顶管技术在管道改造工程中的应用

顶管技术在管道改造工程中的应用

张蕾

重庆钢铁集团建设工程有限公司  重庆市渝北区  401120

摘要：非开挖技术是对管道、地下电缆以及管线采用微开挖或不开挖的方式进行修复，非开挖技术是一项高科技技术，主要优点是经济高效，同时减少施工量，避免对交通以及居民生活造成影响。

关键词：顶管技术;管道改造工程;应用

引言

管道改造工程程建设的过程中，引水管道是非常重要的一项基础设施，引水管道的建设质量直接影响人们的日常生活。在引水管道施工中，钢管顶管施工技术应用广泛，其不开挖或尽量少挖的技术形式对水利基础设施和交通破坏非常小，受到了广泛认可。因此，在旧厂区管道改造工程中排水管道改造建设中应用钢管混凝土管道顶管施工技术，能够保证管道施工期间对厂区内的生产、交通通行影响较小，同时也能保证施工不被干扰，顺利进行，在加快施工速度的同时。提高施工质量，对完善水利建设具有重要意义。

1、非开挖顶管技术的理论分析

1.1顶管施工

顶管施工充分发挥顶升设备的作用，能够高效顶进路基上的箱型结构，从而形成立体交叉通道。在顶管施工时，要明确接收井和工作井的方位，将推管设备安装在工作井上，将顶管机推到地面上，然后将钢筋混凝土向前推进，最后进行顶管浇筑。顶轴包括工作井和接收井。顶进井有很多种，普遍使用的是钢筋混凝土结构，单孔排水井和单孔水井共同构成了工作井结构。单孔井的类型包括矩形、方形和圆形等，矩形是单孔井的主要类型，结构刚度最高的为单孔圆形井。在设置排水建筑物的整体结构时，将内支撑结构设置在竖井中，使建筑物整体构造的刚度不断提升。在设计工作井时，双向顶升设计效果最佳，接收井间的距离、间隔布置等信息要完全相同。在施工结束后，需要以施工图纸为参照，认真核实工作井和接收井的位置[1]。

1.2顶管材料

（1）推力管一般采用硅钢加强管，无腐蚀要求时可选用硅钢加强管，硅钢加强管的设计和应力验算应符合相关标准和技术规程，必须满足硅管的技术标准。

（2）选择推力管直径。选择推力管直径时要以工程项目的性质为依托，做好工程内径确定工作，并依据推力管的荷载明确硅管的壁厚和补强，最后确定推力管的外径。总推力管内径不小于500mm。

（3）推力管长度的选择。推力管的长度直接影响了施工的可控性和经济性，在直线推力过程中，使用长管有利于避免顶管多次装配，从而加快施工进度，但随着顶管长度的增加，一旦偏离原始默认路径，恢复路径将变得更加困难。超压井施工时，开挖、支护和回填的成本也会增加。

2、顶管技术在管道改造工程中的应用

2.1注浆减阻

注浆施工的目的是消除管线周围的孔隙，使管线使用寿命延长。注浆施工作为顶管施工中的重要环节，其施工质量会直接影响整个混凝土排水管道施工质量，所以，要严格按照设计标准来选择注浆材料，确保泥浆粘性、稳定性符合施工要求，本工程施工中选用优质的膨润土，根据膨润土：水=1:8的比例配制泥浆，并将泥浆搅拌均匀，防止出现离析现象，泥浆压入前，进行二次搅拌；然后在管节一端设置3个注浆孔，且将注浆孔间距控制在7.2m，安装注浆管后，按照注浆流程进行作业，对地表、地下水变化情况进行实时观测，以此为依据灵活地调整压浆量、注浆压力，当顶进曲线段时，可通过增加注浆量的方式，使泥浆套更加完整，并将单向阀设置于泥浆出口位置，避免出现回浆、注浆压力减小等问题，同时，要确保土体间隙被完全填充，形成不易变形的泥浆保护套，从而降低管道的摩擦阻力，即减轻顶进施工的阻力。

2.2管线纠偏

顶管施工中容易出现管道位移问题，即管道实际与规定位置二者出现偏差，从而降低市政给排水各施工质量的情形。因此，在顶管施工中，需对轴线位置、管道内径、管道内底高程等参数进行严格控制。若顶管施工中管位偏差为0.1cm时，可通过管线纠偏手段来确保顶管施工质量，具体纠偏为：其一，先借助所设置的纠偏千斤顶组对机头端面的方向进行调整，使其向轴线靠近，缩小管位偏差，确保轴线与机头端面运行方向重合，达到管道复位的目的；其二，在顶进中顶管机头发生旋转时，可将压重块设置于机头旋转的反方向，或者通过中继站中所设置的旋转纠正力矩来调节管道位置，从而使管道逐渐处于正确位置[2]。

2.3出洞顶进施工

出洞位置的顶进作业为整个顶管施工中的核心工序。顶管机出洞前，要预先在封闭门施工前埋设一排钢板桩，将其埋入工作井底部钢板下方，从而保证顶管机顺利进出洞内，防止出现土体坍塌问题。顶管设备出洞时，要先拆除封闭门，当其距离封闭门0.5-1cm时，要充分发挥避水圈的作用，依次进行钢板桩的拆除，并及时开展顶管作业，防止钢板桩拆除作业破坏土体。此外，顶管机出洞施工初期，其承受的土体压力较大，容易出现坍塌问题，为了解决这一问题，施工人员需按照正确方向继续推动顶管机，或者通过在洞口增设手拉葫芦装置，且加固末端管节，避免出洞施工过程出现位移现象。

2.4管道顶进施工

顶进施工采用泥水平衡顶进工艺，工作井及接收井施工完成后，做顶管材料及设备进场准备。首先按照设计标高及坡度在顶管工作井内安装导轨，安装必须牢固。钢筋混凝土沉井井壁作为顶管设备的后背墙，顶管设备采用120t吊车吊装，各种线缆等均按顺序进行下井作业。顶管设备安装完成后，开始顶进作业，采用18t吊车进行下管作业，每节管道前段顶进后，后端接口均在工作井内进行焊接拼装，钢管焊缝须满足相关规范要求。顶进过程分初始顶进、正常顶进、接收顶进几个阶段。初始顶进阶段需收集、分析各项数据，并调整修正顶进姿态。管道施工过程中，须对地面及周边构筑物、建筑物进行密切检测，避免出现沉降现象。管道顶进接近顶管接收井时，密切测量相关数据，做好进洞准备。采用顶进进洞方式，不采用外力进行洞门破除，进洞后及时清理砖渣等，铺设接收轨道，待管道顶进完成后，洞口进行密封处理，采用120t吊车，吊出顶管设备。顶管工作井位于快车道下方，采用水泥石屑进行回填，回填完成后对吊装预制盖板进行封堵，封堵完成后恢复道路路面，开放交通

[3]。

2.5顶管工作井与接收井施工

顶管工作坑采用沉井下沉工艺进行施工。首先进行基坑测量放样，按照设计纵坐标定位工作井的具体位置；破除地面路面，施工刃脚垫层，刃脚垫层采用级配砂分层夯实；在井筒内支立模板和支架，沉井高度超过10.0m时，井身混凝凝土分2节进行浇筑，刃脚部分的模板采用砖砌结构，宽度与刃脚宽度相同，井身模板采用钢模板钢支撑搭配木模板木支撑的形式；支模完成后进行钢筋绑扎，钢筋表面油污等需清除干净，钢筋接头、搭接形式、间距、保护层等均应满足验收规范要求；钢筋绑扎完成后进行外模板施工，顶进预留洞预先采用砖砌结构进行封堵；浇筑C30混凝土，养护达到拆模标准后拆除并清理模板；待混凝土强度达到设计强度后，沉井进行挖土下沉，挖土工具采用蟹斗长臂挖掘机，井壁外采用灌浆处理，避免出现井身倾斜，发现问题及时纠偏处理；当下沉达到接近标高时，改用人工开挖吊车吊土，并预先做好止沉措施，禁止出现超沉现象；沉井封底完成后，对工作井外侧进行注浆处理。采用同样施工方法，进行接收井下沉施工。

结束语

总之，顶管在穿越填土处，应防止冒浆现象发生，合理设置顶进压力，放慢顶进速度，加强监测，以便必要时采取相应的措施。顶管工作面局部同时遇到两层土时，因两层土的阻力有所差异，应注意防止顶管偏向，施工中应遵循勤纠微调的原则，保证管道不发生偏纠。顶管顶进过程中必须详细记录土体变形和地面沉降监测数据，同时做好地面建构筑物的变形监测工作，同时采用适当措施控制地面沉降控制量在允许范围内，确保安全。

参考文献：

[1]薛煜.浅谈水利工程顶管施工技术应用[J].价值工程,2021,(02):139-141.

[2]林朝进.顶管施工技术在城市给排水管道工程中的应用[J].江苏建材,2021,(06):65-66.

[3]闻衍.顶管施工技术在城市给排水工程中的应用[J].山西建筑,2021,(22):118-120+174.