顶管技术在市政给排水施工中的应用探究

2021-11-24许锴

科技创新与应用 2021年32期

许锴

（杭州城明环境建设有限公司，浙江杭州 310000）

市政工程关系到国计民生，与人们的生活息息相关，只有保证工程质量，才能保证城市发展。当前，我国各地的市政建设项目不断增加，给排水工程是重要的工程项目，必须保证工程施工进度和施工质量。顶管技术的应用有效解决了排水工程施工难题，进一步提高了施工速度与质量。随着技术的不断发展，其整体技术含量及优势不断展现，在未来的发展过程中，顶管技术潜在的应用价值更大。

1 市政给排水施工中顶管技术的应用价值

1.1 不影响城市交通

市政给排水施工主要是在市区进行，市区内人流密集，传统的施工方法需要做好围挡，这种方法占用道路影响生活，而通过此项技术实施，有效解决了交通的难题，保证了人们正常通行，顶管技术适用于繁华路段给排水施工。

1.2 施工效率高

一般给排水工程都在老城区进行，这部分区域都是人群密集区，顶管施工技术无需开挖地面，避免了大量拆迁，基本不会影响到城市居民生活，保证了施工整体效率提高。

1.3 不影响居民生活

顶管技术噪声小，占地少，不影响周边居民的生活，在实际应用中有着良好的效果。给排水施工一般都是在地下进行，对地下建筑物的影响大，但是通过顶管管道施工技术的实施，就能够根据不同的建筑物进行弯曲处理，能顺利绕过地下原有管线与障碍物，在不影响周边建筑物稳定性的同时，还可以减少对居住区的破坏与干扰。

1.4 不破坏植被

在技术实施过程中，占地小、消耗少，顶管技术应用可在一定程度上减少对绿地的破坏，不影响地面植被生长，在实际应用过程中，其小面积点状施工的特点，非常适合在市区施工，这种施工的方式和传统长距离、大面积的施工方式截然不同。施工过程中不会产生大量垃圾，是一种环保施工技术，更不会损害城市的日常卫生。

1.5 不会受到天气因素影响

顶管技术实施过程中不会受外界恶劣天气影响，可以随时开工建设，整体效率非常高。由于顶管施工技术大部分工作在地下完成，所以受到天气因素的影响很小，雨雪天气依然可以施工作业。

2 顶管技术应用特点和施工基本要求

2.1 技术概述

市政给排水施工应用顶管技术是最为有效的方法，虽然技术操作看似简便，但操作起来难度较大。操作过程中，应用顶管施工技术可以避免开挖地面，不影响地面的建筑物与交通，操作时，借助顶进设备把管道顶进土中，通过对周边多余土方处理，保证了管道的进入效果，使管道发挥出作用。要使用专业的顶管设备进行作业，设备在工作坑中利用主顶油缸、管道间、中间等推力，向周边的土体进行大压力顶力，这样管道就会在压力作用下顶进土壤里面。管道要有一定的强度，这样才能有效克服和周围土壤产生的摩擦，要事前做好设计与规划，严格执行从设计的路线进行顶进，使管道与地面建立一个合理的角度，通过压力作用使管道顶入土中，要及时观测路线是否正确，严格施工工艺与流程，完成一节管道顶进后，再做好下一节的准备，继续顶进下一节，全部管道顶进后，再利用专业的工具从工作坑中穿入下一个坑中，把顶管从管道中吊起，给排水管道埋设到位后，就完成了整体操作。在施工过程中，要严格流程环节，保证整体施工建设质量，采用顶管施工工艺前，需要对地质情况进行研究，保证机头、主顶、中继间、接口、注浆工艺符合施工要求。从目前的技术形态看，有开放型和密封型两种技术，不同的地区采取不同的施工类型，才能取得良好的施工建设效果。从实际的应用效果看，施工单位主要使用的是密封施工，在市政工程施工中应用价值较高。从效益上看，顶管施工技术在市政工程应用中有着较高的经济效益和社会效益。

2.2 顶管技术应用特点分析

2.2.1 地面影响小

在敷设给排水管道工作中，应用顶管技术可以有效地减少市政给排水施工区域地面的破坏，不需要开挖沟槽就能够妥善完成管道敷设工作，不会给地面带来很大的影响，很大程度上提高了管道应用的安全性。与此同时，为了能够更加方便地开展施工处理工作，可以利用顶管技术将之前的线状施工转换成点状，充分地发挥出该技术的应用优势。

2.2.2 增加环保效益

由于顶管技术的应用具有较强的环保性，所以可以有效降低对地面环境的影响，大大增强了排水施工环保的效果。在给排水施工中，顶管技术不会产生较大的噪音，对周边土地的影响也比较小。另外，在提升市政给排水环保施工效果的同时，还应对顶管技术的合理运用进行高度重视，以免因技术应用不科学而导致施工区域出现振动问题。

2.2.3 适用范围广

顶管技术比传统的施工方式更加占有优势，特别是在沟槽开挖方面，顶管技术可以适应各种复杂条件的环境，有利于市政给排水施工计划的有效制定和有序实施。如果给排水管道施工环境条件比较复杂，就需要应用顶管技术，在该技术的支持下，可以拓宽施工思路，提高施工效率，确保市政工程建设的高效发展。

2.3 基本要求

要想全面保质保量开展顶管施工技术，则需要严格流程与工艺，充分保证各部分的施工质量，才能达到该项技术标准规范的要求。一是技术上要严格标准，根据国家规定标准，做好整体推进，测量、降水止水、开槽沟槽、管道处理、合槽等工作均要保证精细，为下一步的施工提供条件，有利于施工安全稳定。二是铺设管道过程中要严格遵循工艺要求，根据地基的情况做好密实度处理，保证管道后期使用效果，进行处理时，要充分保证基础性稳定，因为管道主要处于地下，在地下恶劣的条件下，难免会出现外界荷载导致的压力，路面会产生不均匀的地基沉降，如果控制不当，就会造成给排水管道运行不畅通的问题，想要在后期进行处理难度可想而知。为了全面提高施工建设质量，开挖前做好地下水的处理，避免出现渗漏问题，充分做好防排水才是技术操作的关键。三是顶管施工过程中的控制，要充分把握要领，严格执行技术标准，确保符合技术要点要求，全面做好沟槽回填工作，采用设备与人工并用的方式，不能仅仅采用机械方式回填，对于管道、检查井、顶管工作井、接收井等要适度使用人工进行工作，保证封闭效果。要严格做好质量的验收，根据设计标准严格对照各项数据，保证验收质量。对钢套管、混凝土强度做好强度检验，对预留孔洞进行检测，保证洞口精确、位置精准，要全面监测现场施工，避免出现沉降和隆起。

3 施工前期准备

3.1 布置施工现场

为了提高工作效率，需要事前做好充分准备，也就是说，正式开展顶管施工作业前，要全面做好现场的检查与处理，设计施工平面图，对占用的地方要合理科学，准备过程中，包括布置材料堆放地、弃土坑、拌浆场等，保证施工顺利开展。提前安装施工设备是必然的过程中，要充分检查好设备性能，确保性能良好，工作井周边设置下井扶梯，有利于施工推进，更能够保证施工安全。

3.2 加固顶管后靠土体和进出洞口

要注意周边环境的融合，不能因为施工影响到周边土质结构上的变化，只有全面做好周边的处理，才能保证顶管后施工技术安全。而对周边的加固处理是主要的方式，顶管靠土体及进出洞口的稳定性，决定了施工的安全，要充分保证周边墙体稳定，才能进行下一步操作。要做好混凝土后背墙技术、高压旋喷桩加固技术的应用，全面提高周边稳定性。施工过程中的环境保护也至关重要，不能因为施工产生水土流失的现象，要充分做好井洞口工作安装，避免出现水浸现象，安装好止水装置，才能进入地下作业。

3.3 施工机械准备

给排水施工需要大量的机械设备，要充分保证设备的性能良好，一般情况下，施工中会遇到淤泥质砂、黏土层等地质，这些地质的处理，必须要依靠良好的设备才能完成，只靠人工是不能完成施工的，面对此类地质会增加沟槽开挖难度，为了提高施工整体效果，降低施工危险性，要使用顶管施工技术来完成。采用顶管施工技术时要注意按照＞800mm 的标准控制管道直径，充分做好管径大小、现场土体摩擦力、管道材料等的评估，根据不同的施工段，合理配备千斤顶、顶进设备、电焊机、全站仪、泵站、激光准仪等设备，全面为施工提供充足的条件。

4 顶管施工中各项技术应用

4.1 测量技术的应用

市政给排水工程建设难度大，主要是市区施工，地面地下的建筑物较多，建设单位提供线路中心线和高层桩控制点是重点，充分把握好几个重要的点线，才能保证测量数据的精度，施工中要注意中心桩符合管件线路。可以建立2-3 个水准点，有效避免误差的出现，要求工作人员严格检查水准点位置是否符合要求。要把握第一节段管件顶进的测量路线准确性，这样，才能确保后续精度，按照30cm 测定一次频率测量，不断进行偏差处理，施工土层到达300cm 后再测量一次，及时调整路线，校正管道位置。

4.2 泥浆减阻技术

顶管进入到预留洞后需要严格控制好后续节奏，确保各个环节紧密相连，根据测量所得到的数据，及时做好横竖向误差的控制，确保进洞效果与质量。为了有效保证质量，可以利用激光测量设备进行测量，保证整体精度符合误差标准要求，要进一步提高施工控制，做好平台搭建，充分备好泥浆、平台、设备等，便于施工顺利。

4.3 穿墙止水技术的应用

顶管施工过程中常受到地下水的影响，为了保证施工质量，就要做好止水处理，工作井中可能会流入部分泥浆和水，出现这种现象就会产生危险，所以止水才是关键的一步，出现了问题要及时用黏土将墙管掩埋起来，从而达到阻隔水和泥浆的目的。

4.4 接口处理技术的应用

市政给排水管道结构较复杂，需要根据不同的地段做好处理，地下的弯管较复杂，处理好接口是核心，只有全面保证封闭效果，才能保证施工质量。应当严格管理好接口的各个部位和各个环节，强化材料质量与过程控制，避免不合格品投入使用，并保证现场施工规范。图1 为钢顶管承插柔性接口。

图1 钢顶管承插柔性接口

5 顶管技术在市政给排水施工中的应用策略

5.1 明确顶管技术的应用范围

市政给排水工程主要是在市中心施工，为了保证技术的应用效果，要根据不同的区域做好范围划分，对于不能使用此项技术的，采取其他管道处理方法，合理划分范围很重要。施工中，会遇到各种各样的问题，要根据现场的情况做好计划安排，对于无法搬迁的地面的建筑物、文物古迹等和无法开挖的交通拥堵的路段，该技术优势更加明显。

5.2 科学选择顶管长度

市政给排水施工对周边的影响不大，为了提高技术效果，则需要根据施工标段做好长度设计，良好的顶管施工长度决定了施工的质量。相关技术人员要做好分析，根据施工的实际情况，对施工项目给排水要求充分了解，有效确定长度，避免长时间施工影响周边的生活。施工技术人员要对管道承窝直径做好认定，仔细测量与计算，全面保证工程质量要求。为了保证整体性，要充分做好水管长度、喷嘴直径的处理，保证接口封闭性能良好。

5.3 管道顶进环节

按管径大小、管道坡度、顶进方向进一步做好导管安装，使顺序更加合理，避免了重复性劳动。顶进前需要开挖约30～50cm 深度坑道，根据初步的顶进，查看压力与摩擦力的大小，为了提高施工速度，要保证流程科学，遵循“先挖后顶、随挖随顶、连续作业”的原则，全面保证顶进的速度，要做好危险评估，及时查看施工过程，如发现塌方、油泵压力增大等问题，要暂停推进，解决问题后再进行下一步的施工作业。

5.4 闭水实验控制要点

管道安装完成后，做好闭水试验是重点，要全面保证封闭性，保证管道后期使用的效果。顶管施工工作重点就是对封闭性的试验，只有符合顶管施工技术标准，才能保证整体质量。施工后，要严格执行闭水试验流程，根据不同的标段做好试验，保证各标段符合标准设计要求，避免发生渗漏水问题。对于闭水试验过程出现的渗漏问题，要及时查明成因，有效解决，才能提高使用效果与质量。

6 顶管技术应用期间需要注意的事项

6.1 做好地表沉降或隆起监测及防治

地面沉降与隆起的原因主要有三方面：一是开挖端取土多了，会导致周边压力增加，土质出现失衡现象，最后就会引发地面沉降或隆起；二是顶管施工时没有严格遵循规划路线，使路线出现偏离，而且在后期也没有及时进行纠正，对周边产生破坏性影响，诱发地面沉降隆起；三是顶进管与工程管外径偏差，不符合环形孔隙标准，致使沉降问题。要想全面解决这些问题，则要在施工中严格工艺流程，及时做好现场的跟踪监测。对地面变形程度与构筑物沉降情况要用水准测量法做好校正。构筑物基础与墙体柱的情况，要根据条件做好修正，通过在周边安装压力监测装置的方式，及时做好监测，密切关注偏差的情况，用符合国标的润滑支承介质，及时填充环形孔隙。

6.2 管线纠偏

管道轴线和设计轴线偏差也是影响工程质量的主要问题，出现这种情况的成因主要有三个方面。一是地下土层构成不均的时候，会使阻力不均匀，顶进工具管会因受力不均而出现导向与管道轴线偏差。二是顶进工具因自身的问题，也会产生偏差，如果工具本身存在压力差，就会与行进速度不同步。三是顶管合力偏差诱发的位移现象。为了有效解决这些问题，则要在施工期间做好偏差的纠正，每顶进一节，就要做一次轴线偏差测量。使用高精度顶进设备才能保证质量，对中轴线弯曲度做好分析，用可伸缩千斤顶或超提刀纠正偏差，避免大的失误。