市政污水管网中顶管施工技术研究

李国庆 夏邑县城市污水处理费征稽所

一、 顶管法的基本原理

顶管法是指通过主顶油缸等顶进设备，由工作井将工具管、掘进机穿过土层放置到接收井内，随后依次连接工作管道并做好埋设工作。作为一种地下管道施工方法，顶管法是指盾构施工的基础上发展而来，其优点在于无须开挖地面，且能从公路、地面建筑物、地下构筑物、地下管线等部位穿越。

二、 工程概况

某市政污水管网工程，设计管长1542m，根据实地勘察报告显示，本路段土层透水性差，中等风化灰岩裂隙少量发育，或不发育，岩体较为完整。本路段地层未发现不良地质情况，但存有软弱夹层，因此，可采用顶管施工法。顶管所穿越地层岩层为灰岩，具有较高强度，且层间结合良好。根据施工具体情况，采用Ф800 钢筋砼专用顶管管材，顶管工作井（内径3.5×2m）13 座，顶管接收井（内径2×1.9m）19 座，C30 钢筋砼检查井32 座。

三、 污水管网中顶管施工技术要点

(一) 工作井、接收井施工

根据工程建设实际情况，采用Ф14@200钢筋双层双向布置工作井、接收井井身，采用Ф14@200 钢筋单层双向布置底板，均采用250mm 厚C25 混凝土。根据开挖后的具体地质围岩状况，检查井护壁可采用Ф14～Ф12@200 钢筋双层双向布置，采用200～250mm 厚C20 混凝土。工作井施工流程为开挖井筒、临时支护、安装钢筋、支模、浇筑混凝土。检查井施工流程为开挖井筒、临时支护、浇筑C30 钢筋混凝土、回填夯实、恢复地貌。

(二) 安装设备

顶管机头类型、设备规格及配置情况均为顶管设备选择必须考虑的问题。在工作井内，所需设备包括导轨、油泵动力站等，要求所有设备配置合理，安装正确，数量充足，且分布范围不会影响其他工序施工，待设备就位后，即可进行施工。

(三) 顶管出洞

顶管机头放置在井内管床处，待完成调试工作后，便可做好一切顶管出洞准备。先通过风镐将洞口砖墙凿除，向橡胶密封圈内放入机头，顶入土内，并将鹏润土泥浆填满机头和洞口缝隙，起到管道润滑及土体支护作用。应迅速顶管出洞，避免洞口外土体坍塌。

此次顶管地质为石灰岩，且位于城市中心城区，人口密度大，车流量多。因此，只能采取水平钻抽芯法进行施工，不宜采用爆破施工。为避免管线偏斜，需做到以下几点：

第一，做好工具试调工作，保证归“零”，将工具管调成一条直线，随后锁住纠偏油缸。

第二，工具管出洞之后，因支撑面面积有限，极易发生工具管下跌情况，为避免此类问题出现，需将支撑加设在工具管下的井壁上。

(四) 顶管进洞

在施工准备阶段，需做好测量放样工作，保证测量准确，为后期施工提供可靠的依据。顶管进洞是指顶完一段管道后，顶管机破进洞口封门向接收井内进入，同时，还应紧密连接顶管机后一节管和进洞口部位。顶管进洞前，必须做好工具管位置检查工作，并将工具管的位置在接收井砖墙门内侧准确画出。随后将砖墙门拆除，及时向接收井内顶入工具管与首节管，在接收井内外露长度需满足规范需求。最后进行首管和接收井之间空隙密封处理。为保证顶进施工质量，需做好纠偏处理，保证测量准确。

(五) 顶管测量控制

（1）建立测量控制网和井下测量平台

根据已提供的测量控制点等情况，将一个精度较高的控制网设于井周围，用于工作井井区、井下测点的检查和修正处理，例如，轴线点等。一般在井下顶管轴线上设置测量平台，并与后靠背位置相近，并将后视点设于井内，一般为2～3 个，便于相互校验。于顶管测量精度而言，起始点极为关键，因此，可单独设于井下测量平台，且不直接接触管道、设备及后靠背等位置，避免顶管施工对其造成不利影响。

（2）顶管轴线和标高控制

结合工程施工现状，顶管测量距离不宜太长，不得超过150m，通过井下测量平台起始点上的激光经纬仪控制顶管方向、和高程。为避免顶管机旋转时，出现过大偏差，需定期做好基准点复测工作，保证基准点始终位于顶管机垂直中心线上。

（3）顶管测量注意事项

一般可在工作井内完成部分顶管操作，这种情况下，很容易出现起始点和后视点产生位移等情况，针对此问题，需定期检核、检查其是否存在位移情况，在顶管轴线或工作井周围确定地面测量控制网的部分测点，尽可能做好测量工作。待每段顶管施工结束后，需再次测量管道中心和高程，通常情况下，接口处测量1 个点，错口处测量2个点。

四、 市政污水管网中顶管施工常见问题及解决对策

(一) 纠偏

在顶管施工中，纠偏问题极为常见，是指工具管与设计轴线偏离，通过工具管内的纠偏装置实现管端方向变化，从而达到管线偏差降低的目的。为有效避免此类问题发生，可采取以下解决对策。

在顶进过程中，静态纠偏不利于管线施工。一般来讲，钢筋混凝土纠偏灵敏度较高，但需合理控制纠偏角度，不宜太大，防止出现过大弯曲现象。第一段管节质量较好，在纠偏过程中，第一段管节需承受多次反复应力，这种情况下，管节损坏概率较大。第一段管节长度需适中，不宜太长，该工程属于直线顶管施工，均可采取3m 长管。

(二) 纠扭

污水管网顶进施工中，极易出现管道扭转现象，将严重影响管道出泥、机电安装等质量，因此，必须做好预防处理工作，防止出现过大扭转角情况。纠偏时，应避免纠偏油缸对管节造成扭矩情况。需保证主顶油缸后座稳定，若不稳定，在施工中主顶油缸方向极易发生变化，从而产生扭转角。需对称布设管道内的设备，不宜设于同一侧。

(三) 洞口止水圈撕裂或外翻

顶管施工时，洞口止水圈左顶进过程中很容易出现撕裂问题。或出现洞口止水圈外翻现象，将会有泥水不断渗出，甚至在洞口地面会产生较大坍陷现象。针对这一问题，可采取以下防治措施。

第一，严格按照设计要求，合理控制洞口止水圈的尺寸、材料质量。

第二，严格按照设计要求，正确安装洞口止水圈。

第三，当土压力过高，抑或橡胶止水圈过薄，均会产生外翻问题，针对此情况，可适量增加洞口止水圈的层数，或增厚橡胶止水圈。

五、 结束语

综上所述，改革开放以来，我国城市建设速度不断加快，市政污水管网工程是城市基础设施建设的重点，涉及内容较多，在具体施工中若采用的施工技术不当，势必会影响工作整体质量。在施工过程中很容易遇到地质变化复杂等情况，从而大大增加施工难度。基于此，在采用顶管法施工时，必须重视顶进管结构选择是否合理，施工工艺是否规范等等问题。只有做好施工准备工作，规范施工流程，掌握技术要点，解决问题情况，才能顺利开展顶管施工，才能加快现代化城市发展的步伐。