顶管技术在给排水施工中的应用浅析

顶管技术在给排水施工中的应用浅析
前言
顶管技术也称为非开挖管道敷设技术，其在进行施工时不需要对路面进行开挖，能够穿越地面建筑物和地下管线，实现对管线的铺设与维修等施工，与传统的开挖敷设技术相比，其不仅能极大的缩短工期，节省工程成本，同时也能够避免工程施工对城市路面和建筑物的影响，减少对城市环境的污染，在经济效益和社会效益方面的促进作用是十分显著的。

随着市政工程施工技术的不断发展，顶管技术的应用范围也日渐广泛，尤其是在中型管径的管道埋设工程中，其优越性更加明显。

一、顶管施工技术特点
顶管施工技术不需要开挖面层就能够有效穿越地面构筑物和地下管线吸公路、铁路、河道的特点。

因此在这一特点的影响下相比其他的开挖敷设技术，顶管施工技术应用的工程投资额度和工程施工工期工期将大大减少。

除此之外，顶管施工技术的应用还能够，同时有效降低市政给排水工程中常常出现的噪音问题，并且在减少粉尘的基础上更好地减轻工程施工对于城区的交通条件和环境状况的干扰和破坏问题，因此可以将顶管施工技术称之为真正的无污染施工技术和高效率施工技术。

顶管施工技术由于自身具有较多的优越性，因此在我国的市政工程中得到了非常广泛的应用。

如果将顶管施工技术的优越性进行概括则可以发现，其主要的优点在于施工面由线缩减成点，因此导致了施工占地面积变小，与此同时施工地区的地面活动并不会受到施工的影响并且对于市内的交通干扰也同时小。

除此之外，噪音减少和震动较低也是顶管施工技术具有的重要优越性，众所周知城市内的市政工程施工通常对城市内居民的生活环境产生不小的干扰，因此顶管施工技术的应用可以再不影响城市内现有的管线及构筑物的前提下进行高效的施工，并且可以在很深的地下或水下敷设管道同时可以安全的穿越铁路、公路、河流、建筑物，从而在减少沿线的拆迁工作量的同时降低工程造价，最终促进我国市政给排水系统整体水平的有效提升。

二、给排水管道施工中顶管技术的应用
在给排水管道施工过程中，管道直径大于500mm 时，同时在施工现场无法采用明沟开挖的形式进行管道敷设、管道敷设沿线无其他建筑基础，即可采用顶管施工技术。

土压式的平衡顶管机和泥土式平衡顶管机能够有效平衡地下水，能够较好应对淤泥质和流沙质地层。

此外，顶管施工可以连续进行顶进作业，具有较高的施工效率；施工人员无需进入地下管道，具有较高的安全性。

1、顶管施工的前期准备
（1）现场平面布置平面总体布置包括起重设备、自动控制室、料具间、管片堆场、拌浆棚及拌浆材料堆场、注水系统、弃土坑的布置等。

始发工作井内安装发射架、顶管机、前顶铁、主推千斤顶、反力架等顶进设备，工作井边侧设置下井扶梯供施工人员上下。

（2）顶管机进、出洞处以及后靠土体加固为确保顶管机出洞的绝对安全，需对后靠土体及进、出洞区域土体进行高压旋喷桩加固。

为防止顶管机进、出预留洞导致泥水流失，并确保在顶进过程中压注的触变泥浆不流失，必须在工作井安装洞口止水装置。

（3）顶管施工又称为顶进法施工，是指利用顶进设备将预制的箱形或圆形构造物逐渐顶入路基，以构成立体交叉通道或涵洞的施工方法。

顶管施工需先在确定的管段之间设置工作井和接收井，然后在工作井内安装推力设备将导轨上的顶管机头推入土体，由机头导向，将预制的钢筋混凝土管向前顶进，前端土体通过工作井运出，最后完成管道铺设。

2、顶管技术施工中顶进管的选择
（1）顶管长度的选择
给排水施工过程中，选择顶管的长度对于工程的控制性和经济效益都具有重大影响。

在垂直推顶的情况下，固然使用较长的顶管可以取得较好的施工效果，但由于长度逐渐增加，容易导致顶进路线同原定顶进路线产生偏差，而难以进行恢复；顶管长度较短时，在顶管施工的顶进过程中，容易将钢管挤入周围的土层中，导致顶进线路弯曲，无法确保顶管顶进的控制性。

因此，为确保管道敷设工程质量，科学、合理选择顶进管道的长度是重要基础。

一般情况下，可以根据管口直径来制定顶管长度，具体为：顶进管道长度和顶管直径的比值等于或超过2.1 时，选择长管；顶进管道长度和顶管直径的比值等于1.15 时，选择标准长度的顶进管；顶进管道长度和顶管直径的比值小于或等于1.1 时，选择短管。

（2）顶进管直径的选择
要根据施工需要和工程性质来确定顶进管的直径，根据顶进管所承受的压力来确定顶进管的厚度和配筋及外径。

由于管道敷设施工时，需要挖土工人的密切配合，因此一般情况下需要选择直径为500mm 以上的顶进管。

采用顶管施工技术时需要在管道分段之间设置作业井和接收井，推动顶管机头进入路基，利用顶管机机头引导管材缓慢向前推进，通过作业井将多余土方排除至路面，完成给排水管道敷设工作。

（3）顶管井施工
顶管井主要分为作业井和接收井。

顶管井一般为钢筋混凝土结构，分为单孔井和单排孔井。

单排孔井主要为矩形、单孔井为圆形、矩形和正方形。

圆形的顶管井受力效果最为理想，而矩形的单排孔井受力较差。

在管道敷设工程施工过程中，需要根据实际情况来布置接收井和作业井。

3、顶管施工技术的施工工序
（1）穿墙
穿墙是将穿墙闷板打开，使用管推工具推出井外，从而安装有效的止水装置。

在穿墙施工过程中，为了确保良好的止水效果，需要利用粘土和水泥混合后形成强度不是很高的填充物填充到穿墙管中，穿墙前在墙管外进行注浆加固操作，确保穿墙管周围土层的强度。

打开闷板后，要立即进行工具管的推进工作，并同时做好止水工作。

一般可以采用法兰加压板的止水方法，此外也可采用夯实过的纸筋粘土作为填充物。

（2）顶管出洞
顶管出洞发生在顶管设备进入土层之后，是顶管施工过程中的重要工序。

由于在頂管顶进过程中，容易出现管线偏移等情况，因此需要在工具管下设置一个支撑。

要随时留意工具用管的调零，及时纠正工具管的下跌或偏移。

（3）注浆减小阻力
为了降低顶进管顶进阻力、缓解顶管过程中出现的地面下沉问题，需要在压住触变泥浆而在管道附件形成保护层。

施工过程中，顶管顶进的同时，完成顶进机头尾部的注浆工作，同时为了满足泥浆损耗，需要在混凝土管道合适的位置进行补浆操作。

（4）顶管校正
给排水管道顶管施工过程中，经常容易出现顶管偏离轴线的问题，出现此类问题需要及时对顶管进行校正。

顶管校正操作具体方法为：采用校正千斤顶的端部走向进行修订，通过小角度、缓慢修正，将偏离的管线恢复到预定顶进位置上，进而按照预定顶进路线进行管道顶进施工。

结束语
总之，随着我国国民经济整体水平的不断进步和市政工程发展速度的持续提升，在市政给排水施工过程中顶管施工技术的应用必然会带来更多的优势与经济效益。

因此市政工程施工人员应当对顶管施工技术的具体特点和自身优越性有着深刻的了解，从而能够在此基础上通过工程施工实践的进行促进我国市政给排水工程施工整体水平的有效提升。

参考文献
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