长距离顶管施工技术在市政排水工程施工中的应用

2021-11-26房敏

中国建筑金属结构 2021年12期

房敏

1.长距离顶管施工的主要相关内容

1.1 基本施工原理

在施工中，技术人员会利用相关设备将其施工管道铺至作业结束通道中。这种铺设模式的精度要求较高，且工作距离较长，大多数长距离顶管施工的施工长度都在1500m 上。而在管道选用上，其管道直径多为350mm～400mm 之间，种类选择要求也相对较高[1]。

1.2 工程开展优势

比起传统的施工技术，长距离顶管施工有较多的开展优势。（1）对土质的要求较低。与其他技术不同，长距离顶管施工可以适用于任何土质，所以也能够有效提高其工程应用率。而对于其他地下工程来讲，就需要大量的支撑结构对地面结构进行保护，以免出现安全问题。（2）对地面影响较小。大部分的地下工程需要进行地面支护，难免直接影响工程地面部分的状态。但对于长距离顶管施工作业来讲，由于其直接通过液压机进行管道处理，主要机器都在地下，会减少对地面建筑及交通产生的影响。所以在现代地下工程建设中，长距离顶管施工已经成为其首选方案之一。（3）施工成本较低。长距离顶管施工的设计设备与技术相对较为简单，如果技术操作得当，可以在低成本下完成施工作业。

2.长距离顶管施工技术在市政给排水施工中的应用难点

2.1 管体材质的选择比较困难

虽然长距离顶管施工适用于各种土质，但各种土质对管材的影响各有不同。首先，长距离顶管施工中的管体并非是一次性作业，其施工周期普遍较长，所以要对其使用寿命进行预测。虽然施工作业前工程人员会提前对土质进行数据收集，但随着地面结构的改变，其地层环境也会出现相应变化，这种变化往往也会严重影响管体的整体使用寿命。虽然可以使用材质较好的管道进行施工作业，但同时会增加管道铺设成本。

2.2 存在技术问题

在施工过程中，设计人员需要根据工程实际情况确定管道的管径与实际距离，从而计算区域内管道所受到的推力与压力，以便选择最终的施工方式。但在实际施工中，管道的相关压力计算十分困难，所以现阶段很多管道都出现了跑漏问题，这也使工程面临着较大的经济损失。除了跑漏问题以外，施工管道还面临着位移风险。因为在施工过程中，整体施工距离较长，所以很难保证施工的整体精度。

2.3 人员素质问题

在工程施工前期，设计人员需要针对工程的具体情况设计对应方案，但长距离顶管作业的工程较为特殊，其上下限都十分依赖设计人员的自身素质，如果处理不当，不但会浪费大量的建设资源，还会使工程面临塌方的风险。而在技术操作中，长距离顶管施工需要施工人员高度集中，并对施工区域的管道进行精密处理，以免施工过程中出现偏斜、破裂等情况。如果管道出现了破裂，则会直接影响排水密闭性。在后期作业中，管道安装时力的大小会改变管道位置，并使其出现小幅度偏移。

3.长距离顶管施工技术在市政给排水施工中的应用方案

3.1 优化方案流程

（1）顶管处理。顶管处理直接影响长距离顶管施工的工程质量，只有对其进行严格控制，才能够保证施工的有序开展。首先，施工团队要在工作井中预留推进位置。在位置确认无误后，需要穿越前墙体，进至井外土层中。在作业过程中，顶管附近的摩擦力会相对较大，所以出现反弹的概率也会增大。如果不及时处理，洞体塌方的可能性就会增加。因此，当出现反弹情况时，施工团队可以尝试将工字钢设置在洞口两侧附近，并使架设位置与地面保持平行，降低反弹出现的概率[2]。

（2）顶进作业。在上个阶段工作完成以后，工程人员就可以着手准备顶进作业。顶进作业的主要动力来源于主顶油泵以及千斤顶，所以需要工程人员事先对电油泵及千斤顶的具体数据进行分析，以便能够适应工程的压力。如果顶进作业中出现了土体下落，则可以尝试用水枪进行冲洗，并将泥浆输送到排泥管道中，以降低其对工程的影响。在顶进速度的处理上，大部分施工团队的速度都控制在30mm/min～50mm/min。在工程后期，这个速度可以相应提升，部分施工团队能够达到75mm～125mm。不过各土质结构的顶进速度不同，所以还需要工程人员自行进行调整。

（3）浆体注入。注浆在顶进作业中十分重要，尤其是在前进阻力较大的土质当中，更能发挥作用。在注浆前，工程人员需要设置注浆孔。一般情况下，注浆孔的间距为10m 每个，8 个即可有效降低前期阻力。注浆孔的直径控制在25mm，角度的控制则需要在40°～45°之间。在选定度数之后，就不可以进行更改。如果注浆口出现堵塞情况，则可以尝试在工程开始前将3mm 钢板设置到注浆孔外侧，即可有效缓解注浆口堵塞情况。在浆体选择上，应保证其粘稠度，以免造成注浆口堵塞。在注浆前，最好将浆体静置2h～3h。在注浆时的压力控制上，则需要根据实际情况进行调整。

（4）钢体结构处理。由于施工主要在地下进行，所以需要事先对钢体进行特殊处理，以免土质结构对其造成影响。比如，事前要对其进行干燥，以降低其结构强度。在焊接设备的选择上，则选择交流电焊机为主要设备。工程中环缝长度应控制在11mm 左右，其误差精度要小于0.5mm。焊接中工程人员要计算内接缝与外接缝的焊接作业量，并做好相应的设备安排，以便在6h内完成。焊接完成后，则需要及时对其质量进行检测，以便其能够达到施工要求。检验完成后，需要在结构外层涂抹防腐材料，以免其被腐蚀。在钢管长度的控制上，5m～6m 即可，不宜过长。焊接中要尽量保证轴线的统一，以免出现倾斜，导致事故发生。

（5）进洞作业。进洞作业一般需要接收井进行支持，但在大部分情况下，多数工程都不具备有进洞井的设计条件。因此，实际操作时在距离目标位置1200mm～1400mm 时，就需要暂停顶进，并尝试控制机头前位置的土层压力。在处理完成之后，就需要引水至目标位置，并对工程设备进行去除处理。处理中要注意及时封闭泥浆管，以免泥浆流出。确认无误后，则可开展下阶段的施工作业。

（6）沉降处理。限于技术影响，现阶段的长距离顶进施工都会造成不同程度的地层下降。施工距离越长，其下降距离也会更加明显。因此在施工中，施工人员要定期进行土层观测，以确定沉降距离。如果土体沉降数据较大，则需要立即停止作业，并做好新的顶进计划。如果沉降距离过于大，则要及时做好支护并放弃作业计划。作业中路面也需要控制压力，以免压力过大导致路面塌陷，影响工程进度。

3.2 优化施工技术

（1）保持工程现场通风。由于施工技术主要集中在地下，所以大部分施工现场都存在着封闭、空气流通较差的情况。若施工人员长期停留在此环境中，就会出现不同程度的缺氧问题，会增加施工人员误操作的概率。因此，在施工过程中，工程负责人可以使用简单的透风技术保证地下施工现场的空气流通，恢复地下工程现场的氧气浓度。如果氧气浓度过低，还需要劳动保障装置保证氧气的正常供给。如果难以依靠自然条件进行通风，则需要在地下施工现场安装抽气机与换气设备，并定期加速空气流通。

（2）及时进行偏移修正。上文中也谈到，多数原因都会导致管道出现偏移，从而影响工程进度与工程质量，因此在工程当中，施工人员需要对工程结构的中心线进行记录，并保证其他支撑结构的轴心与此线平行。一般情况下，为了便于纠偏，工程施工人员需要定期对轴心进行测量。如果遇到较为复杂的施工环境，则需要及时缩短检测间隔，以保证偏移量能够在修复范围内。如果出现较大的工程偏移，只需要通过慢慢恢复的方式进行修整，不可大范围纠偏，以免影响管体，造成严重的施工事故。

（3）管材问题的处理。管材的问题需要根据实际的施工情况进行确定，比如，若地面结构存在结构变化的可能，尽可能使用质量优秀且抗腐蚀能力较强的管道；如果工程中有弯道或者其他特殊情况，需要使用有一定弧度变化的管道。在管道安装中，除了要保证轴心的一致外，还要尽可能的保证连接处的紧密性，比如，可以尝试用防水胶保证管道不会出现渗漏情况。如果施工中出现了管道质量问题，则需要及时停止进行施工，并对管道进行处理，以免施工后管道的压力达不到预定要求。

（4）做好技术支持。从整体上看，长距离顶管施工作业的上下限差距较大，因此在方案制定时需要对方案进行二次科学性与可行性审查，尽量避免施工方案出现问题。而在施工中，施工设备的距离需要进行记录，以保证不会出现较为明显的偏移，从而影响工程质量。在其他大型设备的维护上，要做到两日一次，以免出现锈蚀问题。如果是锈蚀概率较高的设备，可以尝试缩短维护周期，以保证其能够正常使用。对施工人员，则需要及时进行技术支持，并对工程中的易发问题进行提醒。比如在轴心的处理上，要提醒工人保证其平行；在管道的安装中，要注意密封性。