顶管技术在市政给排水工程施工中的应用

尚伯韬

天津市水利工程集团有限公司  天津  300202

摘要：管线铺设是市政给排水工程施工的重要内容，并且会对工程施工质量产生直接影响。尤其是市政给排水工程施工的内容较为复杂，涉及多项繁杂的施工流程，并且大范围基坑施工极易对周边交通产生不良影响，这就对管线施工提出了较高要求。而顶管施工技术在市政给排水工程施工中有着较为广泛的应用，并且在确保施工进度与施工质量方面都有着较为明显的应用优势，有助于提高工程的建设效益。文章主要对顶管技术在市政给排水工程施工中的应用及其相关进行了分析、探讨，希望能够为相关施工提供有益参考。

关键词：顶管技术；市政给排水工程；施工应用

顶管施工技术在当前的城市市政给排水工程施工过程中有着较为广泛的应用，其最大优势在于不需进行大量的土方开挖即可完成对管线的埋设施工，对于周边环境、构筑物、居民出行等的影响也较小。加上施工工程量不大，不需要投入较多的人力、物力资源，很大程度上节约了施工成本。但是顶管工艺的应用有着一定难度，在实际应用过程中也会存在一定限制，这就需要结合工程实际情况制定合理的施工方案，在工艺流程的指导下，做好各个施工阶段的技术要点控制，才能有效提高市政给排水工程的施工质量。

一、顶管技术相关概述

较之传统的开挖施工，顶管技术是一种不需要土方开挖即可完成管线的埋设施工，表现出了较为明显的优越性，同时能够有效降低施工强度，避免过多的时间、人力、资金的消耗，并且能够有效提高市政工程的施工进度与施工质量，提高施工经济效益。顶管施工有着较好的环境适应性，适用与大部分地质条件下的管线施工，实现施工面到点的转换，各项施工都能够垂直于地面的方式进行施工，施工效率得到明显提升。

顶管技术的应用前景较为广阔，在交通繁忙、人口密集、植被茂盛等地区均可使用。在人口密集区域的管线埋设过程中，顶管施工的工作范围较小，无需占用太多场地，不会对城市交通、路面完整性美观性等造成较大影响。并且整个施工过程不会产生严重噪音，不会对周边居民以及环境造成不良影。此外，小范围施工很好地避免了对绿化环境的破坏，提高市政给排水工程施工的整体效益。

二、工程概况

此次工程是A市区东片污水管网一部分，全长4092m，全长 4092m。主要管径为 D1000（166m），D1200（2793m），D2000（1133m），全线共设有 30 座沉井，包括 15 座工作井和 15 座接收井，全部为钢筋混凝土结构，顶进区间如表1所示。

表1 顶进区间分布情况

序号	顶进区间	顶进距离（m）	地层结构
1	WJ1-WJ2	166	黏性土，不存在地下水
2	WJ2-WJ3	1263	淤泥质分黏土
3	WJ3-WJ4	1530	粉砂层
4	WJ4-WJ5	1133	碎石层

三、顶管技术在市政给排水工程施工中的应用分析

（一）施工准备

顶管技术在市政给排水工程施工重要的应用必须严格遵循相关标准要求进行精细化施工，全面做好施工流程规划、设计。施工前，需明确管线最大承受的顶压力与相应的使用设备。通常来说，管子最大上举力要在60000kN以内，千斤顶的上举力为8000kN左右，总重量控制在150~200吨以内。在计算顶板压力的前提下得到中继间顶板压力大小。在整个施工过程中，还需重视做好施工监督，严格按照顶管工艺要求做好施工材料、设备等的就位工作，包括顶管机、起重机、泵等，在此次工程中使用的设备详见表2。

表2 顶管设备一览表

序号	名称	型号
1	顶管机	DK2000
2	中继间油缸	800KN
3	中继间泵站	ZB520-高压油泵
4	门式起重机	20t
5	轨道电瓶车	QD-5
6	注浆泵	SYB50/50-H
7	搅拌缸	-
8	泥浆泵	-

（二）工作井施工

工作井施工主要包括对工作井与接受井的施工，两者的主要作用是实现对顶管排水、出土、运输，保护施工现场的建筑物，尤以长方形与圆形施工较为常见。本次工程中，工作井的制作主要采用两次浇筑成型的方法。这意味着在刃脚混凝土的浇筑强度超过70%后，会对上部混凝土井壁进行浇筑。这种连续的浇筑方式能确保工作井的坚固和稳定。此外，严格禁止在施工过程中出现施工缝，以确保工程质量和安全。为了确保沉井在下沉过程中的垂直性，工作人员需结合地质情况来选择最合适的下沉方式，包括带水下沉、钻吸排土法下沉以及不排水挖土下沉等，这些具体的下沉方法将根据工程现场的地质条件和环境因素来选择，以确保工程的顺利进行和安全性。工作人员严格遵守相关的工程标准和规范，以确保工作井施工的顺利进行。沉降法施工工作井的流程如图2所示。

图2 沉井法施工工作井流程

（三）注浆施工

首先，需要明确注浆管的安装位置与间距。在市政给排水工程中，注浆管的安装位置与间距是影响注浆效果的关键因素之一。为了确保注浆管的安装位置与间距符合工程要求，施工人员需要根据工程实际情况进行精确计算和测量。在此次施工中，将地层特征、管道费用、注浆数量等综合考量，每段灌浆孔设置数量为3个，每个断面间隔为7.0m，各个角度设置900个。在安装注浆管时，需要遵循“均匀分布、确保安全”的原则，确保注浆管的位置与间距能够满足施工要求。其次，需要控制注浆压力与时间。在市政给排水工程中，注浆压力与时间是影响注浆效果的重要因素之一。为了确保注浆效果达到预期目标，施工人员需要根据工程实际情况进行精确控制。一般来说，注浆压力需要保持在一定范围内，以确保注浆液能够充分渗透到土层中。同时，注浆时间也需要进行精确控制，以确保注浆液能够在最适宜的时间内充分凝固。在注浆过程中，施工人员需要时刻关注注浆压力与时间的变化情况，及时进行调整和优化。

（四）中继间设置

在WJ1到WJ2的顶进过程中，进行了实地测试，发现了一个重要现象：当第二和第三继电器之间保留的安全顶力比率接近实际最小储备比率时，可以满足顶进任务的需求。这个发现表明通过精确计算和合理设置继电器之间的安全顶力比率，可以确保顶进过程中的力量需求得到满足。然而，在第一继电器的顶进过程中，由于地质条件等多种因素的影响，最小备用力和设计的顶力之间存在较大的偏差，这个偏差达到了22.4％的比例，虽然看似较高，但实际上足以满足顶进过程的最高力要求。为了确保顶进过程的安全性，当预留的顶力降至22.4％时，采取了调整措施并安装了5台继电器缸间气缸。这些措施在不改变继电器形状且不超过管道允许的顶部力的情况下，增加了储备顶部力系数，从而确保了顶进过程的安全性。同时，这些措施也有效降低了中继间设备的负荷，延长了设备的使用寿命。此次工程中继间安装位置依据如表3所示。

表3 中继间安装位置依据

管道内径	中继间油缸数量	主顶油缸顶力		额定顶力	其他 31.5MP油泵
		第一中继间（60%）	第二中继间（80%）
2000mm	18个	6600KN	8800KN	11000KN	500KN油缸

（六）穿墙顶进

机头穿墙施工需确保匀速、连续，避免土体长期暴露。穿墙前需向土体灌注一定的混凝土来增加土层的稳定性，避免穿墙过大而出现土壤渗水。打开封闭板壁时需主要及时止水，提高穿墙质量。顶进施工是一种常用的施工方法，手挖法是其中之一。在施工前，需要对井底进行合理的调节，确保井底落差在0.5米以上。这个落差可以保证顶管施工时的稳定性和安全性。同时，完成地下水水位调整之后需要及时做好防水处理，以免地下水渗入顶管而影响施工效果。防水处理是顶管施工中的重要环节，需要使用专业的防水材料和工艺，以确保顶管内部的干燥和施工的顺利进行。手挖法虽然是一种传统的施工方法，但在顶进施工中仍然具有广泛的应用。在施工顶部工具与土层接触之后，需要有条不紊地按照从上到下的顺序进行分层开挖。当开挖深度达到约40cm时，应立即停止进一步的挖掘。在顶进施工的过程中，必须严格遵循先挖后顶的原则，以确保施工的顺利进行。切忌在管段以下的位置进行开挖施工，以免产生不良的影响和安全隐患。

三、结束语

综述可知，在市政给排水工程施工过程中，管线施工是较为重要的内容，而顶管技术的应用有着较为明显的优势，在减少施工量、保护环境，节约施工成本等方面都发挥着显著作用。相关施工单位需重视加强对顶管技术的应用分析，把握顶管技术施工要点，结合实际情况，落实相应的质量管控措施，确保市政给排水工程施工的较高质量，提高工程的建设效益。

参考文献：

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[4]杨龙.顶管技术在市政给排水施工中的有效应用[J].微计算机信息, 2022(012):000.