谈顶管技术在市政污水管网工程施工中的应用

谈顶管技术在市政污水管网工程施工中的应用

赵勇

湖北水总水利水电建设股份有限公司深圳分公司518100

摘要：顶管技术是在不开挖地表的情况下，利用液压油缸从顶管工作井将顶管机和待铺设的管节在地下逐节顶进，直到顶管接收井的非开挖地下管道敷设施工工艺。由于顶管施工无须进行地面开挖，因此不会阻碍交通，不会产生过大的噪声和振动，对周围环境影响也很小。近年来，随着国家对污水管网的建设大量投入，顶管技术已广泛应用于市政污水管网施工当中，并取得了较好的效果。

关键词：顶管技术；市政工程；污水管网施工

1.顶管法施工的基本原理

顶管法施工原理是在管道的沿线按设计的方案设置工作井和接收井，工作井内设置坚固的后座，吊进油压千斤顶以及要顶进的钢管或混凝土管，接好照明、泥浆管、油管等管线，然后用油压千斤顶缓慢顶进，通过压浆系统使管节周围形成泥浆套，管道在泥浆套中滑行，在顶进的过程中通过激光经纬仪测量顶管的方向，边顶进、边排土、边调整，直到将钢管或混凝土管顶至接收井内。

2.市政污水管网顶管施工技术要点

2.1顶管工作坑的开挖要根据施工方案和具体环境进行，坑的长宽要视土质，被顶管节的直径、长度、机具设备、下管及出土方法而定。工作坑除安装顶管的机具设备后背、导轨、顶进管节以外，还要有利于向坑外出土和作业人员的操作。一般要求工作坑上口前缘距路缘的距离不能少于2m，安放管节后每侧要有1m的工作面，管节后侧与千斤顶之间要有利于出土的空间，在有水的环境中要设置水坑及排水设施，工作坑壁的放坡系数根据土质情况应符合要求，坑底要夯实。

2.2导轨由四根钢轨和若干枕木组成，枕木置在工作坑底下1/2枕木高的基土上，枕木间距800-1000mm，钢轨的长度等于工作坑底面的长度减去钢轨桩所占的位置，钢轨的间距要视被顶管节的外径而定，一般要保证管节安放后下皮高出枕木上皮20mm，千斤顶安装后要与管节的横截面有最大的接触面，钢轨安装要平直，前端抬头要有0.5-1.0%的坡度。

2.3顶进后背：后背的坚固与否直接影响顶管的效果，所以，后背所具有的能力必须能满足最大顶力的需要。后背由后背桩及后背梁，后背桩后面的夯实土所组成，后背桩一般以钢轨代替，埋入坑底以下1.5m左右，桩后填土分层夯实，后背桩平面垂直于顶进方向的轴线，钢制后背梁放在桩前的导轨上。顶进后背的其它组成型式有砌筑毛石的，有预制钢筋混凝土块组合的。

2.4安装顶进设备和管节。顶进设备由一台高压油泵和两台200-500t千斤顶组成，千斤顶安在后背梁与管节之间，管节后端和千斤顶之间有专用钢护圈及麻辨或橡胶垫对混凝土管端保护，管外壁涂石蜡做润滑剂，减少顶进摩阻力，千斤顶通过传力柱将管节顶入路基。

2.5挖土、顶进、测量及纠偏：设备安装后经试运转无异常即可掏土顶进，掏土应视土质及管顶上部覆土厚度而掌握进尺深度，土质较密而且覆土较厚，有利于形成卸力拱，可以适当多挖；土质松散或覆土厚度较小，则要少挖，勤挖勤顶，挖土直径不可超过管节的外径。

挖土及运土的工具根据管径的大小而定，内径在880-1500mm的应制做专用小车；内径在1500mm以上的可用双轮小车直接出土，土的垂直运输可用吊车或电动葫芦。

顶进过程要时刻测量。每一顶程过后，要对管的高程及左右偏差测量一次，发现问题及时纠偏，纠正左右偏及抬头扎头的措施，可以在管的前端设一斜撑支于管前的土壁上，结合一侧超挖土方，随顶随纠偏。前两节的衔接处，用钢板焊制的钢胀圈加固，以防止偏差。

2.6特殊季节施工质量保证措施

雨季施工要有一定数量的遮雨材料，雨量过大应暂停施工。特别是管道顶进的工作井、接收井范围，四周采用砖砌30厘米高围护措施，防止雨水流进井内；并且采用钢管搭设围档，采用彩钢瓦将工作井、接收井四周进行封闭，顶部采用雨布覆盖防止下雨进入工作井内。

根据现场情况，在工作场地四周要有排水沟并及时疏通，雨期、汛期加强抽水，确保施工正常进行。

3.某污水管网中的顶管施工技术实例分析

3.1项目概况

某污水处理厂14#路段污水管网建设工程施工（二标段），全长3466m。管道位于南侧非机动车道，道路中线以南15.5m处，其中DN1350污水管773m，DN1500污水管2693m，全部采用顶管施工，该方法不但能保证施工安全，而且可以最大限度地避免对现有建筑物和交通的影响。

该场地地基中淤泥质土普遍有孔隙比较大、天然含水率大多高于液限、多呈软流塑状、压缩性高、强度低、透水性低、触变性和流变性等特点。浅层分布的淤泥质土、淤泥自身稳定性差，抗冲刷能力弱。软土在垂直荷载及水平推力作用下易产生不均沉降或许过量沉降、剪切破坏等。

3.2顶管施工关键工序

3.2.1顶管工作井及接受井施工

顶管工作坑平均每200m设一座，共有工作坑20座，接受井20座。工作坑断面下口尺寸7m×4m，深度为7.0m，同时工作井可作为接收井。工作坑垫层采用C10混凝土层100cm厚，同时在靠近顶进洞口外基坑两边设深60cm的集水坑，尺寸600mm×600mm×600mm，以用于顶进过程中降水及抽水，垫层四周设宽20cm深20cm的集水槽以利于排水，采用污泥泵抽水。工作坑底板采用C25商品混凝土，厚度20cm。

3.2.2施工工艺流程

①顶管设备安装

两根导轨必须互相平行，等高，导轨面的中心标高应按设计沟底标高设置，在顶进中必须经常复测调整，以确保顶进轴线的精度。导轨的坡度应与设计管道坡度相一致。

②管前挖土及顶进

管前挖土是控制管节顶进方向和高程、减少偏差的重要作业，是保证顶管质量及管上构筑物安全的关键。

③管节安装

管道接口为“F”型接口。安装管节前，应先安装好止水圈，在管节端面粘贴松木衬垫，再将管道节吊放在轨道上稳好，使管节插口端对正前管的承口中心，缓慢顶入，直至两个管节端面密贴衬垫，并检查接口密封胶圈是否良好，如果发现损坏，应重新安装，确认完好后方可布置顶铁。

④管道接口

顶管施工中，管节之间接口的强度和性能直接影响施工进度和工程质量。

⑤纠偏测量及控制

顶管误差校正是逐步进行的，形成误差后不可立即将已顶好的管子校正到位，应缓慢进行，使管子逐步复位，不能猛纠硬调，以防产生相反的结果。常用超挖纠偏法、顶木纠偏法和千斤顶纠偏法。

结论：该工程在采用顶管技术后，减少了大量的土方开挖工作，充分发挥了施工污染小，交通干扰小和减少工期等优势，竣工验收，各项结果均满足要求。

结束语：总之，随着城市基础设施建设力度的加强及人们对环保意识的增强，顶管施工技术将在我国地下管线的施工中发挥越来越重要作用；而且随着科技的发展和进步，该技术必将朝着多元化和多样化的方向发展。

参考文献

[1]马娜李岩.顶管施工法在污水管网施工中的应用[J].土木建筑学术文库.2010.

[2]高天聪，闫国生.市政工程中顶管施工技术探析[J].商品与质量：学术观察.2011.

[3]蒋柱.浅谈顶管施工技术在实际工程中的应用[J].城市建设理论研究.2011.