市政给排水施工中顶管技术的应用与分析

侯慧娟

平邑久辰建筑工程有限公司 山东临沂 276000

顶管施工本身会受到客观地理环境的影响，加之施工主体的质量无法集中管控，在实际的施工中便可能存在较多的安全隐患，为此要在技术安全保障体系的基础上进行安全防控，并坚持将安全管理工作做到位，利用安全教育进行主观意识培训，通过人员组织结构的调整来提升施工安全质量，如此才能使顶管施工得到基础保障，同时为整体工程的开展和应用奠定基础。

1 顶管施工原理及类型

在顶管施工的过程中，需要利用人工或者机械相配合的方式进行管材前端的土体挖掘作业，根据实际管材的口径和形状进行空腔挖掘，再通过顶进装置将管材推进空腔内。该作业形式不断循环，直至全部将管材推进设计的区域内。从类型上看，可以根据顶管施工的掘进方式将其分为人工顶管及机械顶管两种。人工顶管主要利用人工凿除的方式进行土体挖掘，而机械顶管则完全依赖机械机头。另外，在机械顶管施工领域又可以根据不同的顶进机械工作原理将其划分为气压平衡式、土压平衡式及泥水平衡式三种类型。施工方法和施工机械的选择需要根据不同的施工环境、地质条件、水文因素、施工成本、施工工期以及安全风险评估等多种因素进行综合考虑。整体顶管的施工流程分为前期的工作井施工以及后期的顶管施工，接收井的施工需要将施工工程划分为不同的施工段，施工段主要的作用是便于挖掘机械、顶进设备、顶管以及人员等进行安排布置[1]。

2 市政给排水施工中顶管技术的应用

2.1 顶管施工要点

工作井及接收井采用人工挖孔，为便于孔口进行排水，应直接从原地面向下挖孔。为确保桩身具有足够的摩擦力，在开挖时应使孔壁具有一定的凹凸面，故不必对孔壁进行光面修整。为避免地面杂物掉落孔洞内而出现安全事故，在开挖时应确保孔口护壁有20-30cm的长度露出地表。

在开挖井洞护壁时，应使第一节有大于1m以上的挖深，再进行钢模板安装和混凝土浇筑，并相应浇筑洞口圈梁。在往后的开挖施工时，应以2天施工一节段的方式进行循环，并在每一次开挖之后接着开展混凝土护壁浇筑。当混凝土浇筑完成24h且强度达设计强度100%方可继续往下挖土。一般情况下，以1m的高度作为每层土的开挖控制高度，当地质条件较为不利时，应以不下雨0.5m的高度作为每层土的开挖控制高度，并根据现场试作的护壁安全等级设置相应的下挖速度。

以每3节护壁作为控制数量，在浇筑完之后即需开展井洞中心位置及垂直度的校核。当开挖洞深为15m及以上时，或当井洞内CO2含量在0.3%以上时，为保证井洞内部施工人员安全，应设置相应通风措施。当井洞开挖到达所需深度时，需清理和平整孔底挖孔，待其达到设计标深度后进行孔底清理，确保基底干净无杂物。采用机械拌合混凝土，以人工浇筑的方式施工护壁[2]。

待底板浇筑完毕、养护到设计强度后，垂直于进水管道方向立焊工字钢，工字钢间距2.0m，两侧各一工字钢焊牢连接为一体。焊接时，需确保预埋件与导轨高程连接精度足够。顶管工作井的墙面应垂直于管道轴线。采用钢质材料作为导轨。导轨的安装应足够牢固，确保其在使用时不出现任何方向的位移。两条导轨之间应做到等高平行，并且其坡度应顺从于管道坡度。

2.2 顶管施工工序

（1）穿墙。穿墙指打开穿墙闷板，通过助推工具向井外推出穿墙闷板，进而科学地安装止水装置。在实际的穿墙施工中，为了确保止水效果理想，应向穿墙管内填充强度较低的物质。在开始穿墙施工前，应在施工枪管外完成注浆加固施工，进而充分保障穿墙管四周土层的实际强度。

（2）顶管出洞。对于顶管出洞普通民众几乎是不了解其含义，顶管处是指第一节管子和顶管机从工作井中打破洞口封门进入土中；在此施工工艺中，有一个关键性的工序，即为正常顶管做准备前的过程，这个工序出现事故的几率极高。若想在一定程度上防止管线产生偏斜的情况，那一定要工作管调零，对工具管下方的井壁上加设支撑，如果有下跌现象，则立刻采用主顶油缸实施纠偏，在工具管出洞前要采取初始角填补下跌等方式。

（3）注浆并降低阻力。为了降低在顶进顶管中遇到的阻力、有效缓解顶进顶管中的地面下沉现象，应注意压住触变部位的泥浆，在整个给水管道体系附件上形成一层必要的保护层。在实际的施工环节，应顺利完成顶进机头尾部基本的注浆工作。此外，为了充分满足泥浆损耗要求，应在适宜的地方及时补充水泥砂浆，规范施工操作过程。

（4）顶管偏移纠正。由于在顶管施工流程中，最易出现纠正偏移，因此应从实际的施工状况出发，科学规范施工流程，有效防范水土出现稳定失衡问题。当发现具体的设计和顶管机头发生偏离时，应立刻纠正偏颇。在纠正方向时常用千斤顶等，以消除角度偏差所引起的不利影响[3]。

2.3 应用范围

对于城市中普遍会有历史文物建筑，这些建筑都受国家政府的保护，不能对建筑物所在地地区实施开挖施工手段，避免对文物建筑造成破坏，引起无法弥补的经济损失，采用顶管工艺进行地下管道的施工。在城市治理过程中，污水处理管道也是非常重要的一项工作，若是地下水的排水管道横截面过大，必须采用顶管技术来实施相关的工作内容。顶管工艺在市政工程中通常应用于较为繁华的商业街，通常情况下城市中的商业街大多数采用步行街为主要建设模式，如果在商业街采用传统方式进行开挖施工，会导致交通拥堵，也会使附近商户遭受经济损失，因此通常采用顶管工艺来进行市政工程的地下管道施工。

3 结语

因我国城市化发展速度逐渐增快，市政工程建设日渐增加，为确保管线工程质量达到标准，降低不良因素影响，现阶段，我国各市政管网工程都在地下进行。由于技术条件有限，绝大多数市政管网施工过程都采取挖掘施工手段，不论对城市道路还是周边居民生活都造成了巨大影响。顶管施工技术不需要采用开挖技术，对以上问题可以得到良好解决，因此在市政管网建设时得到了普遍的认同和应用。