刍议市政排水管道顶管工艺的设计和应用

2020-11-25苏栋

建材发展导向 2020年23期

苏栋

（大同市政工程设计研究有限公司，山西大同 037000）

1 市政排水管道中顶管工艺

市政排水管道对于城市的排水来说起到了关键性作用，但是对于目前来说，很多城市中的排水管道还是比较陈旧的，提高城市化的进展首先就需要对其进行针对性完善。而顶管法是在对排水管道进行施工时最为常见的施工工艺，这种施工工艺的优点是在地质条件对施工产生影响时，直接对施工过程进行简化，对建筑物和交通带来影响较小，并且还可以对工期进行缩短。但是使用这种方法进行施工也会存在一定程度的安全隐患，因此需要对整个施工过程进行合理控制。排水管道的顶管工艺之所以在施工中比较常见是因为可以减少开挖或者不开挖，不会影响到城市建筑和交通以及市民的正常生活，同时还可以简化施工工艺，不仅有着稳定土层的作用，同时还可以保护城市环境。在实际的顶管工艺施工过程中，主要是在基坑上方进行施工，之后利用机械来进行铺设，这一施工工艺所利用的施工原理就是平衡，在施工过程中机械是最主要的施工方式。

2 顶管施工的条件和要求

在实际的顶管施工过程中，是存在较高要求的，施工时不仅要对施工方式作出调整，同时还要调整施工的环境，而管道穿越土层的这一施工过程在整个施工中是最为主要的。整个过程不仅需要达到预期设计的位置，同时还需要在施工中对施工机械进行分析，对其实际情况进行考虑［1]。

在进行顶管铺设时，需要重视后背墙的施工，后背墙的存在对于顶管铺设来说有着必要的作用，在建设过程中不仅需要对整体性进行考虑。同时也要在满足强度要求的基础上进行施工，才可以保证管道的穿越工作顺利进行。在进行后背墙的施工时，要将其进行加厚，从而满足强度要求，以确保施工的安全性。

在开始施工前需要对当地的地下水情况和建筑情况以及施工土质进行了解，明确掌握这些因素后才可以开始施工。施工环境的土质必须要具备自立性，只有良好的自立性才可以保证在后期施工时不会被冲垮，并且可以一直保持稳定；并且要对地下水进行掌握，以确保其不会导致施工过程中土方坍塌现象的出现；最后是确保在施工过程中土壤不会对顶管铺设造成影响，出现管道偏离的现象。只有对以上几点的因素进行确保才可以为顺利施工打下良好基础，不仅如此，相关的施工单位还需要对施工过程和机械设备进行严格控制和管理，从而避免施工中的安全隐患。

3 市政排水管道顶管工艺的设计及应用

3.1 顶管工艺的设计

在进行排水管道顶管工艺的施工过程中，为了保证其施工质量就需要严格把控施工工艺，在推进的过程中相关人员要对设备的具体情况和进行施工人员的技术水平进行考虑，同时还要明确施工的起吊能力和车斗容积。并且在后期施工时可以通过人工推进来保证安全精确度，尽量不去使用机械设备。同时在施工过程中要观察管道暴露在工作井中的长度，要确保该长度大于0.5m，每次推进后需要对其进行固定，以防止管道转动。

在进行管道推进时还需要对其进行偏差纠正，一般情况下，在施工进行到5-10m只允许出现3mm误差。并且顶管施工的施工方式主要是挤压，所以在施工过程中要对施工过程进行严格控制，施工流程要按照标准进行，如果在施工过程中出现了不合理现象或者意外的状况，需要及时停止施工，在土层中切入喇叭口，从而保证管道的通畅［2]。

3.2 顶管建设的管线设计方法

在进行顶管建设的过程中，主要的施工基础就是管线的设计，这一施工过程对于整个工程来说有着指导的关键性作用，所以在相关人员进行设计前，就需要对施工环境的图纸、地下水以及河流进行综合考虑。并且也要考虑到管线的设计，尽量避免在施工过程中影响到城市的交通。并且在准备施工前对施工环境进行测量，以提升设计过程的准确度。实际施工过程中要根据施工环境选择施工工艺，尽量不要在施工过程中破坏到土层或减少破坏的现象。

3.3 顶管管线的建设和修正

在对排水管道进行施工的过程中，需要对施工的精度进行保证，这就需要相关的技术人员对施工路线进行设计，以便在后续的施工过程中的路线更加精确，从而保证施工的顺利进行。而管线的施工在实际的操作过程中比较复杂，不仅会被人为因素影响，同时机械设备也有可能导致管道偏离现象的出现。因此在实际的施工过程中需要对施工环节进行全面的监控，如果在监控过程中经过测量发现管道偏离的现象就需要及时针对这一现象进行纠正，采取一定的措施来避免重新对其进行铺设，如果重新铺设会直接导致大量财力和人力资源的浪费，同时也造成了工期的延误。

进行管道铺设的过程中，相关施工单位还需要对工期进行合理严格的控制，要在保证质量的情况下，在工期内完成施工，如果在施工过程中出现一些影响工期的因素导致工期延长，则会对城市的正常交通造成影响，同时也会影响到市民的正常生活。因此，相关人员在铺设顶管管线和施工过程中，就需要对施工环境和场地进行精密的勘查，在进行管道设计时要严格按照施工的实际情况进行，才可以保证施工过程的顺利。

3.4 提升管线铺设质量的方法

排水管道的建设对于城市的正常生活生产有着重要的影响作用，因此，在相关人员进行管道施工的过程中就需要对施工质量进行严格的把控。虽然目前我国的顶管工艺已经应用较为广泛了，但是在这方面的技术和方法还是存在一些缺陷和漏洞，所以这就需要考虑到施工的多方面因素，并且在不断的施工实践过程中也要对施工方法进行完善，以提升排水管道施工的质量。具体可以从以下方面进行改进：

1）顶管间距、附图设计和管材接口选择。在实际的施工过程中，顶管间距对于工程来说起到了关键作用，而间距的确定时根据顶进的阻力而判断的。在正常的情况下，间距的长度是需要大于管道外径的，并且在施工过程中管道覆土层的厚度应该大于管道外径的1.5倍。2）预力计算。预力在施工中主要是指在顶管的过程中的管壁摩擦阻力和初始动力。一般在施工过程中会被图纸、管道弯曲水平以及施工工艺等因素所影响，从而产生变化。管道预力的计算对于施工来说非常关键，直接对施工中管材、后背墙设计以及千斤顶的选用有着决定作用，因此相关人员在施工前要对管道预力进行精确的计算，利用专业公式来确定管道的预力，然后根据预力的结果和数值来进行管材和千斤顶的选择，并且对后背墙的强度进行确定，从而保证施工的顺利进行。3）顶管井构造的设计。在施工过程中还需要对顶管井构造的设计进行注意，而顶管井在施工中也有工作井和接收井两种分类，在工作井的分类中又包含了单排孔井和单孔井两种。在施工过程中这些井的结构功能都是不同的，圆形井在单孔井中是比较常用的，因为其结构性能比较高，而矩形井则反之。在实际的排水管道施工过程中，采用的比较多的结构就是钢筋混凝土结构，这种结构较为牢固。

在施工过程中，会有很多因素对管线铺设造成影响，从而影响到管线铺设的质量，因此在施工过程中需要结合多个方面的因素进行考虑。在设计时就需要结合施工情况的实际情况进行，从而确保设计的实用性。并且在实际的施工过程中也要按照相关标准进行，合理选材并且准确计算预力。同时也要对相关的施工人员进行专业的培训，以确保施工的质量问题。