顶管技术在市政给水管道施工中的主要技术应用

郑 婧 广西绿城水务股份有限公司，广西 南宁 530031

顶管施工时非开挖施工方法的一种，顶管施工解决了市政给水工程对城市建筑物的破坏和施工过程中对道路交通的堵塞，能够有效的稳定土层并保护城市环境。在城市给水工程建设时，由于管道需要通过交通繁忙的人口密集地区，而且又涉及到许多地面建筑，因此顶管技术在城市给水管道施工中得到了广泛的应用。

1 顶管施工概述

顶管施工就是借助于顶进设备产生的推力，使管道克服与周围土壤的摩擦力，并将管道按设计坡度顶入土中，实现管道埋设的技术。在顶管施工中，需要借助于主顶油缸和管道间、中继间等推力，把工具管或者掘进机从工作坑内穿过土层推进到接收坑内吊起，之后将管道埋设在两坑之间。顶管施工作为盾构施工技术后发展的一种地下管道施工方法，在进行管道铺设时不需要开挖面层，就能够有效穿越公路、铁路、河流以及建筑物完成地下管线铺设作业。

我国顶管施工技术起步较晚，但经过多年的发展，我国顶管施工技术很多方面都已经达到了国际一流水平，随着我国城镇化进程的突进，顶管技术广泛的应用优势必然使其获得更大的发展空间。但由于我国区域经济发展不均衡，因此应用于顶管施工的机械设备还相对较落后，加之行业人才的缺乏，导致顶管技术在应用时遇到很多问题。但顶管技术作为非开挖管道施工技术的代表，其在我国仍然具有广阔的发展空间和应用前景。

2 顶管技术在市政给水管道施工中施工注意事项

2.1 做好地质勘查、保证顶管施工过程中土层稳定性

我国的城市多数都沿河而建，即便不在河边的城市也距离水系较近，因此市政给水工程的工程地质和水文地质条件沿管线变化较大，在进行顶管工程施工前，我们一定要做好工程地质勘查工作，确保顶管施工不会导致土层变化过大引发城市道路、建筑等地面工程出现损坏。对于可能在顶管施工过程中出现问题的区域，需要对其进行加固处理，以防止顶管施工过后地表下沉过大，造成地面沉陷、开裂给地表建筑带来威胁。

2.2 做好顶管施工过程检测，保证工程人员安全

顶管施工时会穿过淤泥层，淤泥层的腐烂动植物会生产许多有毒气体，一旦这些气体随着工程施工扩散到空气中，会给施工人员带来直接的伤害，甚至直接威胁施工人员的生命，我们在施工过程中要做好工程检测，并及时做好通风，保证顶管施工操作过程中有害气体能够有效外排，确保施工人员的人身安全。

2.3 做好地面勘探工作，避免工程施工给其他管线带来破坏

目前的顶管设备具有探查施工线路上是否存在障碍功能，但为了保证顶管施工不会给诸如通讯、电力、天然气等管线造成伤害，做好地面勘探工作仍然是必要的。地面勘探工作能够有效的预测出顶管铺设线路上所建设的管线类型，并在施工时对其他管线进行有针对性的避让或者技术处理，从而保证公众的正常生活不会受到顶管施工影响。

2.4 根据工程地质及工程需要准确计算顶进推力，合理设计中继间

顶进推力计算是保证顶管施工能够有效开展的前提，我们在施工前一定要根据地质勘查结果并综合工程设计对顶进推力进行有效的计算，并根据计算选择合适的油缸类型和中继间的分布，另外我们还需要做好工作井的设计，并注意根据计算的最大定力做好工作井的加固工作，保证顶管施工能够安全、有效的开展。

3 顶管施工在市政给水工程中的应用技术分析

3.1 顶进管及设备选择

为了使顶进管能够更好的应对工程地质环境的腐蚀，一般选择钢筋混凝土管作为工具管，在顶进管设计制造时，应该进行完整的应力验算和配筋，保证顶进管的强度和韧性符合工程设计要求。之后我们需要对顶进管的直径和长度进行选择确定，一般来说首先要根据工程需要确定顶进管的内径，之后再综合定尽管的受力情况和钢筋混凝土顶进管的韧性确定外径，一般来说顶进管的管径大于500mm，以方便挖土工人在顶管上作业。顶进管的长度选择从原理上分析是越长越好，但过长的顶进管一旦在施工过程中发生路线偏移其恢复难度也较大，另外随着顶进管长度的增加其挖坑、支护、回填的成本也会增加，因此我们在选择时需要进行合理的长度选择。

顶进设备主要包含千斤顶、顶铁、高压油泵及运土设备等，在设备选择时我们需要针对工程需要和顶进管的直径和长度进行合理选择，在施工时要适当调整这些设备的规格、台数以让其在顶进施工中发挥更好的施工效果。

3.2 顶管施工的准备工作

顶管施工前的准备工作包括自动控制室、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。顶管进、出洞处以及后靠土体加固，可以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。

3.3 顶管井的设计

顶管井分工作井与接收井两种，顶管井的建造结构有很多种类，一般使用钢筋混凝土结构。工作井的结构形式通常有单孔井和单排孔井。前者形状有圆形、正方形、矩形等，后者则大多为矩形，它们的结构受力性能由高至低依次为圆形、正方形、矩形。

3.4 顶管施工工艺流程分析

穿墙:打开墙闷板并将工具管顶出井外并安装止水装置的过程叫做穿墙。主要技术施工措施如下:(1)穿墙管内填夯压密实的纸筋粘土或低强度水泥粘土拌和土，以起到临时性阻水挡土作用;(2)为确保穿墙孔外侧一定范围内土体基本稳定并有足够强度，工作井工具管穿墙前，对穿墙管外侧采取注浆固结措施;(3)穿墙前对可能出现的问题进行分析并制定相应处理措施;(4)闷板开启后迅速推进工具管，同时做好穿墙止水。

顶管出洞:顶管出洞就是让顶管机和第一节管子从工作井中破出洞口进入土中的过程，在进行顶管出洞时施工人员要尤其注意避免安全事故发生，并注意管子不要因为受力严重出现问题。为了保证管子在出洞过程中不会出现问题，可以采用工具管来处理，另外为了确保出洞的安全，在顶进工作井、接收工作井外侧采用注浆加固对土体进行改良。

注浆减阻:为了减小管材与土壤的摩擦阻力，我们可以采用注浆工艺提高顶距，注浆减阻用到的主要材料是膨润土和水，当膨润土和水混合后，会形成凝状流动状态的润滑层，这种材料夹在管外壳和土壤之间能够大大降低管节的推进的摩擦阻力，从而提高管子推进距离，这种泥浆凝结后还能够有较好的稳定，对管壁还能起到保护作用，为了获得更好的减阻效果，我们还可以在制浆过程中加入例如纯碱、纤维素CMC以及缓凝剂等材料。

顶进纠偏:当顶管位置偏移时导致管子不能合拢，需要进行纠偏，纠偏有超挖纠偏、顶木纠偏、千斤顶纠偏三种方法，超挖纠偏针对偏差为1～2cm 时可以采用，是利用在偏向反侧超挖形成阻力从而使管子回到正确位置。顶木纠偏一般应用于偏差大于2cm 时，一般在超挖纠偏不起作用时也会使用这种方法，这种方法使用圆木或者方木一端顶在管子偏向的另一侧管壁上，另一端斜撑在垫有钢板或木板的管前土壤上，支顶牢固后则可以顶进，利用顶进时斜支撑产生的阻力，使顶管得以校正。千斤顶纠偏的方法与顶木纠偏方法相同，只是在顶木上用小型千斤顶强行将管慢慢移位校正。

综上所述，顶管施工技术的好坏，会直接影响市政给水工程的质量，市政给水工程作为民生工程的重要项目，其保证了人们生产和生活的正常用水需要。在城镇化进程推进过程中，保证给水管道的施工质量，是城市得以健康发展的重要前提。顶管技术在市政给水工程中的应用，不仅给城市街道带来的环境影响小，由于其不需要大挖大建，因此还能有有效保证城市的交通和地面建筑不受影响。顶管技术在城市建设过程中，必将以其技术优势赢得更广阔的发展空间。

［1］魏纲.顶管工程技术［M］.化学工业出版社，2011.

［2］周先桂，潘承猛，莫培华.顶管施工在市政道路给排水管道中的应用研究［J］.企业导报，2011(16).