顶管施工技术在城市给水管道施工中应用

在现代化城市建设进程中，给水管道的建设范围及规模不断扩张，对顶管施工技术的标准要求也随之提高。对此，本文论述了顶管施工的基本概念，介绍了顶管施工技术在城市给水管道施工中的应用要点，最后提出相应的改进措施。

1.顶管施工的基本概念

顶管法即非开挖管道敷设技术。在实际施工过程中，要严格参照设计方案，在管道沿线恰当位置设置工作井和接收井，并在工作井内配置强稳固性的后座。使用起吊运输设备，将油压千斤顶、预顶进钢管或混凝土管等送至指定地点。按照操作规程连接照明线路、泥浆管与输油管，缓慢推进油压千斤顶，且依靠压浆系统的助推力，确保泥浆管在管套中的顺畅滑行。使用激光经纬仪精确测量顶管方位，结合施工需求，调整顶管位置，确保钢管和混凝土管顶进接收井内。顶管施工的特点集中体现在如下几方面：

①施工作业集中于地下环境，且施工范围有限，不会对地面交通造成干扰。

②施工作业的振动效应较小，噪音分贝较低，不会对周围居民的生产生活造成过大的影响。

③施工作业以点为主，空间占用率较低；

④即便管道敷设深度在地下水位线以下，也可以正常施工。而且管道能够穿越公路地基、建筑地基、河流湖泊以及综合管线网络，不涉及占地搬迁问题，这可以在很大程度上节约投资成本。

2. 顶管施工技术在城市给水管道施工中的应用要点

2.1积极落实施工前期准备工作

选择适宜的施工方法在正式施工前，深入场区进行环境勘察，全面了解场区的地质结构条件、地下水温环境条件与自然环境条件等。根据环境勘察结果，编制完整性、合理性、可执行性的顶管施工方案。通常来说，顶进作业多在工作坑水位降至基底下0.5~1.0m时进行。在开挖工作坑时，结合场区概况，配置完善的降水系统与排水系统。根据环境勘察结果，预先确定可能出现开挖面失稳、管道顶进方向偏差、顶进管道高程偏差等问题的点位。针对环境勘察中发现的大体积孤石、顶进路线中的斜岩面，要做好防护处理措施，避免顶进施工过程中出现作业面塌陷、空鼓及开裂等问题。

2.2 选择适宜的顶进设备

开展设备安装调试工作顶进设备配置、安装与调试也是至关重要的内容。相关人员要根据最大顶力要求，控制千斤顶的配置数量。在设备配置安装完毕后进行调试。设备调试的重点内容如下所述：缓慢加大油缸压力，检查千斤顶是否存在功能异常现象；检查输油管路是否存在泄漏问题；推动管身，精确测量起推力。一般情况下，试顶以顶动管身为止。在试顶过程中，指定专人负责如实记录各观测点的变化情况。油泵开启后，每当油压升至5-10MPa/h，暂停机泵运作，静置观察，判断其是否存在异常现象。若油泵存在异常现象，第一时间展开处理，优化机泵性能，提升整体施工效率。

2.3顶管出洞

顶管出洞是顶管施工中极其重要的环节。顶管出洞时，要密切关注洞口土体与开挖面稳固性。在必要的情况下，采用注浆法对洞口土体实施加固处理，维护施工现场安全。顶管出洞顶进时，需严格控制油缸加压频率，如实记录顶管的压力参数值。若顶管压力过大，使用工具管代替常规管节。如果采用机械开挖作业，尽量避免掘进机因自体重量过大出现穿墙下跌问题。在必要的情况下，铺设延伸轨道，保证后续穿墙作业的正常运转。

2.4配置中继间

中继间是长距离和超长距离顶管施工的关键装置。中继间的核心原理如下所述：将整体顶进管道均匀分划成不同节段，在各节段之间增设油缸，分段推进。由此削弱主千斤顶的压力负荷，确保顶进深度达到标准要求。
结合施工需求与施工场区地质结构特征，精确计算顶进推力。采用适宜的焊接方式，对中继间的外壳与顶进管道予以连接。从某种角度来说，焊接质量直接决定了整体顶管施工质量。为此，相关人员务必严格控制焊接质量，避免焊接点出现渗漏。

2.5注浆作业

在顶管施工过程中，应用频率较高的注浆材料主要包括膨润土泥浆、有机高分子聚合物等。注浆的作用主要体现在如下两方面：

①润滑作用。注浆后，浆液会在顶管与周围土体间形成一层保护液膜，以减小摩擦力，减轻管道损耗；

②填充作用。注浆浆液可以填充顶管与周围土体的缝隙，改进穿管部位密实度；

③固土作用。注浆浆液渗入周围土体，可以起到加固土体，增强土体抗形变能力的作用。

3. 顶管施工技术在城市给水管道施工中应用的注意事项

3.1严格控制顶管内部环境

在顶管施工过程中，极易遇到淤泥质土层、垃场填土等有机物含量较高的土体。这些土体经过长期的厌氧发酵会释放大量的有毒气体，再加上施工空间密封性较强，能够对施工人员的人身安全构成威胁。为此，在顶管施工中，应优选人工掘进除土方式，并积极做好有毒气体检测工作，维护施工现场安全。最后，严格督促施工人员佩戴防毒面罩，避免出现不必要的人身伤害。

3.2 加强对施工现场已有管线的保护

在顶管施工前，应做好施工场区已有管线的勘查工作，进一步明确工作井与接收井影响范围，避免施工作业对原有管线造成损坏。在管线勘测过程中，相关人员可以到所属地区城建档案馆调取管线资料，且与相关市政部门保持良好的沟通，避免顶管施工对电力管线、给排水管线、通信线缆以及供热管线等造成损害。在顶进前，精确计算各类管线的间隔距离，采取切实可行的管线保护措施，如加固穿越部位土体，增强土体结构稳固性；控制管线形变量；缩小顶管开挖面等。若现有条件不足以满足管线保护需求，应及时向权属部位申请协助，以防施工作业对周围居民的生产生活造成不利影响。

3.3顶进纠偏处理

在顶管顶进过程中，要深度考虑地质结构条件、土体稳固性与大体积孤石等主客观影响的因素，尽可能的避免管道顶进方向偏差与顶管高程偏差等问题。相关人员要对各种已发生的偏差问题予以纠正和调整。通常来说，顶管施工中较为常见的纠偏方法主要包括超挖法、木杠支撑法、千斤顶支撑法等。

超挖法的核心原理如下所述：在偏离轴线的反方向超挖土方，依靠千斤顶的动力干预，促使管道朝相反方向偏移，以达到纠偏的目的。超挖法具有操作流程简便化、适用性强等优势特征，但纠偏量相对较小。木杠支撑法适用于顶管轴线偏差超过2cm的工程。木杠支撑法的核心原理如下所述：将方木或园木顶在管道偏移的相反方向的端位，而另一端顶在垫有钢板或木板的开挖面土体上，使用千斤顶强制推挤木杠，在木杠可承载抗压范围内，增强支撑稳固性，达到纠偏的目的。千斤顶支撑法与木杠支撑法的核心原理相似，但二者的主要差异在于千斤顶支撑法完全替换了木杠。此外，由于顶进作业会增加管道与土体的摩擦力，加大了工作井后背部位的压力负荷。为此，相关人员需预先对后背部位土体进行加固处理，以免后背部位土体结构垮塌阻碍后续施工作业。

4. 结束语

综上所述，顶管施工具有影响范围小，干扰程度轻，投资成本低等优势特征，被广泛应用于城市给水管道施工中。由于给水管道施工是一项综合性、专业性与复杂性较强的工作，对顶管施工技术也提出了更高的标准要求。只有结合施工场区概况与现有条件，严格遵照标准规范进行操作，才能有效改进整体施工质量。

 

 

本文摘自《施工技术》中的《顶管施工技术在城市给水管道施工中应用》张培珠，如有侵权请联系删除