市政工程顶管施工技术及质量控制

孔凡龙 弓胜彤

中国机械工业机械工程有限公司 河南 郑州 450000

引言

对于市政给排水而言，其涉及的领域非常广泛，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 顶管施工技术概述

顶管施工技术又可以称之为非开挖施工技术，主要指的是在进行管道的顶进中需要运用机械的推力进行施工的完成，这种技术可以在提升施工质量的同时确保施工的进度。顶管技术的运用能够确保在施工的过程中减少对土层的开挖，甚至是不开挖，在进行施工中能够保持管道和土壤存在的摩擦力，进而满足管道施工的条件。此外，由于在施工中施工的线路较长，运用传统的管道施工技术会导致管道和土壤层的摩擦力一直增加，进而对管道的施工工作开展存在不利的影响。这就需要加强管理的分段施工，提升施工阻力的控制工作。顶管施工技术的有效运用能够减少施工成本，降低对周边环境的影响，同时也会在施工中降低噪音。但是顶管施工也存在一定的缺点，会由于土层的问题，导致在进行施工中产生管道偏差，在进行修正的过程中也存在一定的难度[1]。

2 市政工程顶管施工技术及质量控制

2.1 施工准备

①根据地勘报告掌握施工现场的实际情况，确定具有可行性的施工工艺。②加强技术交底和安全交底，组织施工人员深入学习施工图﹑施工规范等内容，对工程施工状况形成准确的认识。③对沿线的管线做全面的调查，并查阅相关建设资料，明确既有管线的类型﹑数量以及分布特点，进而确定与设计管线存在交叉位置关系的管线，基于所掌握的信息绘制图纸，提供协调方案，确保新旧管线均能稳定使用。

2.2 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。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。

2.3 顶进中进出洞施工

出洞顶进在顶管施工中是最基础的作业环节，继挖掘工作坑之后，就开始实施。为了保证出洞顶进工作顺利进行，防止在工作井施工中出现塌方问题,在出洞前务必将钢板装订于砖封门之前。在钢板桩达到工作井底板的深度后结束。在管道出洞的同时进行砖封门的拆除，设置钢封门能够减少土体涌入。在顶管机与钢封门到达一定的距离后，此时洞口安装的止水圈开始对出现的水汽进行隔离。为了减少顶管机在拔除中对周边环境产生的影响，减少空隙问题出现，在拔出的同时顶进需要同步进行，不可出现短暂的间隙，影响施工质量。

2.4 顶力

要利用顶进设备的强大推力将管道顶进到指定位置。顶管顶进设备主要包括油缸﹑顶铁﹑千斤顶等设备。在具体实践中，技术人员要提前对管道长度﹑管壁厚度的参数进行充分考虑，结合工程所在区域的地质情况将顶力准确地计算出来，保证施工中可以合理地进行控制。如果管道有着较大的直径，会增加管道和土壤的摩擦力，阻碍顶进过程。为了将摩擦力尽量减小，保证顺利地顶进管道，在顶进施工中施工单位可以使用泥浆护壁，同时对顶力大小进行合理地控制。比如要将顶力控制在管道材料可承受范围内，以免在顶进过程中由于顶力过大管道发生变形﹑破裂等问题，对施工质量﹑成本﹑工期都产生不良影响。在顶进过程中要将土仓土压力P控制好，按照主动土压力Pa＜P＜被动土压力Pp的方式进行管控。对于黏性土且覆土较深的位置土仓有着较大的变化范围，工作人员要根据土层变化﹑覆土深度等做好土压力的实时调整。在管道顶进过程中施工单位还要对管线偏差进行严格控制注意动态监测管道顶进的方向，及时采取纠偏措施。在实际顶进过程中很容易发生顶进轴线偏离设计轴线的情况，此时可以利用千斤顶在反向位置施加一定的顶力，将偏差值逐渐缩小，直到顶进轴线回到设计位置为止。

2.5 减少阻力

进行顶管冲动会引起地面下沉现象的发生。此外，还会导致顶管和大地之间的土层进行摩擦，进而导致阻力的产生。要想降低顶管和土层之间产生的摩擦，需要运用注浆的形式，从管道的外壁进行泥浆的注入，进而在顶管的外壁进行泥浆圈的形成。此外，由于泥浆圈具有一定的支撑力，需要对于粉质黏土坍塌导致的地层流失进行减少，进而对地面的下沉进行有效的控制。在进行注浆的过程中，可以运用触变泥浆，在注浆结束后，进行施工阻力的降低，进而不断地提升坚固性能，让其形成重要的框架，做好对于地面的支撑工作，进而对地面坍塌现象进行有效的缓解，提升土地的平整度。此外，在进行施工的过程中需要确保压浆以及管道顶进的实施，进而提升市政工程的安全性能。泥浆圈的好坏对于阻力的减少是十分重要的。在此过程中，需要对施工要求进行严格的分析，进而进行压浆工作的进行。对于泥浆的实际用量而言，要比理论用量多，在进行配置的过程中要按照一定的比例进行[2]。

2.6 泥浆的制备与施工

由于施工区域局部地质条件复杂，对泥浆的性能提出较高的要求，需合理制备。并且，除了制备优质的泥浆外，还需以科学的方法施工，充分发挥出泥浆的性能优势。具体作业要点如下：①水泵输送至沿淀池，在该装置中发生沉淀﹑过滤，此后配浆。②选取适量优质的原材料，做充分的拌和。以一级膨润土为宜，加适量的泥浆添加剂，得到性能良好的泥浆。泥浆添加剂的类型较多，较为常见的有降失水剂﹑防塌润滑剂等，具体根据材料的性能特性和环保特性灵活选择。③为使膨润土有效水化，采用快速水化装置；除此之外，增加泥浆罐的数量，本次施工中采用1个配浆罐+4个泥浆搅拌罐的配置方式。④施工期间产生的回流泥浆需得到有效的处理，主要方法：在钻机作业现场以及管线场地处修筑返浆收集池，作为处理时的关键装置；主管线穿越施工扩孔过程中形成泥浆，将该部分汇聚至返浆收集池内，经沉淀处理后，进一步由光缆套管输送，使其转移至位于钻机场地的泥浆池内，在该处回收沉淀；经过前述的处理后，启用回收系统，将产生的泥浆进行回收利用。

2.7 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。

2.8 顶进施工技术后期工作

第一，检查和纠偏。为了保证严格按照设计要求进行市政管道的顶进施工作业，工作人员需要密切关注顶管顶进过程，严格测量顶进路线，不得随意更改路线，同时要实时监测顶进过程。工作人员需要根据规范做好测量平台的合理设置，做好临时水准点的选取，然后进行精确地测量，并且核查每次测量结果，加强观测设计管道﹑工作井。通常工作人员需要针对性地检查顶管施工进度，按照每顶进50cm检测一次的频率进行顶进测量，如果发现偏离既定的路线，要及时采取纠偏处理，将机头和设计轴线偏差尽可能地减少，确保能够和设计规范相符合。如果发现机头偏离了既定路线，那么需要通过千斤顶在反方向给予一定的顶力，保证其回归到正常的路线上。第二，通风。在施工中以及施工结束后需要保证顶管内部有着良好的通风性能。在顶管施工作业中，地下可能存在一些有害气体威胁操作人员的人身安全，尤其是长距离顶管由于路线较长﹑施工时间长，需要充分做好通风换气处理。目前比较常见的通风方法是通过抽风﹑鼓风设备，持续不断地将施工现场的废气排放出去，达到换气通风的目的。

2.9 强化施工监测

要想提升市政工程顶管施工质量，需要做好施工的监测工作，对产生的问题进行有效的解决，进而提升监测效果。在此过程中需要对市政工程施工的要求进行详细的分析，相关的部门进行施工监测方案的制定，需要从以下方面入手：一是需要提升对顶管施工的重视程度，根据顶管施工的要求，提升施工监测的效果。做好顶管施工基准点布置以及基准参数的监测工作，对其中存在的问题要及时发现，并根据专业的技术水平进行施工问题的纠正，确保施工质量和市政工程的需求相匹配。二是做好施工监测小组的建立。需要依据顶管施工的要求进行施工现场的监测工作，并做好施工流程或者施工工艺的检测工作，并根据施工要求，提升施工的安全性能。三是提升施工现场的监督水平。需要根据施工现场的监督要求，进行施工监管系统的建立，并根据施工效果，运行科学的技术水平，做好顶管施工的监督。

2.10 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[3]。

2.11 明确工艺参数

顶管施工工艺对技术要求较高，需要根据设计值控制实际施工工艺参数，在施工中工作人员不得进行参数的随意更改，避免对顶管施工效果产生不良影响。在顶管施工中，最为重要的参数之一就是顶管的直径，应当根据工程需要确定顶管直径，通常在0.5m以上。此外，在具体实践中还要合理确定顶管的长度，顶管长度越长，接管的数量越少，越能够将工程施工进度加快，有助于预防管道接口渗漏水的问题。不过顶管长度的增加也会对施工的灵活性﹑成本产生较大的影响，所以工作人员要综合考虑各个方面的因素，合理确定长度﹑直径等各项参数，最大限度地提高市政工程的施工质量。

3 结束语

在进行市政工程施工的过程中，需要提升顶管施工质量的控制，进而提升给排水施工的效果。这就需要在进行顶管施工的过程中，做好顶管施工现场勘查与调查，提升测量技术以及顶管穿墙技术的应用，进行顶管纠偏以及闭水试验，强化施工监测，做好材料设备质量保障，施工现场管理，加强监管施工全过程，提升人员素质，进而实现顶管施工的有效进行。