不开槽施工技术在市政管道施工中的实践分析

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交通科技与管理工程技术
0　前言
在现有城市排水体制下，水环境污染较为严重，需对城市老化管路进行修复，因地制宜的改善排水体制。

若采用管道开槽施工，既导致周围商业活动和交通受到影响，还会干扰周围居民出行、生活。

借助不开槽施工技术以少开挖或不开挖为主要原则，常采用顶管法、定向钻、夯管法以及内衬法等施工方法对市政管道进行维修、替换或者铺设施工。

不开槽施工技术与管道开槽施工技术相比，具有影响小、干扰
小、速度快的优点，除此之外，以不开槽施工技术组织施工，不但会减少上层土层受到的扰动，还可以对管道进行防护，
使其使用寿命进一步提高。

由此可知，在对市政管道实施施
工时，采用不开槽施工技术，可以使其社会效益和经济效益
进一步提高。

1　项目概况
云城东路是广州市白云区的一条市政道路，连接机场路与黄石路（东），北延线通往永平街道，道路周边环境及地
下管线复杂，人流量大，施工区域不具备封闭道路开挖的条件，故采用顶管法施工。

广州市白云区云城东路污水管道完善工程包含三大段，管径均为DN800，总长度约1.2 km，具体施工范围分别为：①起点位于金园路与云城东路交叉口，终点位于云城南四路与云城东路交叉口；②起点位于白兰花园停车场西侧，终点位于云城南一路与云城东路交叉口；③起点位于惠民二手车，终点位于黄石东路与云城东路交叉口。

2　顶管施工工艺2.1　工作井、接收井逆作法施工
本项目采用逆作法护壁施工工作井、接收井结构。

土方
开挖采用人工配合机械分层作业，每层开挖深度不超过1.0 m，
每层开挖完成后及时施做井护壁混凝土。

在一般土层中每次
开挖的深度宜为1.0 m，在不利地质区每次开挖的深度宜不大于0.5 m。

每节护壁墙完成闭合且混凝土强度达到设计强度的75%以上后，开始进行下一节护壁井内土方开挖及护壁墙施工；依次循环施工直至设计井底。

不开槽施工技术在市政管道施工中的
实践分析
丁伟东
（中国水利水电第十六工程局有限公司,福州 350001）
摘　要：近年来，我国城市发展迅速，城市人口、规模不断扩大，地下管网交织密布、部分管路出现老化现象，部分城市出现内涝现象，制约了我国城市安全发展。

然而，在市政管道的施工中，不管是对原有管道进行修复，还是对新管道进行铺设，都使城市商业活动、环境以及交通受到影响。

为将其影响降到最低，本文以广州市白云区云城东路污水管道完善工程施工为背景，对不开槽施工技术在市政管道施工进行探讨，旨在为今后市政管道施工奠定基础。

关键词：
市政管道；非开挖施工技术；顶管
图1　逆作法工作井施工示意图
工作井、接收井开挖中遇到不可切断或不能迁移的管线（供水、供电、电信、燃气及其他）时，可针对不同管线性质、管道材质、管径等点采取悬吊法保护管道，延着被保护管长方向，间距2 m 布置横向36a 槽钢，槽钢与地面之间有
22×160×2 500 mm 的枕木，通过16 mm 厚钢板悬挂，被保护管道通过在悬吊过程中确保悬吊件与被保护管道直接接触，应加木楔体。

交通科技与管理
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工程技术
图
2　平行管线保护图
图3　相交管线保护图
2.2　顶管施工
2.2.1　顶管顶力计算 （1）顶进总顶力计算：
根据勘察结果，施工段均属于粉质黏土。

顶管施工段最大段长部位为JW172-JW320，管径800 mm，长度78.1 m，按如下计算公式进行计算顶进的顶力，具体如下： F 0=π•D 1•L•fk +N F ，N F =1/4•π•Dr 2•rs•Hs 式中：
F 0—总顶力标准值（kN）；
D 1—管节外径（m），本项目D 1为0.96（m）； L—管道设计顶进长度（m），本项目L 为78.1 m（JW172-JW320）；
fk—管道外壁与土的平均摩阻力（kN/m 2），取6.0 kN/m 2； N F —顶管机的迎面阻力（kN）；
rs—土的重度（kN/m 3），取18.8 kN/m 3； Hs—管中心埋深（m），取6.32 m。

F 0=3.14×0.96×78.1×6.0+1/4×3.14×0.982×18.8×6.32=1 502.12 kN
（2）后靠背承载力计算：
后靠背采用高3.5 m，宽3 m 钢筋混凝土，厚50 cm，配筋为水平向配筋C16@100和纵向配筋C16@100执行。

R=A×b×（γ×H 2×KP/2+2×C×h×√KP+γ×h×H×Kp） 式中：
R—总推力的反力（一般大于顶管总推力的1.2~1.6）； A—系数（1.5~2.5），此处取2； b—后座墙的宽度，本项目b 为3 m； γ—土的重度kN/m³，此处取19.4； H-后座墙的高度，本项目H 为3.5 m； K P —被动土压力系数，此处取1.65； C—土的内聚力，此处取25.4 kPa；
h—地面到后座墙顶部土体的高度，4.3 m。

R=2×3×（19.4×3.52×1.65/2+2×25.4×4.3×√1.65+19.4×4.3×3.5×1.65）=4 912.08 kN
计算得，R=4 912.08 kN ＞F 0=1 502.12 kN，后墙背顶力满足要求，且安全有效。

（3）管道允许顶力计算：
顶管管材采用d800Ⅲ级钢筋混凝土管，顶管穿力面允许最大顶力可按下式计算： F dc =0.5φ1φ2φ3fcAp/γQd φ5 式中：
F dc —混凝土管道允许顶力设计值（N）；
φ1—混凝土材料受压强度折减系数，本项目取0.90； φ2—偏心受压强度提高系数，本项目取1.05； φ3—材料脆性系数，本项目取0.85；
φ5—混凝土强度标准调整系数，本项目取0.79； fc—混凝土受压强度设计值（N/mm 2）；
Ap—管道最小有效传力面积（mm 2），Ap=π×（1 0002-8002）/4=282 600 mm 2；
γQd —顶力分项系数，可取1.3。

F dc =（0.5×0.9×1.05×0.85×23.1×282 600）/（1.3×0.79）=2 552 903.7 N=2 552.9 kN ＞F 0=1 502.12 kN，管道允许顶力满足要求。

2.2.2　顶进施工
本工程顶管进出洞口采用两排Φ500@350 mm 高压旋喷桩加固土体，搭接150 mm，加固范围为管外径上下左右侧各1.0 m。

顶管机初始顶进是顶管施工的关键环节之一，在顶管机出洞前，重点对洞圈外部土体的加固效果，仔细检查洞口处安装的环形橡胶止水圈的止水效果，该止水圈不仅可以阻止洞门处的水土顺着工具管的外壁与洞门之间的空隙涌入到工作井内，还可以防止顶进过程中减摩泥浆从空隙处流失，形成完整的泥浆套减小顶进阻力。

顶管出洞时，连接机
头处的混凝土涵管应与机头刚性连接，从而提高顶进作业的直线度。

顶管刚出洞受周边环境条件、顶管长度、机头重量、洞口土体扰动、参数设定值等因素影响，顶管机头部还是会
经常向下倾斜，遵循“勤测量、勤纠偏、微纠偏”原则，通过采取控制出土量、保持匀速前进、调整顶进合力等措施控
制其前进的姿态和方向。

　图4　泥水平衡顶管工法示意图
2.2.3　顶进纠偏监控
测量靶的网格尺寸通常为10 mm，顶管机的斜率可以通过顶管机测量靶的激光点偏移量计算，并按计算值相应调整纠偏千斤顶组，控制顶管机的推进方向。

鉴于顶管机的机头处安装有测量靶，可以将激光全站仪放置在顶管机后的观测台上，按设计坡度发出的激光束不仅能够作为管道中心线，还可作为顶进的导向基准线。

正常施工时，激光光斑中心应与测量靶中心相重合；当顶进过程中出现偏位，测量靶中心就会与光斑中心偏离，偏离信号将传送到操作台的监示器上，操
作人员纠正顶进方向，
确保顶管机沿着激光束的方向正常前进。

　图5　顶进施工测量示意图
2.2.4　触变泥浆减摩
本工程顶管施工中，利用触变泥浆在混凝土管周围形成浆套减小钢管外壁与地层之间的摩擦力，是长距离顶管施工至关重要的技术措施。

在顶管施工过程中，通过多点对称压注的方式向管节的外壁压注适量的减摩泥浆，使得管节外壁和周围地层间的空隙都均匀的填充了泥浆，降低了管节与周围地层的摩擦阻力。

坚持“先压后顶、随顶随压、及时补浆”
的压浆原则，保证压浆泵的输出压力维持在0.3 MPa~0.4 MPa。

工序：地面拌浆→浸泡水发→开压浆泵→开送浆阀→送浆（顶进作业开始）→关管节阀门（顶进作业停止）→关总管阀门→拆除井内快速接头→下管→总管接长→循环施工。

2.2.5　触变泥浆置换
为防止管道顶进结束后出现滞后沉降的现象，需要用1:1纯水泥浆及时置换出顶进过程中的触变泥浆。

从第一节管节开始向后压注置换的水泥浆，在前一节管压注水泥浆时，应开启后续的管节压浆孔，在新注入水泥浆的压力下，管路中原有的触变泥浆会从后续管节的压浆孔内陆续溢出，直到所
有的注浆孔内流出的都是水泥浆，便可以停止压注水泥浆，保证用水泥浆完成全部触变泥浆的置换。

3　本工程采用顶管法施工与管道开槽施工可行性对比
表1
序号对比项不开槽施工
管道开槽施工
1
可靠性采用顶管施工，施
工工艺成熟，可靠
性佳。

采用开挖施工，为常规
施工方案，可靠性佳。

2
可实
施性
采用机械顶管，可较容易穿越现状金园路渠箱，但工作井及接收井位置需局部占用车道（1~2个车道），可实施性一般。

采用开挖施工，难以穿
越现状金园路渠箱，且由于该段管道埋深较深（平均埋深约6 m），考虑材料及施工，需占至少2个车道，天桥处无法打钢板桩，且沿线穿越管线需做好保护或迁
改，可实施性差。

（下转第92页）
偏处理。

在对千斤顶高度差进行纠偏作业时，应该结合需求调整纠偏时的力度与速度，以此来保证混凝土表面与模体不会在暴力纠偏的作用下产生质量问题。

第二，在处理模板变形时，应该结合变形系数来选择不同的处理方法，如果变形系数较小，则可以利用撑杆加压的方式来复原模板。

如果变形系数较大，则应该在变形模板拆卸后，安装新模板。

第三，在对混凝土进行处理时，可以采用局部立模与高质量膨胀细骨料来完成修补[2]。

（6）注意事项。

高墩施工应该注意以下几点：第一，所有进入施工现场的人员，必须正确佩戴各类防护用品。

第二，为了保证安全性，架设支架性能必须满足工程需求，并确保支架间距足够合理。

第三，在进行高空作业时，需要设置安全网，并将其底部封锁，以此来提高高空作业安全性。

第四，施工场地需要保证隔离效果，避免行人、车辆误入施工现场。

第五，在夜间施工时，需要保证场地中有足够的照明设备。

除此之外，在高墩施工开始时，必须提前了解施工期间的气候情况，因为高墩施工需要露天作业，所以在极端天气下应停止施工。

3　结束语
总而言之，在高速公路桥梁施工中，高墩施工的重要性毋庸置疑。

通过开展高品质的高墩施工，能够有效提高工程品质，并提高公路桥梁的稳定性。

但是由于高墩施工难度较高且工期较为紧张，所以应该避免盲目提升高墩施工速度，否则将会留下风险隐患。

参考文献：
[1]方华坤,庞旗旗.高墩施工技术在高速公路桥梁施工中的运用分析[J].绿色环保建材,2021(2):97-98.
[2]谢玉招,王剑,张瑜.预应力施工技术在高速公路桥梁施工中的应用研究[J].黑龙江交通科技,2020(11):101-102.
（上接第95页）
等文件，明确监理在工程建设中的职能，权益和责任。

我国《刑法》 第一百三十七条对监理单位及人员的责任做了规定，但未具体化，应规定监理工程师的职责是全过程，全方位的监理，而不是单纯的质量监理，还应明确奖惩措施，对于违纪违规人员应规定终生不得从事监理工作。

3　公路与桥梁工程监理的要点
随着时代的发展、理念的革新，公路与桥梁工程监理的每一项工作开展，都能够站在新的角度来思考，在相关问题的持续性解决上得到了较多的保障，而且在体制上取得了较大的突破，各项问题的解决给出了更多的选择。

未来，应继续在公路与桥梁工程监理的应对上，掌握好长期发展的思路、走向，在整体工作的安排上按照全新的方式来调整，尤其是在相关隐患的应对过程中，不能总是按照局限性的方法来开展，这样并不能得到优秀的成绩。

公路与桥梁工程监理的平台建设要进一步加强，对各类先进的科技进行融合，促使现场工作的把控，可以给出更多的参考和指导，在长期工作的实施模式上更好的优化。

4　总结
我国在公路与桥梁工程监理的体系上不断健全，整体上的规划告别了粗放的手段，相关工作的部署、前进，可以按照合理化的手段来转变，而且在整体工作的进行过程中能够得到较好的成果。

日后，要继续在公路与桥梁工程监理的约束力方面不断的增加，根据路桥工程的特点和区域范围的限制因素影响，在监理方案的设计上不断的完善，在多项工作的部署、优化上找准具体的方向，促使长期工作的前进，可以由此来得到较大的突破，努力创造出较高的价值，为国家的交通建设提供更多的保障，提高综合国力。

参考文献：
[1]熊浩,王刚.关于公路与桥梁工程监理若干问题的研究[J].中国管理信息化,2015,18(12):98.
[2]罗智伟.公路与桥梁工程监理措施及注意事项[J].住宅与房地产,2016(21):226-227.
[3]王建宏.关于公路与桥梁工程监理若干问题的探究[J].智能城市,2019,5(20):96-97.
（上接第106页）
3安全性在施工空间足够的
情况下，顶管井根
据地质做好相应加
固措施，采用泥水
平衡机械施工相对
安全。

施工需打12 m拉森钢板
桩且需按设计要求做好
对撑，施工相对安全。

4经济性采用机械顶管，需
建造顶管井及接收
井，视地质情况不
同需增加高压旋喷
桩，造价略高于开
挖施工。

采用开挖施工，但由于
现状云城东路为已通车
道路，因此需沿线进行
围蔽并打12 m拉森钢板
桩作支护，且需挖除现
状管道，造价相对顶管
法会略低。

4　结束语
综上所述，市政管线施工不开槽施工与管道开槽施工的
选取要结合现场的实际情况及经济条件，对于已通车道路且
交通繁忙不具备封路施工、地下管线较多、地下水位较高且
无降水条件时，应优先选取不开槽施工技术。

参考文献：
[1]刘西亚.探析城镇燃气管道非开挖定向穿越施工技术的
运用[J].中国石油和化工标准与质量,2017,37(1):48-49.
[2]夏金龙.非开挖施工技术在市政管道施工中的实践[J].
建筑工程技术与设计,2017(17):4199.。