顶管工艺在市政给水管道施工中的应用技术探究

李广峰

（山西太水市政工程有限公司 山西省 太原市 030002）

顶管工艺属于非开挖施工方法，在市政给水施工中应用这种顶管工艺，可以有效解决施工中给建筑物造成的破坏以及施工导致的道路交通堵塞，可以有效稳定工程施工所在地的土层，同时保护城市环境。对市政给水工程进行施工的时候，因为给水管道必须通过交通比较繁忙，并且人口非常密集的区域，同时会对很多地面建筑产生一定的影响，所以，为了避免给水工程建设给人们的正常生活带来影响，就必须在给水管道施工中广泛应用顶管工艺。

1 顶管工艺施工概述

所谓顶管施工，就是利用顶进设备制造推理，让管道可以克服和周围土层之间的摩擦力，同时把管道依据设计坡度顶到土层里面，完成管道埋设工作[1]。进行顶管施工的时候，必须利用中继间、主顶油缸以及管道间等推力，将工具管或施工掘进机往工作坑里面穿过土层推进相应的接受坑里面吊起，然后在这两坑间把给水管道埋设好。顶管施工属于盾构施工后发展出来的地下管道施工技术，采用这种方法敷设管道的时候，不用开挖面层就可以顺利穿越建筑、道路以及铁路和河流，有效完成管线敷设施工。

2 采用顶管施工工艺对市政给水管道进行施工时需要注意的事项

2.1 进行地质勘查，确保施工中土层稳定性

我国很多城市都紧挨河流，就算是不在河边建设的城市也和水系之间的距离不大，所以对市政给水工程来说，地质以及水文条件顺着管线会发生非常大的改变，顶管施工前，必须首先进行地质勘查，保证顶管施工不会使得土层发生非常大的变化而损坏建筑以及道路等。如果是在顶管施工中有可能产生问题的地区，应该进行加固处理，避免顶管施工使得地表下沉非常大，引发地面沉陷以及地面开裂等问题[2]。

2.2 做好检测工作，确保施工安全

一般顶管施工过程中都会穿过淤泥层，而该层里面的腐烂物质会放出大量有毒气体，若这些气体在施工过程中扩散到空气里面，就会损害施工人员的健康，情况严重的时候甚至会危及到其生命，所以施工中一定要做好检测工作，同时及时通风。

2.3 进行地面勘察，防止工程施工破坏其他管线

现阶段，顶管设备能够勘察施工线路中有没有障碍物，可是为了确保顶管施工不会伤害天然气、通讯以及电力等管线，就应该进行地面勘察。地面勘察可以准确预测施工线路上存在的管线种类，同时在施工中尽量避让别的管线，确保顶管施工不会给人们的正常生活造成影响[3]。

2.4 按照工程地质和具体需求计算顶进推力，同时合理设计施工中继间

确保顶管施工顺利进行的前提就是计算出具体顶进推力，实际施工中应该按照工程地质和具体需求计算顶进推力，同时合理选择油缸种类以及中继站的具体分布，此外，还应该设计好施工中的工作井，同时依据计算得出的最大定理加固工作井，确保顶管施工可以顺利安全的进行。

3 分析顶管工艺在市政给水管道施工中的应用技术

3.1 选择顶进管和顶进设备

想要让顶进管可以更好应对地质环境的腐蚀，通常将钢筋混凝土管当做工具管，对顶进管进行设计制造的时候，必须进行应力验算以及配筋，确保顶进管所具有的强度以及韧性和工程具体设计要求相符。然后确定顶进管具体直径以及长度，通常应该首先按照工程具体需求确定其内径，然后综合考虑顶进管具体受力状况以及钢筋混凝土管韧性确定顶进管外径，通常其管径应该超过500mm，这样便于工人在顶管上进行作业。同时从理论上来说，顶进管长度应该越长越好，可是如果太长，在施工中出现路线偏移情况就很难恢复。此外，如果长度变长，回填、挖坑以及支护施工的成本投入也会增加，所以应该合理选择顶进管长度。

施工中采用的顶进设备主要有运土设备、千斤顶以及高压油泵等，应该依据工程具体需求以及顶进管规格合理选择设备规格以及所用的设备数量[4]。

3.2 顶管施工具体准备工作

进行顶管施工前，需要做的准备工作有：布设弃土坑、自动控制室、管片堆场、料具间以及注水系统、拌浆棚和起重设备等。应该加固顶管进出洞位置和后靠土体，对后靠土体和进出洞区域采取高压旋喷桩加固技术，保证顶管机可以安全出洞。同时应该对工作井设置洞口止水装置，避免顶进管机进出相应的预留洞口使得泥水损失，并且要保持顶进中出现的触变泥浆。

3.3 对顶管井进行设计

有两种顶管井：①工作井：②接收井，而顶管结构有很多中，通常使用的是钢筋混凝土结构。其中工作井的结构一般是单孔井以及单排孔井，单孔井形状有矩形、圆形以及方形，而单排孔井大部分都是矩形，圆形受力性能最高，最低的是矩形。

3.4 分析顶管工艺具体施工流程

（1）进行穿墙施工：所谓穿墙，就是打开墙闷板，同时把工具管顶出井外，设置止水装置的过程[5]。采用的施工技术主要有：①在穿墙管里面填夯压非常密实的纸筋粘土，也可以填强度不高的水泥粘土拌和土，达到临时阻水挡土目的；②想要保证穿墙孔外侧土体基本稳定，同时具有足够强度，采用工作井工具管进行穿墙前，需要注浆固结穿墙管外侧；③实际穿墙前需要分析可能产生的问题，同时制定有效处理措施；④当闷板开启后，应该将工具管快速推到里面，并且做好穿墙止水工作。

（2）顶管出洞，所谓顶管出洞，是指使顶管机以及第一节管子从相应的工作井里面破出洞口，然后进入土里面，顶管出洞过程中，施工人员应该特别注意防止出现安全事故，同时注意管子不要由于受力过大产生问题。想要确保管子出洞不发生问题，就应该采用工具管来进行处理，同时为了保证出洞安全，应该采取注浆加固技术改良顶进工作井以及接收工作井外侧土体。

注浆减阻：想要降低管材和土壤之间产生的摩阻力，就应该通过注浆工艺增加顶距，进行注浆减阻施工的时候，采用的施工材料主要为水以及膨润土，混合水以及膨润土能够得到一层润滑层，从而有效降低管外壳与土壤产生的摩阻力，增加管子推进距离，该泥浆凝结之后具有一定的稳定性能，从而保护管壁。想要得到更理想的减阻效果，还可以在制浆时添加适当缓凝剂、纯碱以及CMC 等。

（3）进行顶进纠偏，如果顶管位置发生偏移，就会使得管子不可以合拢，这时就应该进行纠偏。常用纠偏方法有：千斤顶纠偏、超挖纠偏以及顶木纠偏。当偏差是1～2cm 的时候，应该采取超挖纠偏方法，就是通过偏向反侧超挖产生阻力让管子恢复原位。如果偏差超过2cm，就应该采用顶木纠偏方法，就是通过圆木或方木一端将管子偏向反侧顶住，另一端斜撑于已经垫有钢板的管前土层上。千斤顶纠偏和顶木纠偏基本一样，就是把小型千斤顶置于顶木上强行校正偏移。

4 结束语

顶管工艺在市政给水管道建设中的具体应用技术可以对工程建设质量产生直接的影响，想要确保其施工质量，就需要在实际施工中合理应用顶管施工技术。市政给水工程属于一项非常重要的关乎民生的工程，而顶管技术的应用可以显著减少管道施工给城市造成的影响，所以，该技术的实际应用价值以及应用前景非常广阔。

[1]袁鹏.简析顶管技术在市政给水管道施工中的实践[J].房地产导刊，2014（34）：123.

[2]郭伟，陈波，吴纪东，等.大口径钢筋混凝土排水管道施工新工艺——半开槽顶管施工技术介绍[J].给水排水，2012，38（12）：100～103.

[3]丁丰.非开挖技术在城市给水管道施工中的应用及意义[J].科技创新与应用，2015（7）：105.

[4]赵连成.大口径污水管道长距离顶管穿越道路工程的施工[J].中国给水排水，2011，27（4）：105～108.

[5]陆纳新，牛博骞.无锡市锡澄供水工程取水管道施工技术介绍[J].给水排水，2012，38（8）：107～112.