市政给排水施工中长距离顶管施工技术的应用探究

敖红勇

广州市第三市政工程有限公司 广东 广州 510802

随着经济的飞速发展，人民的生活水平日益改善，他们对城市基础设施的需求也越来越高，这既满足了他们对于舒适宜居的环境的渴望，又为现代化的城市建设带来了新的挑战。而给排水工程作为一项关键性的项目，采用先进的中长距离顶管施工技术，可以显著提升给排水工程的效率与质量，从而改善居民的生活品质，为社会的可持续发展做出积极贡献。随着城市的迅速发展，这一变化也在不断提升。

1 市政给排水长距离顶管施工的原理及效益

1.1 技术原理

顶管施工的三种平衡理论是广泛应用的，它们分别是气压平衡、泥水平衡和土压平衡理论。根据不同的地质条件、施工条件和设计要求，选择合适的顶管施工方法是非常重要的。在市政给排水工程中，长距离顶管技术通常采用土压平衡顶管机，它的工作原理是利用工作井中的油缸来提供动力。采用这种施工管理方式，可以利用推进器的运动来实现高效的施工。通过操作土压平衡顶管机，人们可以使用螺旋方式切割土壤，并将其安装在螺旋输送机上，以确保土仓的密封性。此外，根据顶管机的特性，当开挖面位于不同的地层时，可以通过添加粘土泥浆和清水，来控制一些较为复杂的地层，从而大大提升施工质量和效率。

1.2 施工技术优势

为了更好地建设市政给排水系统，我们采用了长距离顶管技术。这种施工方法不需要对路面进行深挖，并且能够降低工程负荷，避免对工程涂层造成严重损害。此外，这种技术具有很强的适应性，可以应用于多种不同类型的道路，特别是在困难的情况下。采用长距离顶管技术，施工队可以在极短的时间内完成施工，而且不会给周边环境带来任何不良影响，也不会造成任何噪音污染。

2 影响市政给排水顶管长距离施工的因素

随着技术的发展，长距离顶管的施工距离越来越远，甚至可能达到100m，从而严重影响了市政给排水系统的正常运行。因此，在实际的施工过程中，必须仔细研究施工技术、施工条件，努力降低这一影响，从而达到最佳的效果。在实际使用中，最关键的因素之一是动机。尽管理论上可以通过增加管道的推力来达到目的，但实际操作中仍然存在许多挑战。另外，良好的通风条件也至关重要，因为管道的容积和顶管的时间都较长，施工人员必须消耗大量的氧气才能保证施工的安全。若空气流动不畅，就会导致缺氧，从而危害人体的健康。因此，除此外提出，必须采取措施确保空气流动的畅通，并考虑其他可能的影响因素，如下：

（1）材料因素：材料的选择对于长距离顶管施工的成功至关重要。如果选择了不合适的材料，将会严重影响该技术的正常运行，并且可能会损害项目的整体质量。目前，混凝土管是市政工程设施建设和管理中最常用的管材。除了传统的管道制作方法，由于缺乏严格的标准化建设和管理，使得材料的选择和使用无法达到统一的要求，从而导致长距离施工顶管技术中出现了管材不兼容、材料质量不均等问题，从而无法满足施工的需求。

（2）位移因素：使用长距离顶管技术时，由于管道可能出现明显的偏移，其内部的压力状态也可能随之改变。为了避免这种情况的出现，施工单位的技术人员需要及时调整顶管的施工方案，确保管道的安全性和稳定性。为了确保管道内部的压力处于一个较为稳定的状态，以及有效地改善施工质量，在调整管道内部的压力时，必须注意不要出现过大的压差。若是压差太大，就会使得管道受到极大的冲击，甚至发生破坏；而若是压差太小，则无法满足市政给排水系统的需求。

（3）动力因素：随着城市发展的加快，城市建设的规模越来越大，以满足当地居民的基本生活需求，因此，对于市政供水和下水管网的覆盖率有着更加严格的要求。然而，由于不同地区的街道结构复杂，使得城市建设的难度也相应增加。在进行城市规划时，应该考虑到各个地区的特殊情况，并且合理安排管线的长度。这样可以避免因为管线的长短造成的压力差异，并且可以提高长距离顶管的效率[1]。

3 长距离顶管技术

3.1 顶管结构设计

为了确保长距离顶管施工过程中能够达到最佳的防渗效果，需要采用三件式结构：钢筒、钢筋骨架网和管体。一般情况下，钢管由1.5mm冷轧钢板制成，两端设有承口环和插口环，并用双胶圈连接，以确保顶管具有良好的防渗性能。钢筋骨架网是用来连接钢筒和混凝土的结构，它们的作用是提高混凝土的强度和稳定性。通常情况下，钢筒外侧会焊接双层钢架网，以增强它们的承载能力并防止管道损坏。内部则采用单层钢架网，保证混凝土块在浇筑后能够牢固地固定在钢筒内。通过使用管体，我们可以有效防止钢架和钢管的腐蚀，延长管道的使用寿命。

图1 市政给排水工程现场

3.2 市政给排水系统中的长距离顶管技术

随着城市发展的迅猛步伐，地下管道、电缆等建设项目的数量日益增多，而非开挖技术的应用领域也日益拓展，令人们更加深入地理解并掌握它。然而，目前，许多人仍然将其视作一种仅限于地表微开挖的技术，或者仅仅局限于岩土钻探技术或工程地质领域的知识。采用无开挖技术进行管道建设可以实现：管线的规划、安装、更换和保养。近年来，随着科学技术的迅猛进步，市政排水系统的长距离非开挖管道的建设受益匪浅。然而，由于顶力的计算存在较大的偏差，使得施工技术的进步受到了一定的限制，从而对工作坑的设计和顶力的确定产生了不利的影响。通过实际测量，我们可以发现，当管道的直径变大时，顶力也会变大。此外，由于管道的挠曲，在提升的过程中，它的变形也会变得更大，因此，我们需要多次调整来减小它的变形。通常情况下，由于管道入口和出口的位置存在较大的偏差，因此需要进行更多的调整，并承受更大的压力。

4 中长距离顶管施工技术的优势

4.1 施工效率高，综合造价低

随着社会经济的飞速发展，城市基础建设的规模也日益扩大，人们的生活质量也得到极大的改善。特别是在人口稠密和交通拥挤的地区，采用中长距离顶管施工技术，可以有效减少施工的经济成本，同时还能够保证施工的安全性。此外，这种施工方法无须挖掘土壤，也无须对建筑物进行大规模的拆除，使得施工更加便捷、高效。

4.2 保护地表植被与绿地卫生设施

中长距离顶管施工是一项先进的建筑技术，与传统的建筑方法相比，具有显著的优势。它能够将建筑物从较大的空间扩展到较小的空间，并采用点状的建筑结构。此外，该建筑结构还能够减少对周围环境的干扰，保护当地的景观和生态系统。这项工程既不会给居民的日常生活带来任何影响，又能够保护建筑结构免受损害。

4.3 路面挖掘工作减少

城市道路作为整个城市的重要交通枢纽，其路面结构受到严重的损害，使得交通拥堵、出行困难，严重影响了居民的正常生活。为此，采用顶管技术可以有效地改善这一状况，减少对环境的污染，提高居民的生活质量。

图2 顶管作业图

4.4 不会造成建筑破坏

由于传统的排水工程施工需要先行拆除或损毁地面建筑，无论是公共设施还是居民设施，都可能引发施工单位与居民之间的矛盾冲突，而采用顶管施工技术可以有效避免这种情况，同时也可以保护现有建筑物免受损害。

5 长距离顶管施工的主要技术要点

5.1 地下施工，不用破坏路面

在实际的管道建设过程中，经常会遭遇道路损毁和交通堵塞，因为在传统的施工方式中，需要先挖掘沿线的地面，然后再进行修补。这种方式既耗费时间和精力，也可能产生一系列负面影响。采用顶管施工技术，可以有效解决中长距离管道施工的问题：通过不破坏路面的地下施工方式，利用水泥喷射衬层来实现管道的顶进，从而大大提高了施工效率和质量。尽管地下施工可以有效改善路面状况，但它仍然会造成一定的损害，尤其是在较小的范围内。为了避免这些损害，施工人员应该仔细研究各种可能出现的问题，以便制定出最佳的管道施工方案，以确保工程的高质量[2]。

5.2 顶管施工技术要点

当前，顶管施工技术已成为中长距离管道建设的核心方法，也是对施工过程中最高要求的地方。为了确保施工过程中管道不受损害，并能够尽可能地投入使用，通常会在地表设计2个基坑井，将钢制管道放置在基坑井中，然后使用机械顶进装置将其推进到顶部位置，最后通过千斤顶的作用，确保管道与基坑井之间的紧密结合。

图3 长距离顶管设计

5.3 施工过程中的安全措施

在中长距离管道建设中，由于大多数施工都位于地下，因此，为确保安全，防止土壤塌陷，并保证及时的空气流动，就必须采取有效的加固措施，如使用泥浆或者支架，来确保管道的稳定性。为了确保工作人员的健康和安全，我们建议在地下施工场所安装换气系统，或者在地面上建立一个换气井。这些措施都是为了改善工作条件，提高空气质量，并为工作人员提供舒适的工作环境。

图4 顶管有序设计图

6 市政给排水施工中长距离顶管施工技术的质量控制措施

6.1 进出洞质量的管控

在采用这种施工技术的同时，必须认真考虑进出洞的施工过程，采取更加有效的质量控制措施，仔细检查和分析相关部位的安全性，及早发现和解决渗漏的潜在危险，以最大限度地避免发生渗漏事故。在控制进出洞技术的过程中，应当全面考虑并深入分析其性能，以确保长距离顶管的安全可靠，避免由于多种因素的影响而导致的不稳定运行。在施工过程中，我们必须严格控制进出洞的质量，减少洞口土壤的破坏，最大限度地增强进出口的稳定性，防止土壤变形。这样才能为长距离顶管的施工提供更好的条件和协助，并最大限度地提高整个排水工程的质量。

6.2 管节止转质量的合理控制

由于管节止转技术具有明显的机械特征，因此，施工单位应当谨慎地采取措施，确保它能够有效地控制和减少对长距离顶管的影响，特别是在转交施工阶段，应当加强对管节的监督和检查，确保安全可靠。

6.3 对注浆工艺进行合理控制

应当采取有效的质量控制措施，以确保注浆工艺的有效性和可持续性。在注浆操作的过程中，应当精确地调整注浆的组成，确保其含水率不超标，以达到最佳的配比效果。

6.4 通风系统的合理设置

为了确保施工人员的安全，通风系统的建立和运行起到了不可或缺的作用。由于管道空间极其狭小，若无通风系统的支持，施工人员很可能无法长时间在这种恶劣的环境中工作，从而导致身体不适、呼吸困难、头痛等症状，因此，为了确保长距离顶管的施工顺利完成，并确保施工人员的身心健康，必须加强对通风系统的监督和管理[3]。

7 结束语

总之，市政给排水工程施工是实现城市功能完善、环境改善、安全保障以及满足市民基本需求的重要手段，对城市的可持续发展起着至关重要的作用。而长距离顶管施工技术的应用，不仅可以带来经济效益，而且还能够确保技术的可靠性，因此具有更高的应用价值。在施工过程中，长距离顶管技术的应用十分重要，它不仅能够有效地完成施工任务，而且还能够有效地保证城市交通和生活秩序的稳定，因此，它是一种非常适合现代工程建设的技术，值得我们大力推广。