市政给排水施工中长距离顶管施工技术

陈易

（湖北理工学院 湖北黄石 435003）

引言

顶管技术作为一种新的施工方法，在市政给排水施工项目中不仅仅适用于管线的铺设，还可以用于市政地下管廊施工项目的施工。特别是对于某特殊施工段和特殊管线的施工方面，顶管技术的引进有效避免了土体的扰动、上部结构的影响等问题[1]。比如给排水管线需要穿越城市商业街、闹市区等场所时，需要通过长距离顶管施工技术来实现[2]。本文基于实际市政管线施工项目对长距离顶管施工进行分析。

1 工程概况

该工程位于某市市区，主要建设目的是为城市污水、雨水的分流，该排水工程主要包括雨水的处理体系和城市污水处理体系。该排水工程项目的污水管道由游部分接入到第一标段的终位置，下游部分接入总体规划的污水排水管网。该项目的明挖段主要设置在行人和自行车道部分，对于，明挖段设于非机动车道下，对于埋深超过5m和闹市区域的管线选用顶管施工方式进行管道安装。考虑到该项目的特殊情况，并结合经济性和周围建筑安全性方面的要求，选用顶管方式作业较为科学合理。

2 泥水平衡顶管施工介绍

2.1 施工前准备

（1）在实施顶管作业之前，要根据项目施工需要配置好电、水、照明和排水等线路和资源，为顶管施工的顺利实施提供保障。该项目的配电变压器配电功率为200kW，现场用水选用地下水源，施工用电每台套采用200kW的发电机组。施工用水就近取水，同时对整体施工平面布置时，要考虑到设备占用作业空间对施工效率的影响，保证现场设备占用空间保持在46×56的带下，同时对施工现场整体进行封闭管理。

（2）施工用到的材料、机械设备和专业技术管理人员要配置齐全，给项目提供保障。此外，对于该项目所用到的管线要配备足够，该项目备用管线和接头长度预留量达到35m。

（3）对于顶管管线的定位和井上，井下测控网的构建，通过经纬仪和全站仪完成，并要求对关键控制点进行技术复核。

2.2 井下准备工作和井内布置

对于管线工作井内部的布置主要包括后靠背设备、顶管导轨、油泵和钢梯等。顶管基座选用Q235B级钢制作，其安装位置根据排水管线的设计轴线进行定位，管线安装过程中根据测量放样的基准线进行安装和固定。对于顶管设备的基座要根据顶管的设计轴线进行配置，保证整体稳定，在实施作业前要进行试验，保证基座不会出现较大变形和失稳的问题。

2.3 管线运输

根据项目的需要，通过科学的安排厂家、车辆进行管线运输，并及时完成管线的吊装和井下的装配。

2.4 管线顶进施工

该项目所使用的顶管管节均为厂家提供的成品钢管，对原材运输到现场之后首先对管线进行原材取样、连接见证取样，并送检保证管线强度和连接节点满足要求。掘进所用的设备机头进洞后需要对其方位、顶进支撑等进行检测，合格后方可实施顶进。在顶进过程中，顶进设备需要和前节通过拉杆管牢固相连，避免出现顶进阻力过大造成的滑移和下沉问题。该过程主要是对顶进的方向、位置和偏差等因素进行控制。

3 顶管施工遇到的问题

3.1 土体变形与破坏问题

该项目顶管法施工过程中，造成了大量的土体的隆起和破坏问题，其主要原因在于顶进过程中土体的挤压，造成了原来处于平衡态的土体在受到剪切、扭曲等作用，出现了应力不平衡状态，当应力超出土体承载力极限时就会出现土体的破坏问题。

3.2 周围土体环境破坏

因为整个施工过程中很容易出现超挖、方位纠编等问题，同时在顶进过程中顶管对周边土体的作用力较大，这些原因都会对周围土体的受力环境发生改变，并造成土体的移动、变形等问题该项目施工过程作业端部基坑的开挖、降水作业的实施、中间调整方位等，均一定程度造成了周围土体环境的破坏。

4 控制措施

为减少该项目施工过程中出现的路面坍塌、建筑地基开裂、地下既有管线破坏等问题的出现，本节重点对控制措施进行探讨。

4.1 管线顶进与地面形变控制

通过顶管过程中造成地层变形的主要原因分析可知，顶管端头部分的地层损失很容易造成周围土体的变形和沉陷问题，同时，管道在顶进过程中跟土体的摩擦作用也会造成地层的扰动。所以在进行顶管施工作业前，要参考地址勘察报告对不同土质和覆土深度的土层进行控制，同时通过实体土样试验，保证所使用的泥水能够土压形成平衡。对于坡度的平稳要求，可以通过偏差控制来减轻对土体的扰动作用。此外，还应该科学地控制顶管的速度，来保证排泥量与地层变形在可控范围内。此外，通过科学地控制注浆压力和注浆量，来保证地层变形的可控性。

4.2 顶管进接收

4.2.1 顶管机进洞前洞口土体加固

根据实际顶管施工的推进状况，对进洞前的洞口部分土体进行加固处理，避免出现水泥进入接收井部分。项目施工过程中，要及时对进洞前部分的土体进行灌浆加固，防止土体质量差造成泥土涌入井洞问题的出现，保证施工的顺利实施。

4.2.2 顶管过程中设备状态复核测量

对于设备顶进作业过程中管线的方位和进程进行测量是保证顶管施工能够达到设计要求的重要步骤。特别是对初始顶进桩头的检测、出洞和进洞的过程检测，均需要按照设计要求进行，同时通过过程中和接收进洞的前的测量，均为保证整个项目施工精度的重要措施。

4.2.3 沉井护壁的砌筑

为保证顶管施工的井洞的周边土体环境的稳定，在开凿沉井之前，可以采取护壁的方式，保证稳定性。对于存在沙涌等不良地质的土体，需要通过边凿边砌筑砖墙对井洞进行支挡。

4.2.4 顶管机进的接收

对于接收井洞门的破坏后掘进施工过程，要注意速度控制，保证顶管的连续进行，尽量减少出洞时间差，进而减少水土通过缝隙流失。当整体进洞之后，要及时地处理好分离和接头处理作业，保证施工符合要求。

4.3 复杂地质条件下顶管喷浆处理

对于地质条件较差的项目比如中粉质液化土等摩阻力较大的土体，在顶进施工中会出现阻力较大问题，对于此类问题可以通过配置大回转半径的机头刀盘，减小施工过程的摩阻力，进而降低对周围土体的扰动作用[3]。

5 结论

顶管施工时现代给排水工程暗挖施工的先进技术措施，本文通过实体工程项目在进行顶管施工中遇到的土体扰动、周围土体环境影响等问题进行了探讨，并指出了具体问题的应对措施。希望本文对给排水施工中长距离顶管施工技术的探讨能够为实际项目中问题的处理提供指导。

[1]马保松.非开挖工程学[M].北京：人民交通出版社，2012.

[2]钟俊彬，王作民，曹玉萍.汕头第二过海水管工程顶管穿越障碍物技术[J].岩土工程技术，2016，23（6）：321～323.

[3]孙博.复杂地质条件下大管径长距离顶管工程综合研究[D].西安建筑科技大学，2016.