顶管技术在市政给排水工程施工中的运用

彭涛

武汉化工新城工程有限公司 湖北省武汉市430075

摘要：顶管技术作为一种非开挖管道敷设技术，具有高效、经济、占地面积小及环境适应性强影响等优势，将其合理地运用至市政给排水工程施工中，能够弥补传统施工方式的不足，提高施工水平。在顶管工程施工安全中，必须以施工工艺技术为前提，做好施工计划与各项施工安全保障措施。分析顶管技术的具体应用，希望为实际市政给排水工程施工提供参考。

关键词：顶管技术；市政；给排水工程；施工；运用

中图分类号：TU992      文献标识码：A

引言

   城市污水管道的主要目的是保证城市生产和生活污水、雨水等的顺利排放，是排水工程中的重要环节之一，由于市政道路排水工程的污水管道需要深入地下，同时管道较多，结构较为复杂，因此施工难度极大。对目前市政道路排水工程顶管施工技术进行分析，旨在为城市基础设施的建设提供一定参考。

1 顶管技术

顶管技术为非开挖管道敷设技术，该技术应用的主要优势在于无需开挖地面就可以完成地下管线、管道铺设等作业，尤其对于需深度开挖的工程，该技术的合理应用，不仅能够实现施工时间、成本的节约，而且可以减少工程建设期间产生的噪音、粉尘等污染，即对城市交通、环境及居民生活产生的负面影响较小。但该技术应用对施工机械设备、施工人员素质等要求较高，意味着该技术施工难度较大，需严格对各施工要点进行把控，才能达到预期的施工效果。

2顶管技术在市政给排水工程施工中的运用

2.1测量方法

将激光经纬仪配置在检测台处,仪器所发射的激光线为管节中轴线,满足了施工所需倾斜度,实为顶管走向的基准线。在施工初期,测靶中心与激光中心需为重合的状态。当顶管机头突然偏转顶进方向时,激光中心也会随之偏移,检测设备会将偏移过程传输到面板显示屏上,即可观测到激光光斑与靶心分离的实际发生过程。此时,需通过调整纠偏千斤顶的伸缩程度来修正顶进走向,使得顶管机随激光束的走向不断推进。在顶管工程中,测量的关键点在于掌控管节中线走势、管道所在高度以及倾斜程度。1)按预设的管道倾斜度需求,在井入口部位配置1个临时水准点,以便于顶管高程放样。2)通过在顶管线上设置的引线点和水准点,对出井平面位置和测量深度进行了标定,从而为工作井的开挖提供了依据;确定起始井和接受井之间的管线中线,将其投设在地表(以下简称“投点”)上并做好相应记号,因为投点在井口的边沿处,应预先为投点配置支护结构以及焊接标识等必要施工项目。3)选取管线内任意一个引线点和方位角,再次精密检测二井之间的贯通导线,并将二井投点联合检测。在具备施工条件时,最好把投点的位置当作引线点,这样可以得到准确的坐标定位,而且应将全部引线处预埋坚固标记,便于以后再次开展检测。依据贯通线和井口投点,在起始井的边沿位置上标出顶进方位坐标,再与井口投点一起向井内投放方位线,并将高程从井外放至井底,并在井底临时性的水准标点。4)在工作井底设置一个控制观测站,在站内设置强制对中的仪表底座和上下左右可调整的设备,可将安装在其上的仪表调至中线(或与中心线相隔一段距离),并且将仪表水平轴线也调至中线(或与中心线相隔一段距离)的位置。

2.2 纠 偏

顶管机的检测靶目标网格为10 mm,利用所得的靶目标激光点移动的参数来推知顶管机倾斜的角度,并伸出对应的纠偏千斤顶装置,使顶管装置推进方向发生变化,实现了对顶进走向的控制。纠偏进程需缓慢开展,逐步有序地将管节调整到原位置,纠偏过程不宜过于猛烈。由于在顶管机前端安装了检测靶,激光经纬仪安装在观测平台上,因此,激光经纬仪在工作过程中,所发射的激光光束与设计的倾斜度一致,即为管道的中心线,也可视作顶管导向的基准线。在施工初期,将检测靶中心与激光光点中心保持一致,在掘进机头发生偏移时,对应的测靶中心会偏移激光光点中心,并发出偏移信号,并将相关影像传输至控制面板显示器上,以修正顶进方向,使得机头总是沿着激光光束的方向移动。在工具头部顶进到5～10 m的间距内,容许偏差为:轴线位置50 mm,高程30 mm,如果超出该容许范畴,就必须采取纠偏措施。矫正偏差的过程需缓慢开展,逐步有序地将管节调整到原位置,纠偏过程不宜过于猛烈。在机头前端设有纠偏节,在纠偏节上配置纠偏千斤顶,在顶进时,通过检测得到的结果开展矫正作业,调整千斤顶以促使机头转变顶进方向,从而有效提升施工走向的精确性。当机头的方向偏离大于10 mm时,必须利用纠偏千斤顶来改变顶进方向。管道顶端30～40 m的距离内所生成的移动偏差最能影响管线整体生成偏差,尤其是出墙孔洞处,鉴于该处管道长度较短,机头自重较大,靠近洞口处土壤容易受到干扰等因素影响,容易发生向下倾斜的现象,这时以机头纠偏结合千斤顶所产生的作用力来掌握顶管前进方向。每施工1个单元,其纠偏幅度均为5 mm。在顶进1 m时,以顶管机检测施工倾斜度,或用激光经纬仪检测施工进程中偏移的幅度。当检测到偏移幅度未减小或停止时,应增加纠偏的施工力度(仍以5 mm为1单元),若检测出偏移趋势趋于减小或停止,应继续以该纠偏力度调整顶进偏移,持续开展顶进作业,若出现偏移趋势反转现象,则应逐步降低纠偏力度。

2.3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。

2.4顶管产生的泥浆处理措施

由于泥水平衡式顶管施工过程中会产生较多泥浆，若不及时清运，会污染环境，施工也无法进行下去。需在各工作井附近空地处挖两个大坑，将顶管产生的泥浆直接排水坑，经过沉淀再循环利用上部泥水，多余的泥浆不能再循环时，采用泥浆车至指定地点。由于场地有限，场地内设置一个清水箱和一个泥浆箱，并使这两个箱子上部用管道相连，产生后的泥浆排入泥浆箱经沉淀后上部的泥水流入水箱后循环利用，待泥浆箱内的泥浆达到一定浓度后，安排泥浆车将泥浆运至指定地点，现场需配置两台泥浆车。运输泥浆时，确保泥浆罐的阀门密封，防止途中洒落，影响环境卫生。

结束语

  目前，顶管施工在我国正处于起步阶段，实践经验有限，在施工过程中应当借鉴相关国家的施工经验，并根据我国的实际情况对技术进行改革与创新，在保证工程质量与进度的前提下，进一步降低施工的人力、物力，从而保证施工企业经济与社会效益双赢的局面。顶管技术的施工难度较大，因此，该技术在市政给排水工程中运用时，需结合工程土质特性、施工要求及地下管线敷设情况等，制定合理的施工方案，并严格按照顶管施工工艺流程、方法进行操作，对各施工阶段技术要点严格把控，从而提高市政给排水工程整体施工质量，凸显出顶管技术在市政给排水工程中应用的优势。

参考文献

[1]徐辉.市政给排水施工中顶管施工技术应用研究[J].住宅与房地产,2019(36):192.

[2]周玉刚.顶管技术在市政给排水施工中的应用研究[J].住宅与房地产,2019(36):193.

[3]岳阜建.市政给排水施工中顶管施工技术应用研究[J].大众标准化,2019(18):41-42.

[4]丁锡峰.顶管技术在市政给排水施工中的应用[J].工程技术研究,2019,4(23):62-63.DOI:10.19537/j.cnki.2096-2789.2019.23.031.

[5]白永维.顶管技术在市政给排水管道施工中的应用[J].居舍,2019(34):71.