市政给排水施工中的长距离顶管施工技术分析

摘要： 随着时代的发展，我国城市化进程在不断加快，人们对于生活工作环境的要求在不断提升。当前，城市给排水系统的逐渐完善是人们生活保障的基础，因此市政给排水系统工程的施工显得尤为重要。市政给排水施工技术中顶管施工是现代化管道施工中关键的敷设技术，在各市政工程企业受到广泛应用。本文对顶管施工技术以及其特点、现状进行简要阐述，对长距离顶管施工技术进行深入的分析，以期促进市政给排水施工技术的发展。

Abstract： With the development of the times， the process of urbanization in China is accelerating constantly， and people"s demands for living and working environment are constantly improving. At present， the gradual improvement of urban water supply and drainage system is the basis of people"s livelihood protection， so the construction of municipal water supply and drainage system project is particularly important. Pipe jacking construction in municipal water supply and drainage construction technology is the key technology of modern pipe laying and is widely used in municipal engineering enterprises. This paper gives a brief exposition of the pipe jacking construction technology as well as its characteristics and current situation， and makes an in-depth analysis of the long distance jacking construction technology in order to promote the development of the municipal water supply and drainage construction technology.

关键词： 市政给排水施工；长距离顶管施工技术；概念；技术分析

Key words： municipal water supply and drainage construction；long-distance pipe jacking construction technology；concept；technical analysis

中图分类号：TV52 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）08-0150-03

0 引言

科技在飞速发展，人们对于高新科技技術的应用已经涉及方方面面。建筑工程、市政工程更是对人们生活工作有着重要的影响，因此，技术工艺在这方的投入应不断加大。目前，城市化发展过程中城市地下管道改造已经成为当前城市基础设施施工与应用的重要环节。新技术、新工艺、新材料、新设备的不断提升和广泛应用促进了建筑行业的发展，提升了人们的生活水平基础建设，促进了城市化发展。在市政给排水系统施工过程中，顶管技术得到了较为广泛的应用，这是由于其实用性强，能够克服复杂的地理条件因素，大大的提升了市政给排水施工效率。

1 顶管施工技术概述

1.1 概念

顶管施工技术是指不进行地面开挖为前提，通过液压顶进工作站以挤压顶进的工作方式进行顶管铺设的施工技术。其以顶管机为主要操作设备，能够在不影响交通、环境的情况下直接进行市政管道铺设。

1.2 特点

市政基础工程建设过程中，其主要具有不开挖、迅速、影响小、保护环境、经济实用的诸多特点，顶管施工技术在市政工程的广泛应用过程中，还能够有效减少征地搬迁费用的优势，对于环境、交通的影响也都较小，这使得顶管施工技术具有较高对经济效益和社会效益，基于此，顶管施工技术在当前国内市政给排水施工过程中应用广泛。

1.3 长距离顶管施工技术的应用现状分析

市政给排水系统作为城市基础性设施对于人们的生活工作有着重要的影响，是有效防洪、防涝、给水排水、排污的重要保障设施，对于自然资源保护和利用有着重要的作用。但是我国当前的市政给排水系统工程仍不够完善，排水设施容易出问题，排水设施维护修理不够及时而衍生其他方面的问题。对此，市政给排水工程施工过程中要高标准严要求，提升施工质量水平，以使得市政给排水工程能够更加完善。

非开挖技术的应用是指在地下管线、管道、电缆等铺设修复过程中通过不开挖或微开挖的情况进行施工的技术。长距离顶管施工就是非开挖技术之一，其主要应用于永久性公共管道顶进工程施工，施工过程中只需要在地面开挖两个基坑井作为工作井，使用千斤顶等设备将钢管进行顶进并从工作井穿出，以此形成工程管道。长距离顶管技术的应用在现代化城市建设逐步深化的背景下发挥出了重要的作用，地下管道、管线设施规模的扩大使得顶管技术的应用也越加广泛。

2 长距离顶管施工技术在市政给排水施工中的限制因素

长距离顶管施工技术其施工距离较长，一般超过百米，在发达国家甚至超过千米，在如此长距离的施工过程中，其施工技术环节与普通顶管施工技术有所不同，并且长距离的顶管技术应用往往容易受到不同程度的限制因素的影响。长距离顶管施工技术的应用是否能够更好的完成既定工程任务，需要对工程环境、技术实施环节等等进行详细的了解，对于各方面因素的影响和限制要进行透彻的分析。

2.1 推力限制

长距离顶管施工技术主要依托于设备的推力进行具体的顶管施工。以理论基础而言，顶管施工的进行过程中，距离越长推力所需越大，增加顶管机推力即可。但是，推力增加的过程中，管子、管道后座等等是否能够承受压力的增大，都是需要进行技术分析后才能进行实际操作的。因此，目前的长距离顶管施工技术应用过程中，管道选用的材料以钢管为主，主要是因为钢管相较于混凝土管的摩擦系数更小，能够更加有效的保障顶管施工的进行。

2.2 通风系统

长距离顶管施工过程中，通风问题要受到足够的重视，对于施工人员生命安全都有着重要的影响。在具体施工过程中，由于施工距离长，顶进时间长，管道容量有限，因此管道施工人员在管道内需消耗更多的氧气，如果施工时间较长则有可能出现缺氧状况，对于施工人员的人身健康不利。因此在长距离顶管施工过程中，需要对通风系统予以足够的重视。

3 长距离顶端施工控制要点分析

长距离顶管施工过程中，对于周围的环境有着一定影响，最直接的是对于底层的沉降影响，因此要对此进行相应的施工预案制定，通过采取具体的应对措施以控制地层沉降在可控范围之内，尤其是在商业繁华或交通繁忙的地段。

3.1 进出洞技术

长距离顶管施工工作井洞口需进行止水处理，止水装置密封主要采用橡胶止水法兰，需要提前预埋注浆孔以能够便于膨润土泥浆的压注。洞外工作井土体密封加固采用SMW工法桩加压密注浆等方案。为使得出洞更加方便快捷，需在支护结构内进行钢圈的预设。此外，为确保止水安全，在内衬的预留洞上，需安装双道橡胶止水法兰装置。顶管过程中为减小出洞段土地的扰动情况，需加强出洞口的触变泥浆压注。

3.2 泥浆制备与注浆

长距离顶管施工过程中，对于泥浆材料的使用，以及注浆工艺的要求是较为严格的，因此对于泥浆的制备以及注浆工艺的应用要提高要求，不断完善。

①泥浆的制备。首先，触变泥浆的材料要选用优质的膨润土，通过对工程实际情况的分析并结合经验采用合理的配比，这是保障泥浆减小摩擦效果以及支承能力体现的有效措施。泥浆液需搅拌充分，在膨润土泥浆压入前要对储浆箱内的泥浆进行二次搅拌。

②控制注浆压力。在具体施工过程中，注浆压力需要进行严格的控制，要求其压力要大于管体上部静止土压力和水头压力，在顶进过程中，要时刻注意地面是否形变，地下水位是否有变动，并根据实际变动情况适当的进行压力和压浆量的调整。此外为防止回浆，要在泥浆出口处安装单项阀，这样能够保证不回浆的同时，如果临时停泵其触变泥浆的压力也不会造成较大变化。应结合工程实际情况在合理位置设置中继压浆泵，为保证注浆压力的稳定性，应采取有效措施抵消输送管的压力损失。

③由于曲线段外侧存在法向分力作用，土体扰动和摩阻会在此作用下增大，所以，在掘进机进入到曲线段时，应把曲线外侧的注浆量适当增加，确保可以形成较为完整的泥浆套。

④贯通顶管后，为减少管道的后期沉降，应及时利用触变泥浆压注孔对顶进时处于管道外的触变泥浆进行纯水泥浆置换。

3.3 管节止转的技术措施

长距离顶管在顶进过程中，由于在刀盘和螺旋机的综合作用下，顶进机头会发生旋转，但如果机头旋转角度过大则会影响顶管施工的进行，因此要要采取相应的纠正措施。主要措施是在在机头前方筒的水平二侧焊翼板，机头旋转的对应措施主要是采用压重块的措施，在机头两侧分别进行铁支架的平均焊压。机头在工作过程中如果发生偏转，通过对压铁的移动保证其机头的稳定。

4 常用顶管施工工艺对比分析

4.1 手掘式顶管施工工艺

手掘式顶管施工是顶管施工的一种方式，发展时间已久，该施工方式在特定土质条件下，辅助以一定的措施便具有诸多优势，包括施工速度快、施工成本低、设备少、操作简便等优势，因此，至今很多单位依然采取该施工方式。但需要注意的是当前的手掘式顶管施工已經不是过去原始的手掘式顶管施工，在工艺和设备等方面都进行了完善，未来为使其能够满足一定范围内的使用，还需对其工艺和设备进一步完善。

4.2 泥水平衡式顶管施工工艺

泥水平衡式顶管机是一种全断面钻削式掘进机械。它的优点有：适用的土质比较广，最适用的土质是渗透系数小的砂性土；地面沉降较小，挖掘面稳定，土层损失小；施工速度较快。弃土采用管道运输，可以连续出土。泥水平衡顶管机的缺点是：弃士的运输和堆放都比较困难；大口径泥水平衡式顶管，因泥水量大，作业场地大，不宜在市区采用；大部分透水性强的土质要加粘土、膨润土和CMC等稳定剂。要求泥水管理严格，稍有不慎，就会坍方；粘粒太多的土质，如粘性土，泥水分离困难，成本高；不适用于有较大石块或障碍物的土层。

4.3 土压平衡施工工艺

施工优势：施工无需开挖路面，不仅占地较少，还能够保持路面稳定，杜绝了城区道路多次反复开挖的问题，将城区交通环境进行了有效改善。工程施工占地少，该施工工艺不受地形地貌的影响，无需拆迁地面各种市政设施，如此便无需支付赔偿损失，大大降低了拆迁费用。施工速度快，可昼夜连续施工，平均推进10m-15m，一次性连续顶进距离最长可超500m，不仅施工工期由此缩短了，还大大提高了施工效率。该施工工艺操作简单，无需在渠道内作业，只在工业坑内指挥即可，在节省了大量劳动力的同时，还提高了施工的安全性。

4.4 气压平衡顶管施工工艺

在地下水比较丰富，含砂量比较大的土质情况下，机头前方密封仓内的压缩空气可以将地下水从缝隙中排走，形成无水干燥的作业环境，避免了因含水量大而造成管内塌方的现象。所以，顶进过程中对土层扰动较小，出土数量控制准确，挖运出的土含水量少，利于外运。然而，压缩空气容易渗漏，其土质及周围环境需满足一定要求才能采取该工艺。适用范围：适用于在含水量较大的粉砂层进行管道顶进，且管道上方有足够厚的覆土层，或有一层可阻止气压泄露的粘土层。若覆土层较浅且透气性好，土的渗透性强，内聚力会在长期失水的状况下消失，从而造成挖掘面不稳定直至坍塌，这种情况下不宜采取该工艺。

5 结束语

时代在发展，技术在进步，现代城市化建设中市政给排水系统的建设过程中，除了对于以上技术、工艺的逐渐完善外，还需要在设计理念、设计方法中得以更全面的完善，以促进当前市政给排水的不断发展。顶管施工技术随之应用的广泛推广将越来越普及，其复杂的施工模式以及综合应用模式，需经过进一步的分析研究，最终能够确保城市给排水的逐渐趋于稳定运行，保证城市建设的进程稳定发展。

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