基于市政给排水顶管的施工特点与应用技术刍议

基于市政给排水顶管的施工特点与应用技术刍议

张羽

铜仁市碧江区第二建筑工程公司

【摘要】市政建设地下给排水管道顶管施工技术是进行开挖埋管的有效方法，排水管道顶管施工技术是进行排管非常关键的一个环节。在建设过程中，顶管技术的应用是十分必要的和必需的。因此，在保证工程质量的前提下，应该采用先进的技术进行地下排管。这样能够有效地减少施工的成本，还可以缩短工期，解决一些传统方法难以解决的问题。在市政基础建设过程中，合理地应用排水管道顶管施工技术是做好地下排管最根本的工作。只有用好的方法作为指导，行动起来才能够减少出错的概率，提供工作效率。

【关键词】市政管道、顶管施工、给排水

市政给水管道是城市基础设施的重要组成部分，在近年的市政给水管网施工中，传统的挖槽埋管地下管线施工技术对地面交通有很大影响，而采用顶管技术对交通的干扰比较小，具有很大的优势。顶管技术是以顶管施工原理为基础，并且包含具体非开挖管道铺设方法的总称。顶管施工在管道沿线按照设计方案设置工作井和接收井，使油压千斤顶在埋设管道中挺进，并在此过程中控制顶管方向直至将管道挺进到接收井内。非开挖技术通过少开挖或者不开挖对地下管线进行铺设或者对其工艺进行更换。

一、管道顶管的施工特点

地下给排水管道顶管施工技术虽然具有很多的优点，但同样也存在着一些问题和不足。顶管施工技术并不是一件十分简单的事，操作起来存在一定的困难。排水管道顶管施工技术是一种不需要开挖而实现排管的技术。具体来说，管道技术不需要开挖地表层，就能够实现将排水管道穿过城市建筑物、铁路、公路以及河流等一些开挖起来比较困难的地方，排水管道顶管施工技术具备这一个优势。既能够有效地减少资金的投入，也可以大大地缩短施工时间，节约成本。排水管道顶管施工技术能够有效地减少对城市环境的污染，能够减少施工飘飞的粉尘，能够降低施工带来的噪音，能够减少对地区建筑物以及公路的破坏，维持相对顺畅的交通秩序，属于一种高效率、低污染的地下排管技术。在市政建设尤其是在地下给排水管道工程中，得到了比较广泛的应用。总的来说，排水管道顶管施工技术具有的特点有：施工占地面积比较小，对地面不会造成大面积的破坏，不影响正常的交通秩序；在施工过程中产生的噪音小，震动不强，粉尘密度低，对人们的日常生活不会造成很大影响；可以进行比较深的地下工作和地下给排水管道工作，不会破坏已有的管道，能够减少施工过程中不必要的搬迁，降低资金的投入。此外，顶管技术的缺点就是在施工时需要排管地方地质的详细资料，顶管施工技术比较困难。

二、顶管技术施工应用分析

（一）顶进管及设备的选择

（1）顶进管选择

钢筋混凝土管的规格设计、应力验算以及配筋都应遵守相关标准和技术规程。一般可以选择使用钢筋混凝土管，如果没有腐蚀要求则可选用钢管。顶进管的选择包括两个方面：首先，顶进管直径的选择。选择过程首先根据工程性质和需要确定其内径，并根据顶进管的受力确定配筋和壁厚从而确定外径。考虑到挖土工人会在顶管工程面上进行作业，一般选用管径必须不小于500mm；其次，是顶进管长度的确定。如果使用长管，在直线推顶情况下可以减少装管次数，但是，如果施工过程中路线发生偏移，偏离原定路线情况更为严重，恢复正确路线难度也比较大。同时，顶压坑的长度增大，挖坑、支护、回填及恢复费用相应增加。采用短管则会降低管路顶进的可控制性。

（2）顶进设备的选择

顶进设备主要包括千斤顶、顶铁、高压油泵及运土设备等。千斤顶是主要的掘进设备，应根据计算和实际情况进行选择。工具管包括开挖舱和操作舱。

（二）顶管施工前期准备

（1）现场平面布置。包括自动控制室、料具间、拌浆棚及拌浆材料堆场、起重设备、注水系统、管片堆场和弃土坑的布置。

（2）顶管进、出洞处以及后靠土体加固需在后靠土体以及进出洞区域进行高压旋喷桩加固，以确保顶管机出洞的安全。必须在工作井安装洞口止水装置以防止顶进管机进、出预留洞而导致泥水损失，同时确保不流失顶进过程产生的触变泥浆。

（三）顶管施工工艺

顶管法施工是通过向基层中顶入预先制作好的构造物，进而形成工程所需的通道或涵洞。但在顶管施工前，应在目标管段内挖工作井及接收井，然后利用成型的井体，在顶管机头的导向下，进行顶管施工。

（1）顶管井的设置

顶管井一般是指工作井及接收井，建筑结构多为钢筋混凝土结构，当土质条件较差时，可在井体内部布置径向支撑，防止出现孔体破坏或塌方。工作井按照结构布置的不同，可分为单孔井及单排孔井。单孔井截面形式可采用圆形、正方形或矩形，承载能力最大的截面类型是圆形截面，而承载能力最小的截面类型是矩形截面；而单排井截面形式则多选用矩形截面。应将工作井设置成与接收井间隔形式，并将间距设置成检查井的间距，这样以来，可将检查井的位置定在工作井及接收井的位置。在市政给水管道的施工中，由于工程现场的地质条件较好，工作井可不采用钢筋混凝土结构，以降低工程造价，该工程工作井采取砖砌圆形倒挂井逆作法施工，工作井内尺寸直径根据顶管需要设置为4.3m，工作井井壁砖砌体厚度上部4m采取240mm，下部采用370mm。接收井内径3.5m，其余同工作井。所有工作井同时进行开挖、顶进，最短时间内完成顶管施工，以保证后续路基路面工程施工。

（2）顶管施工流程

穿墙。在穿墙施工操作中，应首先将穿墙闷板启开，并把工具管从井内顶出，随后设置穿墙止水设备。为保证施工质量，应注意控制以下几个施工环节：为防止施工环境中的水对管道施工造成影响，应在穿墙管道内填封填充料，一般填充料可选用低强度水泥粘土拌合土或纸筋粘土，以确保管道内密实；为避免穿墙孔部位出现强度不足，应在穿墙操作进行前，在穿墙管的外侧进行注浆固结；在推入工具管时，动作应快捷，并保证穿墙防水设施工作性能良好；根据大量顶管施工经验，对穿墙过程中易出现的问题做好预案，争取减少误工时间。

（四）不同地质条件下，排水管道顶管施工设置

（1）顶进设备的后背墙设计

后背墙是千斤顶的支撑部分，对其的要求比较高，对坚固程度要求相当高，因为其发挥的作用是非常重要的。在通常情况下，后背墙都是采用加宽和加厚的方法来制作的，用厚度来保证其坚固度。一般用钢筋加水泥工艺来处理后背墙，让后背的受力均匀，再将钢板作为辅助作用，就能够有效地将使用寿命延长。此外，后背墙的设计还应该考虑到后背墙的表面与顶进的方向保持垂直。其误差值应该在允许的范围内，其包括垂直度和水平扭转度。

（2）排水管道顶管施工基坑的支撑

排水管道顶管施工的基坑是进行地下排水管道工程十分重要的环节，对地下排水管道工程的质量有着重要的意义，顶管施工的基坑在施工过程中起到了支撑作用。在进行市政基础建设中，对地下给排水管道顶管施工技术的应用是进行排水管道的主要方法。在新的经济环境条件下，对顶管施工基坑强度的要求也在不断提高。只有在保证施工环境安全的情况下，才能够减少不安全施工的发生。基坑的制造一般采用的是钢筋和水泥混合浇灌，在交管过程中保证均匀，以便基坑在人员操作过程中受到均匀有效的作用力，提高工作效率。因此，设计好排水管道顶管施工基坑很重要，应充分发挥出其支撑作用。

三、结语

由于顶管技术不再需要常规开槽埋管的乱挖操作，并能够适应当今社会高速发展及资源节约的时代化要求，所以是日后市政管网施工的重要施工手段。顶管过程是一个复杂的力学过程，它涉及材料力学、岩土力学、流体力学、弹塑性力学等诸多学科，必须进行严密的顶管计算，采取先进的顶管设备，才能成功高效地完成顶管施工的工作，但从目前来看，顶管技术仍需要市政工作人员继续探索，寻求进一步的发展。