顶管技术在市政给排水施工中的应用刍议

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【摘 要】我国市政给排水工程的施工过程中，占据主导地位的就是顶管技术。市政给排水工程可以分为三部分，主要是排水系统、循环水系统、供水系统。当中的排水系统包含城市中的生活排水管、下水排管以及生产污水排管。在我国现阶段的市政给排水工程中还存在很多问题急需解决。

【关键词】给水排水；顶管技术；市政工程

在我国现阶段，顶管施工技术被广泛的应用到建筑行业，特别是在市政工程建设过程中的应用更为广泛。因为顶管技术具有不需开挖地表，便可直接在地下进行铁路、公路以及管道的维修和建筑的优点，不会对城市造成污染，极大地提高了社会效益和经济效益，从而引起施工单位和建筑开发商的高度重视。

1 对顶管技术工作原理的研究

其施工原理是，按照设计方案在管道沿线设置接收井和工作井，在工作井内要设置较为坚固的后座，吊进要顶进的混凝土管或钢管以及油压千斤顶，再将泥浆管、油管、照明等管线，用油压千斤顶慢慢顶进，在管节周围通过压浆系统形成泥浆套，让管道在泥浆套里滑行，顶进的过程中，要使用激光经纬仪测量顶管方向，一边顶一边排土一边调整，直到把混凝土管或者钢管顶到接收井里。

2 顶管的施工特点

所谓顶管法又可称作开挖管道敷设技术，它能够不需开挖面层，直接穿越地下管线、地面建筑物和铁路、河道、公路等，从而较大程度上减少工程成本以及缩短工程工期。另外，它还可以减少粉尘、降低噪音、减轻对环境状况和交通条件的破坏和干扰，是真正高效率、无污染的一项技术。由于顶管施工法有较多的优点，所以在市政工程特别是给排水工程中应用的极为广泛。顶管施工技术总结起来有几个优点：不会对地面活动造成影响，不干扰交通；可在较深的水下或者地下敷设管道，可安全穿越公路、建筑物、河流、铁路，从而大大降低工程造价；施工面由线到点，缩小占地面积；震动和噪音低，不会对人们的生活环境造成干扰，不会影响建筑物以及现有管道的使用。它具有的缺点就是：技术难度较高，必须具备详细的水文地质和工程地质的勘测资料才能够施工。

3 顶管施工技术所具备的效益特点

顶管敷设管道施工技术尤其适合用于在大中型管径的非开挖区埋设，其具备高效、环保、经济的众多功能。使用这种技术进行施工，不仅能够节省部分征地拆迁的费用，还能够减少道路堵塞和环境污染，有着较为明显的社会效益及经济效益。

4 顶管技术在市政给排水中的应用内容

（1）处于城市的中心地区以及遇到不能迁移或者开挖的特殊地段，普遍都采用80至600mm地下埋管工程应使用顶管法进行施工。在敷设直径大于500mm的污水管道时，施工现场不能采用明沟开挖施工且管道周围无其它建筑物时，可使用顶管法。

（2）当城市的架空线路遇到繁华街道、铁路、江河、文物古迹、交通干线等阻挡时，需要将其转入地下进行过渡。

（3）若污水管道的直径过大，并且施工现场受周边环境的局限，不能够使用明沟开挖进行管道施工。

（4）在很多旧城改造的过程中，因为时间较长而形成的管网相互交错缠绕，致使施工人员不能确切了解管线的地下位置，所以当铺设市政管网时不能有效的对地面进行开挖。

5 实施顶管技术时的注意事项以及施工要点

（1）在顶进过程中，必须要严格的按照设计线路进行，可以用超提刀结合着千斤顶编组进行纠偏。要时常测量顶进轴线，细致检查设计轴线以及顶进轴线是否吻合。普遍情况下，顶进一节混凝土管节就需测量一次，在出洞、纠偏、到达终点之前，要增加测量的次数。施T时应反复测量控制点，确保测量的准确性。

（2）顶管施工中的一道重要工序是进出洞，穿墙后挖掘机方向是否准确会影响井内管节拼装以及管道方向控制。进行穿墙时，要避免井外泥水涌入井内，造成流沙或者塌方，因为顶管施工工程的管道处于粉质粘土层，较为松散且在水位下呈流塑状，所以必须在管子的顶进方向离工作井边适当距离，加固或者改良整个土体，实施井点降水措施，提高土体强度，从而防止塌方现象。另外，一定要保证顶进方向的准确性，使管道不偏离轴线。

（3）施工的一个重要难题是顶进过程中遇到障碍物后的处理措施，例如，遇到大量石块、老河道驳坎、埋木等等，必须现场给出解决方案和措施。顶管施工在我国的市政工程当中，尤其是城市较为繁忙道路的改造过程和大管径深覆土的工程中显得更加重要。从技术上讲，顶管工艺施工具有可行性，从经济效益和社会效益来讲比开槽埋管具有很大的优势。从根源上改变了城市乱挖管网的现象；另外，从环保角度切入，着重推广顶管施工技术势在必行。

（4）顶管施工不是在任何情况下都能够顺利顶进的，当遇到微风化和中风化的地质结构时，人工顶管和机械顶管都不能够实现顶进，因此应在顶管设计时仔细研究分析其地质钻探的资料，对有微风化和中风化的地区，要进行特殊处理。对于深度较大、距离较长的微风化和中风化的地质可以进行暗挖隧道施工；对于处在规划建设区范围以内的微风化和中风化地质，需要根据具体情况实施支护开挖或者大开挖施工。

（5）实行触变泥浆，向管道的内壁压入适量减阻泥浆，在管道的形成泥浆套，从而减小土层与管节外壁的阻力，使顶进压力相对减小，泥浆套的好坏与减阻效果有直接联系。用泥浆套起到支撑作用，能够减少坍塌现象所形成的地表流失，从而控制地面的沉降。对于顶管机头尾端压浆要与管道顶进实现同步，在中部管节和中继间管节处要跟踪补浆，其泥浆的实用量要远远大于理论量，普遍可达到4至5倍的量。

（6）因为钻探是在一定间隔内的某个特定距离实施钻孔，难以准确的反映地下地质情况，因此在设计顶管时就算地质钻探资料中没涉及微风化或者中风化的石头，在实际情况中遇到微风化或者中风化石头的可能性也是比较大的。遇到石头时，应该重新对此处进行加密钻探处理，确切了解地下的地质情况，若很长距离内都是微风化或者中风化的石头，我们可以采取支护开挖或者大开挖的施工方法；遇到孤石时，应该根据孤石的实际大小来设置破岩井，在地面设置竖井取出孤石后继续向前顶进。

（7）在顶管工程中，为方便管子顺利出洞，普遍采取使工作井的预留洞口稍大于管节外径的方法，在顶进时要采取措施封闭此间隙，采用较多的洞口止水法是沉井制，事先在洞口处预埋10mm的一个钢法兰，在上面焊接螺栓，装上16mm的橡胶法兰，继而用10mm厚的钢板压紧。在完成的顶管当中，没有发现泥沙和地下水流进工作井，压板和橡胶法兰也可以回收利用，效果也是非常不错的。

（8）处于路面上或建筑物密集处要监测布置，观测土移和地表变形，进而避免路面沉降和房屋开裂。

6 结语

顶管施工是个复杂的力学过程，设计岩土力学、弹塑性力学、材料力学、流体力学等多个学科。它是在饱和及不稳定土层中用最大程度上保护环境以及最小化破坏的特点，解决了市政给排水网管方面的困难。顶管技术可在各种复杂的地形施工，它的出现为加速城区建设以及建设和谐城市提供了强有力的技术保障。

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