建议采用顶管技术。当然对于PE、HDPE等柔性管材当然更不能使用顶管技术。除上述情况外，在市政排水工程中都可以结合实际情况采用顶管技术。

4.3  顶管施工过程中的偏差纠正环节

在顶管技术应用的过程中，在顶管进行顶进作业时，因为偏心力及阻力对顶管产生的影响，会导致顶管的实际路线与设计的路线之间存在偏移问题。在这种情况下，必须进行纠正偏差，对顶管的实际路线进行纠正，防止出现较大偏差，对顶管施工质量产生影响。在对顶管进行纠正偏差的过程中，要按照小力度、多次纠正的原则开展偏差纠正作业。在纠正偏差作业时，禁止快速大力度纠正偏差，而要一点一点的对偏差进行纠正，这样才能够确保顶管施工的轴线和高程控制。这样不仅保证能顺利进入接收坑，也保證施工质量。

4.4  人工顶管时合理确定顶进工序

采用人工顶管技术进行施工的过程中，顶进施工是重要环节。在开展顶进施工工作的过程中，手掘是最常用的手段。在正式开始手掘施工之前，需要重点控制地下水的水位，确保管底与地下水水位之间能够保持50cm以上的距离，在此基础上，最大限度地避免地下水渗入到管道内部，影响施工工作的正常展开。在实际施工中，需要重点查验施工装备和施工材料的质量，查验无误之后，再正式开始顶进施工工作。顶进施工具体工序：首先需要安装顶铁，顶铁安装工作结束之后打开油泵，待顶管的活塞探出之后，第一时间将油泵关闭，停止施工，按照分层处理的方式进行开挖工作，循环顶进。在顶进施工中，严禁在管节前超挖，同时对轴线、高程密切观测，确保施工质量。在前述采取降水施工时，也要观测地面沉降情况，防止对周边构筑物的危害。

5  结束语

综上所述，现阶段市政排水工程的施工过程中，顶管技术是最常用的一项技术，这项技术不仅能够避免传统明开挖施工需要作业面大、降水、支护、受降雨影响大、扬尘噪声污染大等一系列缺点，减轻施工人员劳动强度、提升整个工程的环境友好度。但是，在实际应用过程中，对施工人员专业素养的要求较高，因此，施工人员就需要加强学习，使自己的专业素养能够真正满足工程需要。

参考文献：

[1] 李晓菲.探究长距离顶管施工技术在市政给排水施工中的应用[J].科技创新与应用，2019（9）：170～171.