顶管施工技术在市政工程中的运用策略

【摘要】市政工程在城市基础设施建设过程中占据着不可替代的地位，以往情况下在开展市政工程管道施工时，通常需要对地面进行开挖，由于施工周期较长，不仅会影响到城市交通运输情况，还有可能引发一系列环境污染问题。顶管施工技术作为一种非开挖施工技术，该技术运用时不需对地面进行大面积开挖，在覆土较深且管径较大的市政管道施工中作用价值尤为明显，基于此，本文将结合实例对市政工程中顶管施工技术的运用展开详细论述。

【关键词】市政工程;顶管施工技术;运用;分析           【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.34.091

1、前言

城市地下管网是基础设施建设的一部分，如雨污水管网、通信系统、自来水供水以及电力管线等均需布置在地下管网中。传统模式下在对地下管网进行施工时，往往采取挖槽埋管的方式，不仅工程量大还会影响地面交通，环境污染，对居民的生活带来诸多不便。顶管施工技术则可以很好的避免上述问题，施工时不需大面积开挖，且施工过程不会对地面设施造成影响，污染小，在市政工程中应用价值明显。

2、工程概况

某城市新建道路全长为1145米，为城市病次干道等级，道路红线24米。根据当地城市道路规划方案、道路周边地形及竖向设计方案，设计将该道路西侧的污水管由西向东接入概念道路东侧的污水管中。污水管道管径为DN1000，为III级混凝土管，经多方研究决定，在W9-W16段采取顶管施工工艺。顶管施工部分参数如下：顶管施工总长度为314m，管径1000mm，混凝土强度为C50，抗渗等级P8，坡度为0.001，管节2.0m，管底标高为58.12-57.64;顶管施工过程中设置3座工作井，工作井内直径为3.70m，井壁厚度55cm-65cm，为钢筋混凝土结构，混凝土强度等级为C30;设置4座接收井，接收井内直径为2.00m，井壁厚度35cm-45cm，为钢筋混凝土结构，混凝土强度等级为C30。顶管施工部分采取泥水平衡顶管挖进机械施工，根据新建道路地质勘查报告，顶管施工沿线的粘土层和地下水对钢筋及混凝土材料均具有较小的腐蚀性。

3、市政工程中顶管施工技术的应用浅析

3.1施工准备

3.1.1人员、物资、机械设备准备

根据施工设计方案对施工人员妥善安排，同时安排专人对物资及机械进行核查，确保满足施工需求。

3.1.2技术准备

组织施工人员对施工图纸相关内容进行熟悉，明确案例工程施工规范及质量要求、技术要求。针对现场施工人员全面开展技术交底和施工安全交底[1]。

3.1.3现场准备

首先，根据施工平面图要求设置测量点并构建测量控制网点。其次，结合案例工程施工现场实际情况，现场没有进出施工现场的道路，为便于运输，将案例工程红线范围内道路作为施工便道，清理道路表面后，分层填筑碎石土并碾压。再次，确定现场水电供给方案：结合案例工程实际情况，案例工程用水沟通当地居民及供水部门接入，利用φ100管道引入施工现场[2]。在顶管施工现场架设120kw变压器，线路根据施工线路架空布设，并在各施工段制定接口。同时投入2台10kw发电机避免突然停电。此外，临时设施准备：由于施工现场面积狭小，兴建施工项目部及员工宿舍难度较大，因此在施工附近租赁房屋解决临时设施问题。最后，本工程所用混凝土通过混凝土站制备运输至施工现场。

3.2顶管井开挖及井壁施工

土方開挖前，测量人员根据设计图纸测放桩位并校核，确认无误后开挖土方，先由挖土机进行挖掘，挖至一定深度后，预定一定土方由人工开挖，避免机械开挖扰动基底土层，由中间向两侧开挖。开挖的同时对开挖尺寸和土质进行动态检验，若发现地质情况与勘察结果不符，应及时反馈[3]。随后对孔径和孔中心进行检查。施工过程每灌注三节井壁，就检验一次桩垂直度和桩中心位置。

支设井壁模板：案例工程井壁施工所采用模板为钢模板，根据井内径进行分块拼装，安装前先均匀涂抹一层脱模剂，并利用U形卡扣进行固定。为给拆模工序提供便利，在模板拼装时预留一道接缝并将φ48mm钢管夹入其中。在顶管井每节井壁上预留出φ100mm的泄水孔，便于向坑内排水。

浇筑井壁混凝土：浇筑井壁混凝土为C30商品混凝土，护壁上部厚度和下部厚度分别为65cm和55cm。利用吊桶下方混凝土，为避免模板出现侧移情况，混凝土浇筑采取对称浇筑方法，浇筑后为提升混凝土密实性，做好振捣工作，严格把控振捣工序，利用插入式振捣器以此振捣，在振捣上层混凝土时，为将两层混凝土间接缝消除，振捣棒应至少插入下层混凝土5cm，遵循快插慢拔的原则，做好不过振、不漏振，直到混凝土表面无气泡泛出为宜[4]。

拆除井壁模板：井壁混凝土浇筑后，做好浇水保温养护工作，避免出现混凝土结构裂缝。待终凝至少8h后对混凝土强度进行检测，强度大于1MPa方能拆除模板。先将模板拆除再拆模板，拆模后做好模板清洁工作。

排水施工：为避免施工时地表雨水对基坑进行冲刷而导致塌方，在开挖基坑前在基坑四周设置排水沟和集水井，经沉淀处理后将地表水向地下管道排出。同时在井底设置集水坑和抽水设备，避免侵蚀井底[5]。

工作井底施工：待井壁施工高度达到设计标准后，对井底松散土质进行清理，向工作井浇筑厚度为1.3m的C30混凝土，向接收井浇筑0.9m厚的C30混凝土，起到封底效果。

3.3顶管施工

3.3.1顶力计算

根据施工现场实际情况，在W12-W14段的顶距和埋深最大。经计算，案例工程总顶进阻力为1668.61KN，符合设计文件中要求的顶进管径为1000mm，顶力应在2800KN以下的要求，由此，后背墙所提供的支撑力能够满足顶管施工要求。

3.3.2顶进

通过利用起重设备吊装管节，第一节管作为工具管放置在导轨上后，对管中心及管底高程进行测量，确保一致后方能进行顶进施工。经检查，各管节拼装完毕后，先进行试顶进，确保所有机械设备均能够正常运转后再进行正常顶进工作[6]。借助于千斤顶为管道前进提供推力。在顶进过程中，土体被机头的刀盘切削后，切掉的土体进入到泥土仓中，通过刀盘的搅拌与进浆管输送的清泥浆混合为浓泥浆，再经过排泥管道将泥浆排出。随着管道逐步顶进，直至到达接收井，完成案例工程管道顶进施工。

3.3.3顶进纠偏

管道顶进过程中，需密切关注并监测管道轴线，确保其与设计轴线间不存在误差。若二者存在偏差，轻则导致管道弯曲，管道接口处出现严重损坏，甚至会出现较为严重的渗漏问题。结合笔者以往工作实践，之所以在顶管施工中会出现管线偏移，原因可总结为以下几点：其一，地下土层结构不均匀，导致顶进过程中阻力经常发生变化，导致顶进管受力不均匀进而出现管线偏移。其二，顶进工具方面原因。工具自身存在一定压力差，导致在施工时顶进工作不同步，产生管线偏移问题[7]。所以，在案例工程施工过程中，安全專人定期检测顶进的轴线，确保顶进工序无偏差，在各个顶进阶段分别测量并复测一次轴线偏差。同时为避免出现顶进时的轴线偏差，还选用了精度较高的顶进设备，确保顶进施工质量。

3.3.4出洞

管道顶进穿墙工作完成后，根据规范标准要求，进入到顶管出洞施工工序中。在市政工程顶管施工作业中，出洞施工是较为关键的。结合案例实际情况，污水管道施工中，施工人员将事先准备好的钢板桩在砖封门前铺好，从而提升顶管施工效率和施工安全性，将塌方风险降至最低，确保顶管顺利出洞。同时，在顶管机出洞前，施工人员需将砖封门拆除。推进顶管机向着钢封门前进，在二者间距离达到100mm时，将事先安装的钢板桩全部拆除掉，由一侧向另一侧有序出洞，确保水分不会渗入，将洞口处止水环的作用充分发挥出来。

3.3.5泥浆减阻施工

泥浆减阻施工就是在顶进过程中，在管道和地层间注入减阻的浆液，起到润滑保护的作用。案例工程顶管施工距离为314米，为保证整个施工过程稳定注浆，每隔一段距离增设压浆泵，加大注浆压力。注浆构成中，严格把控注浆压力、泥浆黏度和注浆量，确保泥浆能够在管道外壁均匀分布。顶进过程和注浆过程应同步，遵循随顶进随注浆，先注浆后顶进的原则，管壁外层形成泥浆层，减轻顶进阻力[8]。并且应当注意，在整个顶管施工过程中，注浆工序不可突然中断，如果因为不可避免因素需暂停注浆，应先停止顶进后中止注浆。

3.3.6验收

案例工程在顶管施工结束后，通过闭水试验监测管道是否存在渗水、漏水问题，确保施工成果符合设计要求。若通过闭水试验发现管理存在渗漏水现象，则应及时查找渗漏位置进行处理。处理后再次进行闭水试验，验收合格后进行污水管道的连接、回填，恢复道路。

结语：

综上所述，市政工程建设为城市基础设施建设及发展规划做出了巨大贡献，其中顶管施工技术所发挥的作用不可忽视，特别是针对覆土较深且管径较大的市政管道工程，通过顶管施工不管是在技术性、经济性还是城市影响等方面均具有明显优势。因此，本文结合笔者实践案例，对顶管施工技术要点提出几点个人见解，期望对于同行业人员有移动借鉴价值。

参考文献：

[1]赵明.关于市政给排水工程中的长距离顶管施工技术的应用分析[J].居业，2021（2）：111-112.

[2]张素玲.市政泵站工程中顶管施工技术分析[J].工程技术研究，2021，6（7）：141-142.

[3]吴妨.关于市政工程顶管施工技术的探究[J].建材发展导向（上），2021，19（5）：280-281.

[4]冉登锋.市政工程中电力管沟顶管施工技术分析[J].砖瓦，2021（4）：171-172.

[5]刘金光.刍议顶管技术在市政工程管道施工中的应用[J].砖瓦世界，2021（8）：76.

[6]杨伟.市政道路排水工程中污水管顶管施工技术的应用[J].建筑·建材·装饰，2021（16）：72-73，82.

[7]苏玲.市政雨污分流工程中的顶管施工技术分析[J].居业，2021（8）：73-74.

[8]陈光辉.顶管施工技术在市政给排水工程中的运用[J].工程技术研究，2021，6（12）：118-119.

作者简介：

黄志东 1983年07月出生，男，汉族，湖南省郴州市宜章县，本科学历，从事工作方向：市政工程施工组织与预算的编制，现职称：工程师。