市政工程给排水施工中顶管技术的应用分析

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摘 要：顶管施工在市政工程给排水方面，尤其是一些深覆土大管径的管道工程及交通拥挤的城市主干道的相关改造工程施工中，占据着举足轻重的地位。因而我们必须重视起对顶管施工技术的应用，不断提升顶管施工的技术水平，促进我国市政给排水行业的良性发展。本文主要从顶管施工技术特点及适用范围以及给排水管道在实际施工中顶管技术的应用两方面对市政给排水施工中顶管技术的应用进行了探讨，希望对相关从业人员具有借鉴意义。

关键词：市政；给排水施工；顶管技术；应用

引 言

地下给排水管网是城市基础设施的重要组成部分，为城市处理污水的系统、自来水、等等都属于地下给排水管网之内，要对上述市政设施进行改建、新建、扩建，需要工程技术人员进行安全的管道安装。顶管施工技术将化学技术和冶金技术、地质技术和电子技术集合在仪器中，组成多学科的综合技术，被广泛应用到工程建设中。采用顶管技术进行管道敷设，不需要开挖路面，只需要地下操作即可完成管道建设和维修，施工中不会损坏城市面貌，污染较小，具有较高的社会效益，被许多管道施工单位所采用。

1 顶管施工技术特点及适用范围

1.1 顶管技术施工的特点

顶管技术又称为非开挖管道敷设技术，它具有不需要开挖面层，就能穿越地面构筑物和地下管线及公路、铁路、河道的特点，相比开挖敷设技术，投资和工期将大大节省。是一项被广泛应用与市政给排水管道施工的非开挖掘进式管道敷设技术。采用顶管技术敷设管道，不需要在地面进行大面积开挖，可以穿过地面建筑结构和地下管线，能够深入地下进行施工作业。同传统的开挖埋管技术相比，顶管技术施工范围较小，施工过程中产生的噪音较小，同时对周围的环境影响较小。顶管施工技术具有较强的适应性，能够适应不同的施工条件、地质和体形环境，并且具有施工成本安全、高效等特点。顶管施工技术是将施工面从线转换为点，而后进行的垂直地面工作，具有施工效率高、无污染的优点，被广泛采用。

1.2 顶管技术施工的优点和适用范围

大量的工程施工实践证明，与传统的开挖铺设管线技术相比，顶管技术可以最大程度地减少土方开挖的工程量，而且其适用面广，能适应城市各种复杂的地形条件。顶管技术的优势集中表现为五个方面：

（1）它无需开挖地面，破坏城市道路交通。采用顶管技术施工时，城市道路上的设施、正常的交通不会受到影响，这个作用在城市繁华路段施工时就显得尤为重要。

（2）它不会因地下施工的扰动而损坏建筑物的根基或影响居民的正常生活。由于城市的管道铺设常常要在公路、铁路、河流以及地下构筑物中穿行，时常会扰动地下已有的管线和设施，但采用顶管技术以后，这个问题得到了有效的解决。顶管施工时，管道可以以曲线前行的方式在地下穿行，它能主动绕开地下已有的管线或障碍物，所以不会对居住区下面的水电等管线造成干扰和破坏。

（3）保护地表植被和绿地环卫设施。顶管技术抛弃了传统的长距离、大面积的线状施工形式，而采用小面积的、点状的施工形式，因而运用这项技术在地表进行管道施工时的动土面积很小，它对地面植被和绿地设施的影响基本上可以忽略不计。

（4）顶管施工不受恶劣气候的干扰。顶管施工是在地下所建的工作井中有序进行的，这就避免了外界雨雪霜冻等恶劣天气条件对施工可能造成的不利影响，施工不会因天气因素而被迫停工。

（5）安全、高效、综合造价低。由于顶管技术施工不开挖地面，没有大量的拆迁工作要做，所以它在施工中具有安全性好、确保施工进度、经济成本低和环境效益高等优点。顶管管道铺设技术的出现，并非是凭空出现的一项新技术，客观地说，它是在现代建筑工程施工环境越来越复杂、施工要求越来越高的形势下应运而生的。随着城市规模的不断扩大，人们对生活的要求越来越高，许多处于城市中心位置的老城区普遍存在着管道老化、基础设施不够完善等问题，迫切需要进行市政工程改造，而且这部分改造项目在当前的市政工程项目中占有很大的比重。而当要在城市中心区域或者人流量多的街区进行给排水管道施工时，具有“非开挖”等施工优点的顶管铺设技术就成为市政工程施工企业的首选。另外，在市政施工中常常会遇到一些文物古迹或历史文化遗址，这些具有特殊文化意义和历史价值的古迹遗址通常会被保留下来，而无法进行迁移或者不允许开挖拆迁，这个时候就要考虑运用顶管技术进行管线的改造施工。

2 给排水管道施工中顶管技术的应用

在给排水管道施工过程中，管道直径大于500mm时，同时在施工现场无法采用明沟开挖的形式进行管道敷设、管道敷设沿线无其他建筑基础，即可采用顶管施工技术。土压式的平衡顶管机和泥土式平衡顶管机能够有效平衡地下水，能够较好应对淤泥质和流沙质地层。此外，顶管施工可以连续进行顶进作业，具有较高的施工效率；施工人员无需进入地下管道，具有较高的安全性。

2.1 顶管施工的前期准备

（1）现场平面布置平面总体布置包括起重设备、自动控制室、料具间、管片堆场、拌浆棚及拌浆材料堆场、注水系统、弃土坑的布置等。始发工作井内安装发射架、顶管机、前顶铁、主推千斤顶、反力架等顶进设备，工作井边侧设置下井扶梯供施工人员上下。

（2）顶管机进、出洞处以及后靠土体加固为确保顶管机出洞的绝对安全，需对后靠土体及进、出洞区域土体进行高压旋喷桩加固。为防止顶管机进、出预留洞导致泥水流失，并确保在顶进过程中压注的触变泥浆不流失，必须在工作井安装洞口止水装置。

（3）顶管施工的工艺顶管施工又称为顶进法施工，是指利用顶进设备将预制的箱形或圆形构造物逐渐顶入路基，以构成立体交叉通道或涵洞的施工方法。顶管施工需先在确定的管段之间设置工作井和接收井，然后在工作井内安装推力设备将导轨上的顶管机头推入土体，由机头导向，将预制的钢筋混凝土管向前顶进，前端土体通过工作井运出，最后完成管道铺设。

2.2 顶管技术施工中顶进管的选择

2.2.1 顶管长度的选择

给排水施工过程中，选择顶管的长度对于工程的控制性和经济效益都具有重大影响。在垂直推顶的情况下，固然使用较长的顶管可以取得较好的施工效果，但由于长度逐渐增加，容易导致顶进路线同原定顶进路线产生偏差，而难以进行恢复；顶管长度较短时，在顶管施工的顶进过程中，容易将钢管挤入周围的土层中，导致顶进线路弯曲，无法确保顶管顶进的控制性。因此，为确保管道敷设工程质量，科学、合理选择顶进管道的长度是重要基础。一般情况下，可以根据管口直径来制定顶管长度，具体为：顶进管道长度和顶管直径的比值等于或超过2.1时，选择长管；顶进管道长度和顶管直径的比值等于1.15时，选择标准长度的顶进管；顶进管道长度和顶管直径的比值小于或等于1.1时，选择短管。

2.2.2 顶进管直径的选择

要根据施工需要和工程性质来确定顶进管的直径，根据顶进管所承受的压力来确定顶进管的厚度和配筋及外径。由于管道敷设施工时，需要挖土工人的密切配合，因此一般情况下需要选择直径为500mm以上的顶进管。顶管施工技术给排水管道施工中，采用顶管施工技术时需要在管道分段之间设置作业井和接收井，采用顶进机械设备将预制构造物逐步顶进路基形成涵洞、交叉通道。推动相关设备安装在作业井中，推动顶管机头进入路基，利用顶管机机头引导管材缓慢向前推进，通过作业井将多余土方排除至路面，完成给排水管道敷设工作。

2.2.3 顶管井施工

顶管井主要分为作业井和接收井。顶管井一般为钢筋混凝土结构，分为单孔井和单排孔井。单排孔井主要为矩形、单孔井为圆形、矩形和正方形。圆形的顶管井受力效果最为理想，而矩形的单排孔井受力较差。在管道敷设工程施工过程中，需要根据实际情况来布置接收井和作业井。

2.3 顶管施工技术的施工工序

2.3.1 穿 墙

穿墙是将穿墙闷板打开，使用管推工具推出井外，从而安装有效的止水装置。在穿墙施工过程中，为了确保良好的止水效果，需要利用粘土和水泥混合后形成强度不是很高的填充物填充到穿墙管中，穿墙前在墙管外进行注浆加固操作，确保穿墙管周围土层的强度。打开闷板后，要立即进行工具管的推进工作，并同时做好止水工作。一般可以采用法兰加压板的止水方法，此外也可采用夯实过的纸筋粘土作为填充物。

2.3.2 顶管出洞

顶管出洞发生在顶管设备进入土层之后，是顶管施工过程中的重要工序。由于在顶管顶进过程中，容易出现管线偏移等情况，因此需要在工具管下设置一个支撑。要随时留意工具用管的调零，及时纠正工具管的下跌或偏移。

2.3.3 注浆减小阻力

为了降低顶进管顶进阻力、缓解顶管过程中出现的地面下沉问题，需要在压住触变泥浆而在管道附件形成保护层。施工过程中，顶管顶进的同时，完成顶进机头尾部的注浆工作，同时为了满足泥浆损耗，需要在混凝土管道合适的位置进行补浆操作。

2.3.4 顶管校正

给排水管道顶管施工过程中，经常容易出现顶管偏离轴线的问题，出现此类问题需要及时对顶管进行校正。顶管校正操作具体方法为：采用校正千斤顶的端部走向进行修订，通过小角度、缓慢修正，将偏离的管线恢复到预定顶进位置上，进而按照预定顶进路线进行管道顶进施工。

3 结 语

在给排水管道施工中，顶管施工技术具有多种优势。从根本上改变了城市管网乱挖现象。顶管施工具有较好的社会效益和较低的施工成本，不会给施工场地造成较大破坏，施工范围较小，对周围环境影响较小，对城市给排水工程施工具有重要作用。

参考文献

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