市政给排水施工中长距离顶管技术研究

2021-04-10

工程技术研究 2021年4期

民勤县给排水管理站，甘肃武威 733399

1 顶管施工技术概述

顶管施工技术是指在不大范围开挖地面的条件下，通过液压顶进技术，将顶管工作坑中所需铺设的管道通过顶进挤压完成铺设。这一技术在地下管线的施工过程中有着显著的优势，不会对路面交通、居民生活以及周边环境造成不良影响。不仅如此，将这一技术应用到给排水工程中，可以有效减少征地搬迁费用，缓解交通阻塞等，这也代表着这项技术在使用的过程中具有显著的经济优势，且社会效益非常突出。

2 长距离顶管技术的优点

2.1 占地面积小

同其他顶管相比，长距离顶管最突出的优势就是占地面积小。市政给排水施工中，使用长距离顶管可最大程度上降低其安装过程中对周围地域环境造成的影响。因为市政给排水施工，基本位于交通主干道，所以在市政给排水施工中应用长距离顶管能有效减少对城市交通的影响，并防止因施工而导致交通拥堵等问题出现。

2.2 产生渣土少、成本低

将长距离顶管应用于市政给排水施工，一个突出的优势和特点就是施工中不会产生很多渣土，且成本不高。相比其他排水管道，长距离顶管无须大规模对施工地段进行挖掘，这样就可有效减少给排水施工产生的渣土量，由于减少了弃渣面积和开挖量，在一定程度上减少了挖掘机、推土机和运渣的工作量，从而实现了给排水工程施工成本的有效降低。

2.3 减少污染、提高工效

在市政给排水工程中应用长距离顶管技术，与绿色环保理念不谋而合，同传统市政给排水施工技术相比，可有效减少对城市环境造成的污染。传统暗挖技术需进行多次泥浆灌注才可将市政给排水施工中使用的普通水管稳定，但长距离顶管技术泥浆灌注和施工通常是同步开展的，并且无须泥浆、无须重复灌注就可将市政给排水管道固定，因而长距离顶管技术不需要应用太多泥浆。此类方式可节省施工时间和施工成本，也不会对附近环境造成严重的污染。

3 长距离顶管施工技术的影响因素

3.1 施工材料性能质量

将顶管施工技术应用于市政给排水施工，其施工材料的质量会影响最终的施工质量。通常顶管施工材料主要是钢管材质，若钢管材料质量性能达不到工程建设标准，将无法充分发挥出施工技术的最佳应用效果。如今，市政给排水施工中对管体材料的应用缺乏材料监管制度，在顶管施工阶段，管体材料无统一的管理标准，进而使管体材料的应用水平参差不齐，材料质量的不一致性会导致施工后的成效满足不了实际的标准需求。

3.2 管道内部压力值变化

顶管管道内部存在一定的压力，压力会对管道结构产生一定的作用力，进而使管道出现位移状况。当管道出现位移，会严重破坏整体结构力的平衡效果，且管道内部压力也会随之发生相应的改变。因此，在顶管施工技术应用中，有必要对技术方法进行调整，以保证内压处于稳定状态，进而保证施工质量。如果管内压力过高，易出现管道破裂情况；如果管道内部的压力值较小，会使给排水运行动力不足。因此，在顶管具体施工过程中，要严格确保管道内部的压力值平衡。

3.3 管道偏移

中长距离顶管施工中，一般会铺设很长的管道，往往会因施工过程缺乏严谨性或受外界条件的影响而使管道整体结构出现一定的偏移，在无形中为管道对接带来了很大的麻烦，甚至导致管道破裂，后果十分严重。市政给排水施工常会有复杂的工作环境及工人误操作可能性，进而出现各种安全隐患或工程质量下降问题。以上原因导致各类安全事故层出不穷，使社会经济遭受了较大损失。

4 市政给排水施工中对长距离顶管施工技术的应用

4.1 施工前的准备工作

进行市政给排水施工前，要先了解工程的具体情况，不同的工程存在一定的差别。一些施工单位不了解工程具体情况，所用的材料不是多就是少，堆放的材料没有先后使用次序，造成劳动力浪费，管理问题突出。因此，施工前有关部门与设计人员要到工程现场进行数据与信息的获取与整理，以确定实施方案，再安排人员到施工现场进行合理布置，如注浆系统建设，反力架、顶管机、全站仪、激光准仪、发射架等设备的配备与布置，管材的堆放，起重机、千斤顶等设备的设置与安排，自动控制系统的构建等。从施工人员的操作习惯来看，这些设备通常会布置在工作井内侧。只有合理的配置才能让工作得以有序进行，并提高施工效率，同时将施工对周围环境和交通造成的影响降到最低。

4.2 顶管施工技术

在应用长距离顶管施工技术前，要认真检查各类施工设备，确保施工中各类设备的正常运转，保证施工顺利开展。与此同时，有关工作人员也应根据给排水工程施工的规定与要求，以导轨高程、坡度和中心线为基础布置导管，防止洞口流进沙土与地下水。同时，在施工位置切入工具管时，应严控水平偏差；有关人员在正式挖土前要做好施工现场卫生和清洁工作，彻底清除施工障碍物，然后再进行施工。顶管交接班过程中，还应做好开挖、交换工作，及时排除施工过程中可能出现的故障。

4.3 水平螺旋钻进

施工中，可采用螺旋钻杆推进管道，进入预留井的钢管一般视为合格，使用钻进法可避免外界干扰，且不会伤害地表，稳定性较大，施工效果优越。在应用钻进技术时，应考虑管道直径的大小。对小口径管道而言，采用水平螺旋钻进技术的施工效果十分理想，且偏差概率小，在钻孔过程中，可以控制钻孔区域土层的方向，使管道安装在设定位置，土层不会产生严重的松动、沉降等现象。施工结束后，测量管道位置，若偏差值超过1cm，可使用中线法和高程进行校正，从而保证管道处于正确位置。

4.4 顶管出洞

（1）施工预留的工作井规格会对顶管出洞形成影响，为此，需要确保工作井口大小适中，通常直径比外径稍大，且因应用长距离顶管技术时会存在很多隐性危险，要想顺利开展施工，需做好各类交接工作，因此施工人员需要熟练掌握施工技巧。（2）施工中要避免管道出现偏差，确保出洞时管线有正确的位置，若有管道偏差隐患存在，或出现偏差，需要应用合理的措施来解决，以确保管线位置正确，一般应用工具、管道调整。

4.5 泥浆制备和浇筑

施工人员通常会依靠工作经验制备泥浆，在制备触变泥浆时，需应用质量好的湿润土，在搅拌均匀后，实现支撑力的提升、摩擦力的降低。浇筑泥浆时，施工人员也应保证压力小于顶管体静土压力，并实时检测地下水位和地面变形。为防止后期管道沉降，顶管连接后，施工人员还应使用纯水泥浆代替触变性泥浆实施置换。

5 给排水工程中应用长距离顶管施工技术的注意事项

5.1 精确控制长距离顶管轴线和高程

（1）施工过程中，一旦管道偏离了预期的管轴线，必须利用一定结构和措施来调整方向，切不可放纵不管。顶进过程中发现管位偏差10mm左右时，应进行校正。纠偏校正应缓缓进行，使管子逐渐复位，不得猛纠硬调，重点是要做好预防工作，保证顶力的平衡性。

（2）在具体施工过程中，为了减少长距离顶管中的管壁与地底物质的摩擦阻力，一般会在顶管管壁外部压注触变泥浆。触变泥浆一般由膨润土和水混合而成，配合比以1∶8为宜。

（3）当施工地质为流砂层或处于流塑状态下时，会因正面挤压力不足导致正面坍塌的可能性增大，不仅增加了出泥量，还会造成地面沉降或管轴线弯曲，增加施工难度。此时可以采用局部气（土）压平衡原理来解决，根据实际情况确定局部气（土）压的大小，一般以不塌方为准。

5.2 减少环境污染

要注意在进行地下顶进管的顶进时，尽可能降低给排水施工强度，避免产生地面变形现象。同时，给排水工程施工过程中要避免二次污染的产生，尤其是废水废物收集及集中处理。另外，在开展施工的相关工作之前，一定要充分调查有关的资料与可行性线路，避免与其他城市的地下设备发生碰撞，从而造成不必要的损失。最后，在施工组织中要做好环境应急预案的设计及相关人员力量的配置。