分析市政给排水施工中顶管技术的应用

2023-12-21于淑宁

中国设备工程 2023年22期

于淑宁

（潍坊市寒亭区上实环境供水有限公司，山东潍坊 261101）

市政给排水是城市基础设施建设的重要组成部分，其建设和维护对于城市环境和人民生活具有至关重要的作用。在市政给排水工程中，顶管技术作为一种先进的管道建设技术，已经得到了广泛应用。其优点包括施工周期短、施工难度小、施工质量高等，已经成为城市给排水工程中不可或缺的一部分。本文将对市政给排水顶管技术的应用进行分析，以期能够更好地了解该技术在市政给排水建设中的作用和优势。

1 顶管技术的定义和原理

顶管技术是一种用于地下管道建设的施工方法，它采用一种称为顶管机的专用设备将管道从地下铺设到地面以上。顶管机通过施加持续的侧向压力将管道推进到预定的目的地，同时固定管道，以保证管道在推进过程中保持稳定。顶管机通常由几个部分组成，包括导向部件、顶管机主体和回收系统。导向部件用于指引顶管机在地下推进，顶管机主体则是主要的推进部件，用于施加持续的压力将管道推进到目的地，回收系统则用于将管道从地下回收。

顶管技术的原理基于杆式结构力学原理和土力学原理。当管道在地下推进时，顶管机通过施加持续的侧向压力将管道推进到预定的目的地，同时固定管道以保证管道在推进过程中保持稳定。杆式结构力学原理是指顶管机通过推进杆的形式，将侧向压力转换为前进力，将管道从地下推进到地面以上。土力学原理则是指顶管机通过施加持续的侧向压力，将管道周围的土层压缩，形成一个临时性的支撑结构，从而保证管道在推进过程中保持稳定。

2 市政给排水施工中顶管技术的应用优势

2.1 高效

市政给排水管道的铺设需要耗费大量的时间和人力物力，而顶管技术的高效施工可以大大缩短施工周期。在传统的开挖式施工方法中，需要进行大面积的开挖和支撑，然后再进行管道的铺设和连接。而顶管技术可以在地下进行施工，避免了大面积开挖和支撑，因此可以大大减少施工时间。此外，顶管机还可以在较短的时间内完成长距离管道的铺设，提高了施工效率。

2.2 节能

市政给排水管道的铺设需要大量的土方开挖和运输，会产生大量的噪音和粉尘，对周围居民的生活造成影响。而顶管技术的节能效益主要体现在减少了土方开挖和运输的能耗，同时减少了施工现场的噪音和空气污染。由于顶管技术可以在地下进行施工，因此可以减少对周围居民的影响，保障居民的生活质量。

2.3 环保

市政给排水管道的铺设需要进行大面积的开挖和支撑，会对地下水资源造成破坏，同时还会对地表环境造成影响。而顶管技术的环保性主要体现在减少了对地下水资源的破坏和对地表环境的影响。由于顶管技术不需要大面积开挖和支撑，因此可以减少对地下水资源的破坏，同时减少了施工现场对地表环境的影响。此外，顶管技术还可以避免因管道漏水或渗水而对环境造成的污染。

2.4 安全

市政给排水管道的铺设需要进行大面积的开挖和支撑，会对工人的身体造成影响，同时还存在施工现场的安全风险。而顶管技术的安全性主要体现在减少工人的劳动强度和安全风险。由于顶管机可以在地下进行施工，避免了大面积开挖和支撑，因此可以减少工人的劳动强度和施工现场的安全风险。此外，顶管技术还可以减少施工现场的噪音和振动，保证了周围居民的生活质量。

3 市政给排水顶管施工技术要点的应用

3.1 施工前的准备工作

市政给排水顶管施工是一项复杂的工程，需要进行充分的准备工作，以确保施工的顺利进行。以下是一些施工前的准备工作应用的关键技术要点。

（1）进行工地勘察和测量。在施工前，需要进行工地勘察和测量，确定地形地貌、地下管线走向和位置，以及其他相关信息，以便制定施工方案和计划。测量过程中需要使用专业的仪器和设备，并进行精确的记录和标记。（2）制定详细的施工方案和计划。根据工地勘察和测量的结果，制定详细的施工方案和计划，包括顶管的布置和管线的走向、管径和连接方式等。同时，还需要确定施工的时间、人员、材料和设备等方面的需求，并安排好施工进度和工作流程。（3）保证施工现场的安全。在施工前，需要进行现场安全检查和评估，制定相关安全措施和规定，并向工作人员进行培训和指导，确保施工过程中安全可靠。同时，在施工现场设置警示标志和隔离措施，确保施工现场的安全。（4）准备好所需的材料和设备。根据施工方案和计划，准备好所需的材料和设备，包括顶管、管件、阀门、泵站、挖掘机、起重机等。材料和设备的质量和数量要符合设计要求，并进行检查和测试，以确保质量可靠。（5）进行顶管的预制和加工。在施工前，需要对顶管进行预制和加工，包括管道的弯曲、切割、翻边、钻孔和焊接等工序。预制和加工过程需要严格按照设计要求进行，确保顶管的质量和尺寸精度。

3.2 工作坑位置的设置

市政给排水顶管施工中，工作坑的位置设置是施工过程中非常重要的一环。工作坑的位置需要根据具体情况进行合理的确定，以确保施工的质量和安全可靠。以下是一些工作坑位置设置的关键技术要点。

（1）需要考虑地形地貌和地下管线的情况。在选择工作坑位置时，需要考虑地形地貌的起伏、坡度和土质情况，以及地下管线的走向和深度。在地形地貌较为平坦的情况下，可以选择靠近管线的位置进行挖掘；而在地形地貌较为陡峭的情况下，则需要选择距离管线较远的位置进行挖掘，以避免坍塌和滑坡等安全事故。（2）需要考虑施工设备和材料的进出情况。在确定工作坑位置时，需要考虑施工设备和材料的进出情况，以便安排合理的施工流程和工作安排。对于较大的施工设备和材料，需要选择较宽敞的工作坑位置，以便方便进出；而对于较小的施工设备和材料，则可以选择相对较小的工作坑位置进行挖掘。（3）需要考虑工作坑对周围环境的影响。在选择工作坑位置时，需要考虑其对周围环境的影响，包括对道路、建筑物和绿化带等的影响。为了减少对周围环境的影响，可以选择较为偏僻的位置进行挖掘，或者采取措施进行隔离和保护。（4）需要考虑施工过程中的安全问题。在选择工作坑位置时，需要考虑施工过程中的安全问题，包括坍塌、滑坡、水淹等安全事故的可能性。为了确保施工过程中的安全，需要选择较为稳定的位置进行挖掘，并采取相应的安全措施和防范措施。

此外，在选择工作坑位置时，还需要注意以下几点：（1）保证工作坑位置的稳定性。在挖掘工作坑时，需要注意周围土层的情况，确保工作坑位置的稳定性，避免坍塌和滑坡等安全事故的发生。（2）考虑施工期间的交通状况。在选择工作坑位置时，需要考虑施工期间对周围交通的影响，尽可能选择对周围交通影响较小的位置进行挖掘。（3）与管线走向垂直的位置较为合适。在选择工作坑位置时，与管线走向垂直的位置较为合适，可以减少对管线的影响和损坏。（4）考虑周围建筑物和绿化带的影响。在选择工作坑位置时，需要考虑周围建筑物和绿化带的影响，选择对周围环境影响较小的位置进行挖掘。

3.3 顶管规格的选择及其下管安装

市政给排水顶管施工中，顶管规格的选择及其下管安装是决定施工质量和安全的重要环节之一。选择合适的顶管规格和正确的下管安装方法可以保证施工过程的顺利进行，同时也可以保证顶管的使用寿命和运行效果。下面将就顶管规格的选择和下管安装方法进行介绍。

（1）顶管规格的选择。顶管规格的选择应该根据工程的具体要求，如排水量、承载能力、使用寿命等来进行选择。在选择顶管规格时，需要考虑到管道内部的水流情况，如流速、水质等因素，以此来选择合适的顶管规格。通常情况下，顶管的直径和厚度都应该符合国家规定的标准，并且应该根据实际情况进行适当的调整。（2）下管安装要点。①下管的位置应该合适，要根据工程的要求和设计方案进行安装。在进行下管安装前，需要对工程进行充分的规划和设计，确定下管的数量、位置和尺寸等信息。根据设计方案，选择合适的下管位置，考虑到管道的排水方向和坡度，避免在下管处出现积水和堵塞等问题。下管的位置还需要考虑到地下管线和其他障碍物的影响，避免因为管道位置不合适而导致的管道损坏和维修困难。②下管的安装位置应该在顶管的中心位置，这样可以避免因为管道移位而导致的损坏和泄漏。在下管安装时，需要将下管安装在顶管的中心位置，这样可以使下管与顶管之间的距离保持一致，避免因为下管位置偏移而导致的管道移位和变形。此外，在下管位置确定后，还需要进行测量和标记，确保下管的安装位置准确无误。③下管应该与顶管内表面保持一定的距离，以免下管与顶管之间出现堵塞或者摩擦等问题。下管与顶管之间需要保持一定的距离，以便顶管内的水流顺畅流动，避免下管与顶管之间出现堵塞或者摩擦等问题。下管的安装位置应该保证下管与顶管之间的距离符合国家规定的标准，并且需要考虑到下管的尺寸和流量等因素，以此来确定合适的距离。④下管与顶管的连接应该牢固可靠，避免因为连接松动或者断裂而导致的泄漏和损坏。下管与顶管之间的连接需要保证牢固可靠，避免因为连接松动或者断裂而导致的泄漏和损坏。在进行连接时，需要选择合适的连接方法和材料，并且需要进行充分的密封和固定，确保连接处不会因为振动和水压等因素而松动和断裂。⑤下管的安装应该考虑到管道内的流量和水压情况，以此来调整下管的安装位置和角度。下管的安装位置和角度需要根据管道内的流量和水压情况进行调整。在下管的安装过程中，需要注意下管的坡度和位置，以保证下管内的水能够顺畅流动。在安装下管时，需要保证下管的坡度符合国家标准和设计要求，通常下管的坡度应该大于0.5%。此外，下管的角度也需要根据具体情况进行调整，以避免出现水流速度过快或者过慢等问题。在安装下管时，还需要注意下管的长度和材料等因素。下管的长度需要根据设计要求和实际情况进行选择，以避免因为管道长度过长而导致的管道维修难度和成本增加。下管的材料需要符合国家标准和设计要求，通常可以选择PVC、PE、铸铁等材料进行安装。

3.4 顶管技术的未来发展趋势

随着城市化进程的不断加快和城市人口的不断增长，城市给排水系统建设也面临着越来越严峻的挑战。顶管技术作为一种先进的给排水管道建设技术，在城市给排水系统中发挥着越来越重要的作用。未来，顶管技术的发展趋势主要体现在以下几个方面。

（1）环保性能的提高。随着环保意识的逐渐普及和环保要求的不断提高，顶管技术未来的发展将更加注重环保性能的提高。例如，在顶管施工中广泛应用的PE 材料具有较高的环保性能，未来随着环保要求的不断提高，PE 材料的应用将更加广泛。（2）技术的创新和进步。随着科技的不断进步和发展，顶管技术也将不断进行技术的创新和进步。例如，在顶管施工中广泛应用的先进设备和技术，如机械化设备、无人机技术等，在未来将更加普及和应用。（3）工艺的完善和优化。随着顶管技术的应用和发展，工艺的完善和优化也将成为未来发展的一个重要方向。例如，在顶管施工中广泛应用的管道连接工艺、埋深控制工艺等，在未来将更加完善和优化，以提高施工质量和效率。（4）人工智能技术的应用。随着人工智能技术的不断发展和应用，未来顶管技术也将更加注重人工智能技术的应用。例如，在顶管施工中广泛应用的智能控制系统、自主导航系统等，在未来将更加普及和应用，以提高施工的自动化程度和效率。