市政给排水施工中的非开挖顶管施工技术

2022-12-30马海东兰州市政建设集团有限责任公司工程师

中国建筑装饰装修 2022年4期

马海东兰州市政建设集团有限责任公司工程师

对于市政给排水而言，其涉及到的领域非常广泛，对城市带来的影响也十分深远，包括城市给排水及污水处理等功能，一个科学、优质的给排水工程项目，能帮助城市解决很多基础性难题。对于当前阶段的市政给排水工程施工而言，在施工方式上与传统的市政给排水工程之间有着较大的差异。随着城市规模的不断扩大，当前阶段的给排水系统的建设规模也在不断增加，相应的建设难度也在随之增长。在过去市政给排水施工作业开展的过程中，需要对地面进行大规模开挖，为道路交通带来较大的干扰，而非开挖顶管施工技术，能在最大限度上使传统施工方式下的难题得到较好的解决。

1 非开挖顶管施工技术的概述和优势

1.1 非开挖顶管施工技术的概述

市政项目的非开挖顶管作业工艺是指在非开挖状况下，采用地下管道顶进的模式进行管道的敷设，目前非开挖顶管作业工艺大部分情况下被运用到城市市政给排水管道项目中，是市政项目中运用概率较高的一种施工工艺。市政给排水施工中的顶管施工技术主要是利用相关设备，将工具管向土层内掘进，掘出的泥土由土泵或螺旋输送机排出或以泥浆的形式通过泥浆泵经管道排出，推进一节管道后，主千斤顶缩回，吊装上另一节管道，继续顶进。如此往复，直至管道铺设完毕[1]。对于顶进设备而言，主要利用油泵与管道间和中继间的推力，给予土体一定的顶力，从而使管道克服摩擦力，按照一定的路线和角度将管道顶至预期位置。

在利用该技术进行施工时，为了保证施工的质量和连续性，相关人员必须要加强对技术规范的研究，要能对机头、主顶及中继间等环节给予足够重视。现阶段常见的施工类型有密封型和开放型两种，大多数的施工单位会优先选择密封型施工方法。非开挖顶管施工技术在实际应用中不会对路面交通带来不利影响，因此有着较好的应用价值。除外，该方法在作业的过程中还不会出现噪声污染，不会对施工区域周边居民的生活产生影响，且有着较高的施工效率，因此不论是考虑社会效益还是经济效益，非开挖顶管施工技术都是市政给排水施工过程中的第一选择。

1.2 非开挖顶管施工技术的应用优势

我国人口基数较大，因此道路交通在社会运转的过程中，始终发挥着非常重要的作用。传统形式的市政给排水施工涉及到大规模的道路开挖，为了保证施工安全，会在施工区域周边设置屏障，但是该种形式仍然存在巨大的安全隐患，并且会对交通带来较大的影响。高频率、长时间地表开挖施工会对内里结构层的稳定性带来不利影响，甚至会导致出现不可修复的局面。采取非开挖顶管施工技术，不仅能使上述问题得到有效解决，还不会受气候、环境因素的干扰，能在按质按量完成的基础上，尽可能地缩短施工周期。同时，该施工技术可控性和精确性都比较强，在施工过程中给地下管线和环境带来的影响也非常小。

2 市政给排水施工中的非开挖顶管施工技术

2.1 施工准备

（1）顶管机的选择。在非开挖顶管施工作业的准备阶段中，最重要的工作就是结合实际施工需求，做好顶管机设备的选择工作。在选择顶管机的型号时，要考虑到施工区域的水文地质条件、地下水位情况及相应的技术要求等，并且要在保证施工安全的基础上，科学合理选择顶管机设备。对于地下水位上面较为稳固的地层的顶管作业而言，应选用平衡型或敞开型的顶管机；对于地下水位以下或不稳固地层的作业地区，可选用平衡型或泥水平衡型的顶管机；若在地下水存在或卵砾石存在的细碎石块区域进行作业，适宜使用泥水平衡型顶管机。

（2）材料准备。对于顶管的材质而言，需要依据管道的用途、特性及施工现场的实际情况来确定，常见的顶管管材包括钢筋混凝土管、球墨铸铁管及钢管等。而在市政施工中，由于千斤顶会提供大量的推力，且管道内部流淌的大多是生活污水，存在的较强的腐蚀性，因此需要优先选择抗腐蚀性比较好、强度比较高的钢筋混凝土管，同时钢筋混凝土管道还具有长期使用不漏水的优点，能使整个市政给排水工程的质量和进度都得到可靠的保障[2]。对于管道长度的把控而言，则需要综合考虑管线的弯曲弧度，如果管线的弯曲弧度小且地势较为平缓，则顶管的长度需要适当长一些，对于管线弧度大且短的部分，则顶管的长度要相对短一些。

2.2 施工测量

测量方式是非开挖顶管施工的重要部分，会影响到顶管路线的正确与否，因此在施工正式开始前，做好细致、全面的测量工作非常重要。在实际工程建设中，路线和控制点一般都是由建设单位提供的，而施工单位需要采取措施加强把控。为了提高路线位置的准确性，一般需要设置2 ～3 个水准点，而工作人员在施工过程中，要加强对水准点位置的监测和把控，尽可能地使测量误差减小。除此之外，还可以通过相应的设备和方法对给排水管道顶管的位置进行全面测量，尤其是要采取措施，尽可能提高第一节段管线顶进路线的准确性，一旦发现偏差就要及时采取纠偏措施。

2.3 顶进施工

对于施工单位而言，在了解并掌握非开挖顶管施工的一些基础特征后，还要加强对部分施工要点的关注：第一，要选择性能可靠的钢管，将其放置在基坑井中，并做好测量放线工作，确保挖掘井有较好的施工状态。在此过程中可以加强对导轨的使用频率，更加高效地完成相应的施工作业；第二，结合施工方案和现场施工情况，对顶管顶进的过程进行严格把控，同时还要加强技术体系的优化和创新；第三，做好防水也是整个顶管顶进过程中的重要内容，可以在穿墙管道内添加黏土水泥浆，使未合拢部分的渗漏问题得到科学把控；第四，当施工过程中遇到复杂地质情况导致工程无法顺利推进时，需要对钻探数据和地质采样信息进行重新分析，选择最为合理、正确的顶管施工技术。

2.4 顶管出洞

施工人员在按照一定的质量标准和要求完成顶管穿墙作业后，需要继续按照相应的施工标准和要求来完成顶管的进出洞施工，该环节施工是整个非开挖顶管施工的核心内容，对于工程质量和进度都有着非常大的影响。为此，作业人员进行到该工序时，一定要在将门封闭以前把全部的钢板桩匀称摆放好，使工程的质量、效率和安全性得到进一步提升，有效避免出现工程塌方问题，使整个顶管推进作业的顺利、安全完成得到可靠保障[3]。在顶管机设备出洞前，工作人员还要及时拆除砖封门，使顶管机能沿着钢封门前进，当顶管机和钢封门之间的距离达到50 ～100 mm 时，需要将前期安装的钢板桩全部拆除，顶管机也要按照从一侧到另一侧的顺序出洞，有效避免渗漏问题的出现。

2.5 注浆减阻施工

注浆减阻技术指的是在管道作业实践中，基于真实状况，将恰当数量的润滑减阻液灌注进地层与管道两者间的环状间隙架构中，进而构成紧密的泥浆保护套，从而起到减阻与润滑的成效。一般非开挖顶管施工的路线都比较长，因此为了使整个注浆过程的压力维持稳定，通常情况下每隔400 m 左右，需要设置一台压浆泵，用来维持注浆压力的稳定[4]。在非开挖顶管作业工艺情况下，补浆和布浆是依托多种浆液灌注系统完成的，布浆工序中适宜选用流量充足、压力小的浆液灌注泵，而补浆则适合用压力高、流量小的注浆泵。在浆液灌注期间，应即时监测浆液灌注压力、浆液配制黏度、使用数量，另外应尽量使浆液匀称附着到管道外壁上。管道顶进作业可以和管道浆液灌注工作同时进行，确保补浆和注浆的有效融合。依照先灌注后顶进、边顶进边灌注、及时补浆的准则，使管道外周构成以泥浆为主要材料的润滑套，在管道顶进期间起到支撑与减小阻力的作用。若在顶进期间由于突然状况致使浆液灌注无法继续进行，应当先暂停顶进再暂停浆液灌注。

2.6 管口连接

对于市政给排水施工而言，项目建设效果在很大程度上受管道密封程度的影响，对于给排水管道作业中的密封性管控而言，应当将管道连接口和缝隙间的空间作为管控的主要内容。不论是土方还是地下水，对管道都有一定的腐蚀性，因此对于管道的连接需要使用经过防腐处理的钢管套，同时为了使后管在顶进过程中产生的作用力更加均匀，还需要利用软木在钢管套与管道接口之间进行衬垫处理。为防止出现老化问题，可使用橡胶布设置一个防水袋，为防止在施工过程中防水袋的位置出现偏移或破裂，还要对连接处进行润滑处理[5]。

2.7 管道试压

在管道顶进工作完成后，需要对所有管道的水压大小进行全面检测。在隐蔽处理前，还要对安装、铺设的给水管道进行单项水压的测试，并对全部安装结束的管道都进行综合水压的检测。具体的检测流程如下：首先要将管道中的气体排除干净，紧接着加水加压，在压力达到一定程度后，立即停止加压，并检查管道的渗漏问题[6]。当各个接口处在规定的测试时间内都没有出现渗漏问题时，可以再对压力的释放情况进行观测，通过增压和释压两种方式对管道的安装质量进行检测。

3 市政给排水施工质量控制措施

3.1 建立完善的质量控制体系

建立一套科学完善的质量控制体系，对市政给排水施工质量的提升有着积极的作用，在质量控制体系的运行下，不仅能使质量控制人员开展有序的、有针对性的控制工作，还能对施工人员的作业行为进行约束，使全部的施工活动都严格按照施工计划、规定进行。当然，施工质量管理体系的制定需要结合实际情况，确保其切实可行。同时在体系制定后，还要能在施工作业开展的过程中，对质量控制标准进行动态完善。

3.2 顶管施工的严格检查

对于顶管施工技术而言，虽然是当前市场给排水工程中主要运用的施工技术，但是并不适用于全部的施工环节。因此，为了防止顶管施工技术应用的过程中，出现意外或是安全问题，必须要对施工区域及周边的交通情况进行全面的勘察。施工单位可以结合实际情况，设置标识牌或组织人员开展交通指挥工作，同时还要安排专业技术人员，对施工区域内的排水系统进行全面勘察，在此基础上制定更加科学、完善的管道优化方案。如果在顶管施工中发生了意外，施工单位需要立即设置临时管道，防止影响到城市污水的正常排放，对生态环境造成无法挽回的影响。

3.3 提升施工人员的综合素质

施工人员的综合素质水平也会对市政给排水工程的顺利开展带来较大的影响，这就要求施工单位要重视对人才的培养。针对现有的技术人员，要建立继续教育体系，保证其能及时发现施工过程中存在的问题，并提出相应的解决方案，进而达到提升技术人员综合素质水平的目的。另外，在新员工的招聘上，必须提高人才招聘的门槛，优先引进高综合素质的专业人才。另外，提高施工人员对于自身专业技能水平提升的重视度，自主学习更多的基础理论知识，并应用到工程施工中。