市政工程污水顶管施工技术分析

2022-11-22张建锋中铁建工集团有限公司

门窗 2022年5期

张建锋中铁建工集团有限公司

1 前言

现阶段，在市政工程当中，排水工程是一个十分重要的环节，该工程将直接影响城市居民的日常生活与工作，同时也有效推动着城市经济水平的发展。从如今我国的经济发展实际情况来看，随着经济发展水平越来越高，城市化建设过程中人们也越来越重视排水工程的施工管理。

在具体施工过程中，顶管施工技术已经得到了十分普遍的运用，并取得了不错的效果。借助于顶管施工技术，不仅能够有效提高施工质量，同时也能够在一定程度上确保施工安全，消除以往常见的堵塞等问题。而想要确保顶管施工技术能够得到更加合理的运用，必须要着重分析其具体的应用策略。

2 污水管道顶管技术背景

在市政工程当中的排水工程内，通过污水管道顶管施工技术的合理运用，可以有效降低施工过程中的道路开挖面积，只需要将所需工作井按照垂直方式挖出即可，从而有效提高了排水工程施工效率，也能够降低市政工程在施工过程中对附近环境造成的不良影响。

运用污水管道顶管技术时所采取的排水管道质量良好，具有较强的密封性，但是造价成本较高[1]。在顶管施工过程中，主要的工艺流程包括挖掘工作坑、准备混凝土管道、组装混凝土管道、油泵、千斤顶等设施顶进施工、管道贯通等。在此期间，工具管能够被拆卸反复利用，而后砌筑工作井，最终完成顶管回填工作。

3 市政工程污水顶管施工技术优势与劣势

3.1 优势

在市政工程当中应用污水顶管施工技术，相较于传统开挖方式优势更加明显。比如，工程量更小，不再需要开挖地表表面，只需做好管道当中的土层断面工作即可，同时顶管施工过程中的开挖部分，也只需要开挖工作坑和接收坑即可，不会对城市道路交通产生较大影响[2]。

除此之外，采取顶管施工技术还可以有效降低在施工过程中对附近环境与建筑物产生的不良影响，从而推动新时期我国市政工程的安全、文明、规范化发展。通过污水顶管施工技术的应用，一方面可以有效提高施工效率，加快施工进度，另一方面也能够节省许多的人工成本与设备成本。

3.2 劣势

污水顶管施工技术在施工期间将具备更多的特点与优势，但是也存在各种各样的缺陷与不足。例如，相较于传统开挖施工方式来说，污水顶管施工方式具有更小的施工曲率半径，但是在具体施工过程中会导致许多曲线交织到一起，进而致使施工难度进一步加大，为市政工程的建设与完善带来严重影响，导致工程施工无法顺利开展。

除此之外，在采用这种技术进行软土层开挖过程中，如果因为施工技术不足或者设备缺陷而导致开挖偏差较大时，会增加施工难度，同时也较难纠正施工偏差。所以为更好地提升施工质量，需要以此为基础不断创新与优化设计，改善当前的施工方案。

4 市政工程污水管道顶管施工的质量管理

4.1 现场踏勘

首先，在施工开始之前，需要仔细考察施工现场，包括对施工现场附近人车流量、建筑物等，做好考察并详细记录，同时在施工正式开始前规划好施工所需交通路线，确保通向施工区域内的路口都设置清晰的引导标识。在人车流量较为密集的时间段内，还需要有专门人员做好现场疏导，避免出现交通事故。

其次，在施工开始之前，还应该考察附近的排水系统网络，确保所设计的排水线路能够满足管道工程需求，避免因为工程施工而导致的二次污染问题。另外，还需要准确的核查与落实施工现场重要物资，比如通信设备、天然气设备以及电力设备等，确保设备的正常使用不会受到干扰[3]。

最后，要全面核实并调查施工区域附近的桥台基础、基坑深度以及桩基础等。

4.2 技术支持

在开始顶管施工之前，需要仔细分析施工区域的地质条件，更好地掌握施工区域附近的土壤性质，以便于了解地下排水设施当中污水管道的源头与目的地。除此之外，如果施工地区具有砂质问题，需要研究分析其中的具体含沙量与沙细度；如果存在岩层，需要详细分析施工区域的裂缝分布实际，并做好全面调查工作；如果存在风化的岩层，则需要全面了解这个岩层当中的实际风化程度，保障这一地区的强度与结构特征，能够满足顶管技术在应用过程中的具体需求。

简而言之，就是施工单位既需要全面勘察施工区域内的地质条件，也需要做好详细的记录与规划，从而确保施工方案能够满足施工场地当中的规范化需求[4]。

4.3 顶管线路确定及井位设计

结合调查施工现场的实际情况，明确具体的污水顶管线路设计方案，防止对不良土层所产生的影响，同时防止管道线路在铺设期间所导致的城市道路影响与城市绿化影响。要保障顶管线路以及附近的市政设施存在合理的距离，满足检查标准，避免因为管道线路与市政设施之间的安全距离过近而产生的不良影响。

除此之外，还需要做好井位设计工作，结合当前的具体标准设计与之相关的井间距，按照施工场地内的土层实际情况，确定污水顶管的顶进深度，不宜过长或过短。

4.4 顶力及管材设计

在施工正式开始之前，要建立一个三维立体模型来判断所有的参数是否满足基础设计需求，同时借助于模型结构明确顶力分布情况，从而更好地改善顶管受力问题。

在管材设计过程中，需要结合当前管材的实际情况，包括混凝土强度、细节处理以及钢筋布置等，可以根据实际需求设计轴向受压管材，结合土层实际变化情况，做好及时调整，并按照顶管施工过程中可能出现的各种特殊情况，做好应对工作。除此之外，还要关注管道当中存在的偏心压力与局部应力，防止因没有预留出足够的安全空间而导致的不良影响问题出现。

4.5 施工质量控制

在正式施工开始之前，针对施工区域内的施工设备、测量设备以及施工人员进行全面检查，保障施工人员能够满足上岗标准需要、施工设备能够满足施工建设需求，以及测量设备具有相关的标准证书等。此外，还需要针对施工所用的管道材料做好抽样检查与处理工作，确保管道内部水压以及外部压力荷载能够满足相关的标准规范，确保污水顶管施工可以顺利开展，同时也能够有效提高市政工程污水顶管施工的整体施工质量，使其满足相关的建设标准。

5 污水管顶管施工中常见问题

5.1 闭水试验问题

在进行污水顶管实际施工过程中，因为管道端头没有良好的气密性、施工基础不够均匀以及施工质量与标准不符等因素，经常致使闭水试验的最终结果无法满足施工标准需求的问题发生。

基于此，一旦管道出现较大的渗漏面积或者渗漏范围，在漏水情况严重到不能够采取有效措施加以补救的情况下，就需要将该部分污水顶管工程进行返工处理[5]。假如渗漏面积相对较小，相关工作人员针对管道当中出现严重渗漏的部位进行详细的检查与标记，在彻底排出管道内部的大量积水之后，采取涂刷等有效措施补救管道渗漏部位，常见的涂刷材料主要有水泥浆与防水涂材。

5.2 排水管道问题

如果在污水顶管施工过程中，工作人员使用了不合理的施工技术，就可能导致排水管道出现位置偏移的现象，进而无法满足实际施工需求，也可能由于施工前的测量工作发生了较大误差，导致管道严重偏移问题的发生。

为有效防止上述问题，在开展测量工作过程中，要求测量人员应当严格遵守测量标准规范开展工作，确保测量数据的可靠性与准确性，从而夯实后续施工的基础[6]。在施工区域内，一旦出现必须要绕开的建筑物，则需要在适合的位置设置一个转角不小于135°的工作井，作为连接使用。此外，在测量与验收纵坡和轴线过程中，需要加强把控工作质量与规范性，确保纵坡和轴线施工质量能够满足污水顶管施工需求。

5.3 基坑回填土问题

在污水顶管施工期间，基坑回填土发生沉陷属于一种十分常见的施工问题，这种问题出现的主要原因，就是由于在回填土施工过程中，回填材料的质量以及其中的含水量与施工标准不符，与此同时，压实所采用的机具也有可能成为回填土沉陷的出现原因。

一旦发生了基坑回填土沉陷这种问题，就需要及时挖出质量不满足施工标准的回填材料，而后将质量更加优质的回填土材料重新回填到基坑当中，避免因回填材料质量问题而导致的沉陷，同时也能够有效提高污水顶管工程基坑的稳定性[7]。一旦由于回填土沉陷而导致建筑物发生严重的基础脱空与破坏等问题，则可以通过灌注浆的方式对建筑物基础进行填充，从而提高建筑物整体稳定性。

6 市政道路工程污水顶管施工技术的应用

6.1 施工准备

在施工正式开始之前，必须做好测量放线工作，及时纠正存在的偏差，提高施工数据的精确度。一旦管道直径低于1500mm，则需要控制轴线位置偏差不超过100mm，并将内地高程的偏差控制到30mm～40mm 之间；在工作井与接收井管径为1000m 时，则需要采用拉森钢板桩。与此同时，还需要做好场地平整处理，严格按照相关要求来保管施工所需材料。为确保吊车设备在应用过程中不受影响，还需要在施工场地内规划预留好停车与行车空间。

6.2 顶管测量，纠偏

在第一管道顶进工作完成之后，需要及时纠正偏差，并做好顶管间距测量工作，保障间距不大于30cm，确保顶进期间不会发生严重的位置偏移问题。在顶进后续管道时，需要控制好间隔，具体应当控制到100cm 以下，借助于激光仪器来测量高程，并及时修正偏差。在纠错过程中，如果管道位置偏左，则需要将力度向左延伸，偏右就需要向右延伸，而在两侧位置都发生偏移的情况下，就需要及时修正差距更大的一侧。在修正过程中需要坚持循序渐进的基本原则，从而确保有效调节偏差。

6.3 止水圈的合力应用

顶管机应当直接穿越洞口，从而达到土层，在此期间最为常见的一种问题就是没有做好止水带密封工作，因此可能导致开挖一侧的土层承受力出现不均匀的问题，进而导致泥土出现流失问题，而一旦情况比较严重，则还很有可能导致洞口土体塌陷问题的发生。由此可见，施工单位必须要充分认识到这方面的重要意义，并有一个全面且清晰的认知，及时采取有效措施进行控制。

对于洞口密封工作，要求施工单位不仅要提高重视程度，同时也需要结合污水顶管施工工程的实际情况来制作止水圈，确保止水圈能够满足工程实际所需，通过这种方式也能够有效避免上述洞口土地塌陷问题的发生[8]。

6.4 注浆减阻

从距离较长的污水顶管工程来看，最常用的一种方式就是注浆作业。首先针对顶管机当中的机头部位进行灌注浆处理，同时采取跟踪补浆这种基本方式处理中间部位的间隙。在注浆口位置安装压力检测表，并使其与出口之间的距离维持不低于1m，还要将压力检测表安装到机头部位，确保可以实时观察注浆力度，开展更加有效的质量控制。

在注浆作业开展期间，不能够出现过大的阻力，借助于触变性泥浆来填充管道附近间隙，有效降低污水顶管的整体阻力，同时所生成的泥浆保护层，也可以有效避免在地面沉降期间出现较大压力。

6.5 洞口止水

在应用污水顶管技术时，如果想要确保顺利取出混凝土管，就需要确保预留洞口位置的准确性，同时相较于管节来说，其外径应当更大一些，借助于持续顶进的施工方式完成封堵。制作工作井、接收井过程中，需要在洞口部位进行止水处理，主要的方法与操作流程为：在洞口部位预埋直径为10mm的钢法兰，借助于表面焊接方式连接螺栓，而后安装直径约为16mm的钢法兰，通过钢板进行压紧处理。施工时需要做好工作井的适时检查，掌握实际情况。

顶管施工展期间，进出洞口属于关键的一个环节，在穿墙施工完成之后，掘进机所处方向会直接影响管道方向以及管节拼装。所以，在穿墙施工时，必须借助有效措施保障井外泥水不能够流入洞内，同时也需要防止出现流沙与塌方等问题。为进一步提高顶进方向的精准度，在施工期间还需要注重管道轴线偏差问题，确保能够及时发现并处理，从而为后续施工提供有利条件。