市政工程建设中顶管工程技术的应用

摘要：在我国进入21世纪快速发展的新时期，如今我国社会经济飞速发展，市政工程的建设对城市公共服务功能的实施有重要意义。在市政工程的建设过程中，地下管网建设水平至关重要，需要在满足市政工程功能需求的同时降低对其他城市系统的影响。顶管施工技术则是一种十分适合市政工程地下施工的技术，具有污染小、成本低等特点。为了进一步提高当代城市建设水平，需要对顶管施工技术的应用进行深入研究。

关键词：顶管施工;市政工程;顶进施工

引言

随着国家对城市化发展的重视，市政建设的质量尤为受到關注。但经常发现个别城市在阴雨天气下，许多区域会受到水漫，虽然其中一部分的原因是因为这些区域所处地理位置的海拔较低易积水，但是也离不开给排水建设质量的影响。在给排水工程施工过程中，需要进行管道的建设，这就需要运用到顶管施工技术，顶管施工技术运用到给排水施工过程中，能减少施工过程中产生的噪声，以减少产生的污染，这也符合“绿色建筑”的理念，而且能在一定的程度上，提升了工程建设的质量及效率，为建筑行业的发展提供了技术支持。

一、顶管施工技术的发展

顶管法首先被研究应用于实际工程中起源于美国，时间发生在1896年，美国铁路铺设过程中采用了该种施工方案，之后该施工方案受到了广泛的关注。20世纪30年代，越来越多的国家开始研究顶管法施工，其中里程碑事件是1982年的英国，将直径1524mm的混凝土管顶进了49m，用了9.5h，该记录打破了当时的世界记录。该工程的成功促使欧洲各国开始重视以及研究顶管技术。之后日本在二战结束也开始使用顶管法施工。该技术工艺在被大量应用后，很多国家开始着重进行理论研究，其中日本主要针对小管径技术进行探究，取得了实质性的进展后，又开始研究长距离的顶管法施工。各国在基于自身市政建设过程中使用的材料进行不断优化顶管法，例如一些发达国家使用带橡胶密封环的混凝土管道，实现了顶管法施工的提升，同时促进了城市的可持续发展。国内关于顶管法技术研究滞后于国外，起初于1953年，在北京首先采用该技术，之后1956年，上海开始进行试验研究，采用手掘式顶管机。之后先进企业进一步研究，将直径为2m的钢筋混凝土管道的顶进距离达到120m，然后又对不同口径、不同类型的顶管进行实验研究，其中研究最多的当属土压型，但是当时的研究重于实践使用，理论知识较少，因此在施工时，只能针对某些具体情况进行施工，不能根据实地情况进行设置施工条件。1967年的上海一家公司，开发了一种无须人进入管道即可进行施工的小直径遥控土压式机械顶管机，该机生产后被应用于隧道、高速公路以及下穿铁路当中，其累计顶进长度在1969年已经超过400m。1978年，一种名叫挤压型顶管被开发应用于淤泥土等不良地质条件，随着顶管技术的不断更新以及进步，从最初的应用于给排水工程到电力电缆的施工，该法的发展得到了大力的推广使用。

二、顶管施工要点

（一）施工前期的准备工作

任何建筑工程都需要前期的准备工作，对于市政给排水工程也是一样。“三通一平”是施工现场的地面准备工作，在完成了该准备后，就需要对施工现场进行场地的布置，其中的内容包括对建筑材料放置场地的选择、建筑机械放置地点的布控、管道材料的购买及放置、膨润土放置、搅拌系统、浇筑系统地、弃土场等，对工作井内布置的设计（如对于后靠墙、导轨、主顶油缸、顶铁等井内设施的布置），以及对于爬梯位置的设计，确保施工人员顺利进出，确保施工安全。为进一步确保施工的安全，还需对工作井的后靠土体及井的出口处进行加固，如使用高压旋喷桩进行对工作井周围进行加固，用具有压实的机械对工作井洞口周围进行加固，同时还需在洞口建设止水装置。对施工人员进行安全技能知识的培训，增强施工人员的安全意识，对使用的机械进行全面的性能检查，在工作井底部建立安全防护措施。

（二）顶管出洞

准备工作完成、设备到位之后，顶进施工正式开始。施工过程中，需要考虑对积水流入工作井的情况进行避免，比较合适的方法是在工作井内部预留洞口，而整个内部空间要做好密封，以此形成可靠的内套环结构，该结构中还需要针对性进行防水处理。然后将内套环结构固定于预埋钢管上，确保两者紧密贴合。

（三）安装作业

首先安装顶进装置。在一定程度上，顶进装置以液压、传力这两部分装置为主。设备布设合理与否对顶进作业效果影响较大。故安装作业前期，需开展液压装置单体实验操作，细致检查该液压装置内所有零件是否处于正常工作状态。待液压装置完成安装后，及时实施检查调试工作，以保证其维持正常稳定的工作状态;其次安装压浆装置。压浆装置需特别注意到工作井周边实施组织安装作业，为后续施工作业提供便利。压浆装置其内部有螺杆泵1台、泥浆泵2台、沉淀池和过滤池各1台，一般配有2寸的白铁管连接沉淀池内螺杆泵和顶进中的管节压浆管;最后安装基坑导轨。该工程项目顶管的顶进导轨，选用25B型号双拼槽钢经焊接加工而成，在焊接坑处断开导轨，在内衬墙位置将延伸导轨安置好。

（四）顶进方法

顶进方法直接影响施工的成败，在进行顶进方法选择的时候，要先了解项目的情况，项目所处地质条件，以及周边的环境，其次根据技术的角度，泥水式顶管机施工的时候选用直径较小的管道;如果地下水位低且土壤层相对稳定，则可采用手工掘进的顶管，地下水位较大且土壤层强度较低，宜采用掘进法施工;对于地质存在碎片的情况，则适用于手动式上管。当在粘性土层控制地面沉降时，采用土压平衡顶管法;烁石土壤层要采用带有支撑功能的工具管;在淤泥层中需要提升地面的情况，采用的是泥水平衡式顶管或者是泥土式土压平衡;当顶管所处位置的正上方具有较厚的土壤层时，则采用挤压或者网状顶管。根据确定的技术方案，综合考虑管材以及人工费用确定最经济的方案。最后一定要考虑安全因素，切不可因进度或者是赶工程进度而发生伤亡事件。

（五）管线顶进与地面形变控制

因为顶管端头位置地层损失极易致使周边土体发生变形或沉陷，并且在顶进管道过程中，和土体间形成的摩擦亦会引发地层扰动情况，所以在进行顶管作业前，工作人员需按照地质勘测报告来强化控制覆土深度，同时要开展土样试验，确保土压平衡。不仅如此，还需要严格控制顶管速度，保证地层形变及排泥量在可控制范围中。此外，工作人员还要控制注浆数量与压力，确保能有效控制地层变形。

结语

综合来讲，随着如今各个城市建设工作不断开展，大量地下管道工程的建设需要采用更为先进的施工技术。而顶管施工技术作为一种可以避免大量开挖土方、影响城市环境的技术，在市政工程的建设中有很高的应用价值。施工单位需要深入研究顶管施工技术的相关原理和要点，在做好施工现场地质结构、地下设施勘察的基础上，做好顶管施工方案的设计，选用技术先进、安全可靠的设备。施工中做好施工质量检查和现场通风，确保顶管施工达到设计要求。

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作者简介：

史臣娟，青海建丰建设工程有限公司。