给排水长距离管道的顶管施工技术分析

王晶

摘要：顶管施工技术是指非开挖露面情况下以地下管道顶进的方法完成铺设作业，长距离顶管施工多用于城市市政给排水管道工程，是当前市政基础设施建设中的常用施工手段。当前，我国城市建设中开发地下空间的进程日渐完善，施工过程中对城市的宜居指数、文化文脉、环境保护等公共利益更加重视，因此进行给排水长距离管道地下工程大量运用顶管施工技术，要求也越来越高。

关键词：给排水;长距离管道;顶管施工技术;

我国城市市政工程建设规模日益扩大，开始应用一系列保护城市市容市貌、污染低、对公共利益影响较小的先进施工技术。其中给排水长距离施工工程的顶管施工技术具有多重环保生态效益，施工工艺成熟、质量高，给排水效率也高，因此，对给排水长距离管道顶管施工技术的施工措施进行分析研究，很有必要。

1 给排水长距离管道顶管施工技术的概述

1.1 综述

顶管技术并非真正意义的不开挖，在其施工过程中仍需要对工作井与接收井位置进行开挖处理，使用土压平衡顶管机为主要设备，在工作井中通过油缸加压推进顶管机前进，推进施工管道的开挖作业。顶管技术与传统的管线铺设工程相比有着巨大的革新性，无须挖开路面施工，减少对环境的污染和道路的堵塞，其主要应用于市政给排水管道工程建设，具备一系列积极的经济效益和社会效益。

1.2 给排水长距离管道顶管施工技术基本特点

在城市基础建设工程中，最常见的就是给排水长距离管道工程，顶管技术常常应用于其中，有如下技术特点：（1）路面的非开挖，使用顶管技术减少了开挖城市路面的施工工序，在地下空间进行施工、维护作业，不影响城市道路的正常交通，避免挤占城市交通空间;（2）穿越地形的特殊性，例如，市政给排水管线工程中遇到需穿越河流、铁路、大型建筑物等自然障碍等，无法从表面上开挖，应用顶管技术能够解决此类问题;（3）节约成本，顶管施工技术为施工单位节约了征地费、拆迁费、土石方工程费用等大量资金，与传统施工技术相比，经济性更为优越;（4）工期较短，给排水长距离管道通常工程规模较大，采用传统工艺土石方量较大，施工周期较长，而采用顶管施工能够大大缩短工期;（5）技术专业性高，城市不同路况、环境下的具体施工要求不同，因此，对勘察人员、设计人员、技术人员、施工人员、监理人员的综合素质要求要较高，根据具体施工现场要求选择合适的施工技术也很重要，要对多种技术的应用及利弊端都有专业性的了解。除此之外，給排水长距离管道顶管施工技术还具有降低城市噪音、减少粉尘排放、降低环境破坏、保护地质土层等一系列社会效益。

1.3 给排水长距离管道顶管施工技术应用范围

给排水长距离管道顶管施工技术应用范围主要是根据穿越地形分类，主要有：（1）成熟的城市空间，例如，核心商业区、大型在建工程等，这些城市空间交通组织复杂，不利于挖沟开槽进行埋管施工;（2）城市文脉遗址，例如，故宫、颐和园这样的大型文脉古迹遗址，有给排水的现代化需求，但面临着大型开挖破坏建筑结构的风险;（3）交通枢纽及干线，例如，重要的城市交通干道、铁路及立交桥梁、河流等，这些地段不具备挖沟开槽的条件;（4）老城区改造工程，老城区人口密集，交通需求量大，而且对管线改造需求更大于新设，因此，长距离顶管技术不仅应用于施工工程，进行维修替换时也要使用。

2 给排水长距离管道顶管施工技术的影响因素

2.1 管体材料

给排水管道长距离顶管施工技术质量，与管体材料选择有很大关系。最理想的管体材料是钢制管体，也有一些其他材料管体。当前，我国对顶管管体材料的相关规范中缺乏明确标准，材料选择也能为顶管距离、压力技术、施工方法等方面造成一定的不确定性。

2.2 内推力

长距离给排水管网的内推力是一项复杂的计算工作，除了计算地下原有管道的干扰因素以外，也要考虑管道内部水压问题。长距离管道内部的水压通常较大，会给管道的稳定性、位移情况等带来较强的施工干扰因素。

2.3 管道位移情况

顶管施工的过程中，需要确保动力的持续性及稳定性，避免发生管道位移，以降低施工质量和效率。如果管道受到动压较大，容易出现管体破裂，如果管道受到动压过小，间隙较大又会导致密封不严，降低排水效果。

3 给排水长距离管道顶管设计措施

3.1 设计钢筒

给排水长距离管道顶管首先应当明确管体结构设计，顶管通常采用钢筋砼管或钢筒结构，一般为1.4mm厚冷轧钢板，两端设置钢制插口环，起到结构支撑作用，管道接驳处设置双胶圈垫层保障密封性。

3.2 设计钢筋骨架网

钢筒内侧、外侧应合理焊接钢筋骨架网，保证地下整体钢筒接驳的稳定性和牢固性。在钢筒内部焊接既可单层钢筋骨架网焊，主要目的是提升承插固结能力，从而保证管道的承压能力，又可降低外界应力对管道产生的破坏，降低或防止混凝土掉落现象。

3.3 设计管体结构

管体混凝土浇筑时，应将混凝土材料密实地浇筑在钢筒结构的内外部，必要时可设计电化学阴极防腐蚀保护体系，从而降低混凝土对金属结构的影响，预防钢筒、钢筋发生锈蚀，延长管体使用寿命。

4 给排水长距离管道顶管施工技术分析

4.1 前期施工准备

给排水长距离管道顶管施工前准备工作主要有：（1）选择施工设备，最主要的就是顶管设备，要根据设计要求与具体的施工现场土质选择合适的机械设备，如千斤顶、起重机、电焊机、水泵、顶管机等。（2）布置施工现场，具体包括机械设备进场、施工材料进场、管道堆放与维护等。（3）安排机械设备，针对施工现场环境，将机械设备提前安排在各个工作区域内。

4.2 选择顶进管

顶进管一般选择钢筋砼管或钢管，使用钢管需要考虑降低地质环境的腐蚀作用，使用钢筋砼管各项设计参数、施工技术指标要满足相关规范，钢筋配比要满足应力的要求，管壁厚度与钢筋配比要符合顶进管的实际荷载能力。

4.3 施工技术

确保在工作井与接收井构筑过程中使用钢筋混凝土结构，以满足千斤顶作业的承压要求，避免造成设备向千斤顶发生位移，保证基坑井质量。目前工作井设置常常选择矩形的单孔井技术，属于便利顶管开工的内部设置。首先，将顶管沉入基坑井，再进行顶管作业的工程施工，施工过程中，技术人员要坚守基坑井旁的留置工位，不能放松施工现场技术管理。要确保排水基地中有充足的地表水，基坑井要通过预留出口与排水基地保持联系，保证基坑井获得相对全面的排水条件。

4.4 穿墙顶进

市政工程的给排水施工中，要确保顶进的质量就需要对以下的工作进行多加注意：（1）加强穿墙顶进准备工作，穿墙作业前需要对周围土壤注浆加固，目的在于防止穿墙作业疏松土质导致坍塌，快速将工具管推出井外;（2）防水工作，在穿墙管道内加入黏土水泥浆，可进一步减少未合拢间隙的渗漏;（3）重新评估施工技术，遇到复杂地质结构或突发地质情况，导致施工不能正常进行的，要重新分析钻探数据、地质采样信息，重新选择合理的施工技术、正确的施工方法。

4.5 顶管出洞

顶管出洞是施工后期部分，容易受到多种因素的影响形成质量问题，相关技术人员保证工具管出洞质量是关键，首先需要做好工具管的调零处理和井壁支撑，然后在出洞作业时要提前设置好初始角，避免顶管出洞过程时碰撞产生跌落。排水施工要距离接收井15.0m以上，避免影响顶管的出洞效果。

5 结语

随着我国给排水长距离管道顶管施工技术水平的提高，不但有利于新增给排水管道的铺设，而且可以加快老旧城区给排水管道的改善工程，减少开挖露面造成的市容市貌破坏，进一步提高城市的宜居性。希望该施工技术在城市基础建设工程中广泛应用，有效推进我国城市化建设进程，为我国工程技术现代化事业做出贡献。

参考文献

[1]何俊.长距离顶管施工技术在市政给排水施工中的应用[J].工程技术研究，2018（5）：113-114.

[2]汤天杰.顶管在市政排水管道中的应用[J].工程技术研究，2017（2）：95+195.