市政工程中顶管施工技术要点探讨

2021-12-06江心

砖瓦 2021年11期

江心

（南京市水务工程建设管理中心，江苏南京 210000）

顶管施工技术相比于其他施工技术，最主要的特点是可以缩小施工范围，减小施工对周围环境以及人民日常生活的影响。顶管施工是一项施工复杂的工程，由于其本身特性，导致在进行顶管部分工作时，所需的施工周期较长，而且顶管施工对于施工要求相对严格。如何在工程建设中巧妙地应用顶管技术，是目前市政管线工作的重点之一。

1 顶管技术概述

随着人口数量的不断增多，对公共基础设施的建设有了更多、更高的要求，从而推进了更多市政项目的开展。市政项目涵盖各种各样的类型，涉及人们生活的各个方面，例如道路建设、电力设施建设等。顶管技术，主要指的是在不破坏地表土层的情况下，进行管道铺设。它所具有的一个明显特点就是可以直接穿越地面的建筑物和地下管线、公路、铁路等浅度较浅的建筑，主要施工操作就是把管子直接在液压作用下顶进到地层中，最终完成管道的铺设任务。在施工中，省去了人力开挖的时间，是可以直接进行施工的一项技术，具有明显的优势。在建设施工中，减少了对环境的破坏，避免了对人们生活的干扰，缩短了工期。在传统的技术应用中，施工耗费的人力、物力、财力比较突出，经济效益低，顶管技术的应用，避免了许多不足，减少了对城市的干扰，在一定程度上提高了市政工程的建设效率。在社会发展过程中，建筑施工环境不断趋于复杂化，对施工要求也就变得越来越高，在这种情况下，顶管施工技术应运而生，解决了很多技术上的难题。

2 顶管施工技术原理

顶管技术将质量与效率相结合，不仅提高了市政工程管道施工的工作效率，对于城市的经济发展也起到了不可忽视的作用。由于城市地下管线的复杂性，顶管施工技术可以绕过大型建筑和城市主要管线，避免原本需要拆除工作的建设项目，降低成本，合理利用资源，提升顶管施工技术的整体性能（如图1 所示），使城市居民在正常生活的同时，还可以享受顶管施工技术带来的便利。为了满足具体工程要求，在施工过程中需要开挖工作沟，从而达到市政管道施工目的。纵观当前非开挖顶管技术的应用现状，总是受到地质因素的影响，从而导致整体施工与具体工程要求不符合，严重影响了整体施工质量。顶管工程对所有参与到工程施工中的人员素质要求很严格，施工人员要明确了解非开挖技术，对施工勘察和方案设计等进行控制，并最大程度提高管线设计的合理性，并编制相关预案。顶管技术由于其良好适应环境的特点，根据不同的环境情况，可以选取相对应的施工方式。运用顶管施工泥水平衡、土压平衡、气压平衡的三项平衡理论，选择匹配的机械设备和辅助设施，在顶管施工过程中也是十分重要的。在市政地下管道施工中采用顶管施工技术，可以大大提高工程施工效率，保证良好的施工质量，从其应用流程来看，具有一系列的优点：第一，它对于施工场地的面积没有太大的要求，不会占用过多的土地，而且这种操作形式也可以减少成本费用的支出；第二，它的施工环境是在较深的地下中，可以减少对地面的影响，包括噪音、空气以及交通条件等；第三，可以使施工的难度系数降低，促进工程施工效率提升。

图1 顶管施工流程

3 顶管施工技术应用要点

3.1 顶管施工准备工作

良好的开始是成功的一半，顶管施工亦是如此，在给排水项目施工准备工作中，最为重要的就是对施工现场进行勘测，完成平面布局等相关工作。总体平面布置工作比较烦琐，既包括施工中可能用到的起重装置以及自动控制装置等设备，还需要对注水系统、拌浆棚和拌浆材料、千斤顶、反力架等进行严格检查。在施工前期准备过程当中，还需要制定一个详细的施工规划，并预测可能出现的情况，制定出相应的应急方案。在施工之前，需要对现场的工作做一定的计划和梳理，包括要用到的工具、器械以及场地的设置、各种现代化的装置，提前做好准备工作。然后根据具体的施工情况，做好人员的调配和工作的调度，主要进行一些设备的安装，例如顶管机、发射架等，以保证施工顺利开展。

3.2 顶管施工流程及质量控制

不同的施工条件要有不同的实施方案。在施工中，总是要进行多次实地勘测，选择最合适的铺设技术，从而提高工程的综合效益。顶管施工有着严格的流程要求，每个步骤之间相互衔接，共同组成整个施工流程。根据以往的经验，在施工过程当中，曾经出现了类似于顶管机在进出时，导致泥水流失等现象，这就要求在施工的工作井之中必须有止水装置，同时也对施工人员提出了要求，在操作顶管机时应该尽量保证泥浆不会流失。顶管施工的工序主要可以总结为穿墙、顶管出洞、减少注浆的阻力和顶管矫正这四个步骤。

3.2.1 穿墙

所谓穿墙，就是为了安装止水装置而将管推工具移到工作井之外，这个过程需要打开穿墙门板，过程就是穿墙。在将门板打开之后，就可以进行顶管出洞的工序。为了达到较好的效果，需要在穿墙之前对墙管周围做好加固工作。在穿墙之前，要对墙体的质量做一定的检测，了解其坚固程度。紧随着门板的打开，要快速地把顶管推到井外，同时安装注水设备，可以采用一些加固技术进行止水处理，但是也要保证符合标准。在这个技术实施的过程中，可能有许多障碍物，可以采用GPR技术进行提前探测，分析施工环境，对地形、地质、地貌、水文情况做一定的了解，然后再拟定不同的处理方案，解决问题。

3.2.2 顶管出洞

顶管出洞是整个顶管施工过程中最为重要的一步，有着至关重要的地位。穿墙顶进后，开始进行顶管出洞，在井口要预留较大的出洞口。在顶管推进的过程中，不仅需要做好止水工作，还需要对顶管推进过程中出现的偏差进行矫正。应该根据环境土质的不同采用不同的止水措施，一般浇筑一道级别较高的素混凝土作为前止水墙。如果施工区域为圆形，则需要浇筑一道同样的弓形前止水墙。同时，针对内衬预留洞结构，要安装双道橡胶止水装置，最大程度提高止水处理质量，以及安全性和可靠性。顶管施工过程中的出洞口处理，施工人员要对触变泥浆进行压注处理，以避免对出洞段土地造成干扰。关于止水工作，可以采用比较常用的法兰加压板止水法，也可以根据实际情况使用填充物，填充物一般为纸筋黏土，并经过夯实达到适宜的强度。

3.2.3 减少阻力

顶管穿洞会导致地面下沉，同时，顶管会和大地的土层发生摩擦，产生阻力。而通过注浆的方式向管道外壁注入泥浆，可以在顶管外壁形成一个泥浆圈，有效降低顶管与土层的摩擦，同时因为泥浆圈具备的支撑力，还能够有效地减少因为粉质黏土坍塌所引发的地层流失，进而控制地面下沉。在注浆过程中，主要使用的是触变泥浆，经过注浆后，可以真实地减少施工阻力，同时也可以加大相应部分的坚固度，充当一个框架的作用，对地面进行一个力的支撑，从而缓解地面塌陷的问题，促进土地的平整。同时，在施工中要保证压浆和管道顶进工作的共同实施，保证工程的安全和质量。值得一提的是，减少阻力的效果如何，主要在于泥浆圈的好坏。因此，压浆工作就尤为重要，需要按照严格的要求完成。根据经验，泥浆实际用量要比理论上的用量多4倍～5 倍，配置标准通常将碱水、膨润土和水按照0.02：0.4：1 的比例来配置。

3.2.4 顶管纠偏

顶管纠偏是针对施工工程中出现的顶进管偏离原定轴线现象所进行的矫正工作，其具体方法为通过纠偏千斤顶组来矫正顶管的偏差，根据管道的不同倾斜，做出不同的处理对策。在施工时根据实际需求，对于顶进管道端口采用加强力矩的形式来修正，并且要注意使用的力度大小，如果力度过大，则会使偏差增大。因此，在施工时应该注意地区的地域结构，并在出现偏差时及时进行较小力度的修正，通过这种方式，可以快速有效地纠正偏差。当千斤顶左伸右缩时，可以将顶管将向左偏离纠正。同理，当千斤顶右伸左缩时，将顶管向右偏离矫正。顶管纠偏需要施工人员冷静稳重，采取多调慢校的战略。总而言之，该工序考验的是施工人员的经验和控制力。