浅谈城市给排水管道工程中顶管技术的应用

浅谈城市给排水管道工程中顶管技术的应用
摘要：地下给排水管网是城市基础设施的重要组成部分,本文主要对城市道路下
埋管道的顶管技术的应用进行相关问题的探讨,旨在提高给排水施工整体质量。

关键词：城市排水管道；顶管施工；技术分析
引言
随着基础建设的日趋完善，顶管技术已被广泛应用于各个城市的管道建设中，管道的建设也成为城市中不可忽视的重要环节。

同时又由于顶管技术突出的经济
性和适用性，因此它具有广阔的发展前景，但其还未形成完整的系统，所以仍需
要不断的完善。

1.依托工程概况
某污水管道长2887m，管道埋深为7.93～12.95m，根据本区域的地形特点和
埋深状况，采用顶管施工工艺对施工质量的把握、施工进度的控制等都是最好的
选择。

顶管施工的工作井和接收井均采用钢筋混凝土沉井结构，设20个工作井、19个接收井；污水管道采用D1000mmⅢ级钢筋混凝土管，管道接口形式为F形钢
承口。

顶管施工涉及顶进方法选择、管道设计选型、触变泥浆系统、顶进中纠偏
等关键问题，以下详细论述顶管施工的上述关键问题及基本施工流程。

2.顶管顶进施工方法的确定
顶管施工方法很多，在选择合适的施工方法时，首先应考虑各类工法的适用
条件，然后根据现场情况及设计要求，确定采用何种施工方法。

选择工法的原则
是要求该工法同时具有适用性、安全性、经济性。

然后通过对比、优化，选出最
好的工法。

根据不同顶管机型及其适用条件，结合本工程顶管地质勘测资料以及从施工
安全、质量、进度等因素综合考虑，拟选用泥水平衡施工工艺，并采用全断面触
变泥浆减阻技术，选择上述技术的原因分析如下：
（1）泥水平衡适用的土质范围较广，在地下水压力很高以及变化范围较大的条件下也能适用。

（2）可有效保持挖掘面稳定，对所顶管子周围的土体扰动比较小，引起地面沉降也比较小。

（3）与其他类型顶管相比，泥水平衡顶管施工时的总推力比较小，尤其是黏土层中表现更突出，施工安全与质量风险相对较小。

（4）泥水平衡施工速度较快，弃土采用管道运输，可以连续出土。

（5）封闭式顶进施工采用泥水管道输送弃土，不存在吊土、搬运土方等容易发生危险的专业。

作业环境相对较好，施工也比较安全。

3.顶管施工工艺流程及技术要点
采用泥水平衡式顶管施工，其主要通过主顶千斤顶推动管道前进，推进过程
中通过顶管机的刀盘切削土体，切削下来的土体挤压在泥土仓内，通过刀盘的转
动搅拌均匀进入泥水仓与进浆管送入的泥浆搅拌成浓泥浆，再通过排浆管道将浓
泥浆排出机头。

泥水平衡式顶管施工的基本工艺流程如图1所示。

图1 顶管施工的基本流程工艺图
根据上述顶管施工的基本工艺流程，顶管洞口加固、管道接口方式、触变泥浆系统、管
道顶进与纠偏是施工中的关键难题，通过本工程实施，相关技术要点总结如下。

3.1顶管洞口加固
洞口的止水性能及稳定性对于顶管施工总体工艺是基本前提条件，为了提高洞口土体的
强度，使洞口保持稳固，不发生坍土现象，在工作井洞口范围预埋注浆管，管道进入土体之
前预先注浆。

为了使顶管机进出洞口顺利进行，沉井洞口的封门根据土质条件及掘进形式来
决定。

本工程中洞口采用砖砌封门，在出洞时可以用顶管机直接将砖封门切削掉。

当顶管机
在接收井中进洞时，同样将砖封门切削掉，完成进洞过程；同时还需要采用止水圈对洞口进
行密封处理。

3.2管道接口方式
本工程顶管采用强度等级C40的钢筋混凝土型式，钢筋混凝土顶管接头一般有企口式、
平接口式、双插口式和钢承口式四种形式。

其中双插口（即T形接口）和钢承口（即F形接口）使用范围较广泛。

本工程顶管接口选择钢承口接头，这种接口克服了双插口密封性差的
缺点，根据相关工程经验证实，该接头形式最为可靠、效果最好。

管道接口按插口在前、承
口在后的原则顶进。

接口顶合前，承口的木垫板应榫接成环形粘贴到位，插口的橡胶圈应平
顺安装到位。

管端插口应对中承口缓慢顶入。

橡胶止水圈应均匀挤压到位，无扭曲、挤出外露，与钢
套环或承管壁密贴，木垫板无松动脱落，与端口接合紧密，接口间隙应均匀一致。

3.3触变泥浆系统
顶管施工过程中随着距离增加管道与土体的摩擦阻力越来越大，所需要的顶推力也增大，当顶推力超过混凝土管道所能承受的受力极限时就会发生破坏问题，后果非常严重。

因此触
变泥浆系统就可以起到下列作用：
（1）润滑作用，将管土之间的干摩擦变为湿润摩擦，减小摩阻力。

（2）支撑作用，在注浆压力下使管道周围土体变得稳定。

（3）改良土质，通过泥浆向管道周围土体的渗透作用来改良不好的土质。

采用膨润土就
是起到触变效应。

本工程在每个断面设置三个管道注浆，顶面一个，两侧各一个。

底部不设
注浆孔，泥浆可自动流下。

一般补充泥浆的孔道数量和间距根据管道顶进的速度、土质情况
等因素来确定。

通常情况下每隔2~5节管道设置。

注浆孔布置如图2所示。

图2 注浆孔的布置
注浆施工中需要注意的要点是：
（1）搅拌均匀的泥浆应静置一定时间后方可灌注。

（2）注浆前，应通过注水检查注浆设备，确认设备正常后方可灌注。

（3）注浆压力可按不大于0.1MPa开始加压，在注浆过程中的注浆流量、压力等施工参
数应按减阻及控制地面变形的量测反馈资料调整。

（4）不能过早注浆，否则机头易偏转；注浆晚，顶力过大，一般2h后再补浆一次。

（5）注浆压力不宜过高，太高了容易产生冒浆，不易形成浆套。

（6）应遵循“同步注浆与补浆相结合”和“先注后顶、随顶随注、及时补浆”的原则。

3.4管道顶进与纠偏管
道初始顶进应控制推进速度，不宜过快，在此过程中应摸索推进的相关数据，为正常顶
进提供依据。

若机头入洞即遇到异物、机头下沉“磕头”等现象，应缓慢顶进，查明原因经处
理后顶进。

在顶管掘进机后接入第一节管道时，顶管机尾部至少有20~30cm处于导轨上，并
立即进行管道和顶管掘进机的连接。

管道入土正常后，每顶进1m，测量不应少于一次，纠
偏时应增加测量次数。

在顶进即将到位时，放慢顶进速度，准确测量出机头位置，当机头到
达接收井封门时停止顶进，在接收井内安装好接引导轨，将机头送入井内，拆除动力电缆、
进排泥管和压浆管路等，分离机头与管节，吊出机头，将管节顶到预定的位置。

在管道顶进过程中，应控制顶管机前进的方向，并根据测量结果分析偏差产生的原因和
发展趋势，确定纠偏的措施。

可以通过轴线测量方法并且配合顶管机前进趋势预测，对管道
进行纠偏。

在实际顶进中，顶进轴线和设计轴线经常发生偏差，因此要采取纠偏措施，减小
顶进轴线和设计轴线间的偏差值，使之尽量趋于一致。

顶进轴线发生偏差时，通过调节纠偏
千斤顶的伸缩量，使偏差值逐渐减小并回至设计轴线位置。

在施工过程中应贯彻“勤测、勤纠、
缓纠”的原则，不能剧烈纠偏，以免对管节和顶进施工造成不利影响。

此外，在顶进过程中还需要对地表进行监控，避免因为顶推施工导致地表沉降等问题。

沿途设置沉降观测点，同时设几道断面观察点，每天两次观测地表沉降量，将数据及时反馈
施工人员，以便根据沉降量调整顶参数。

顶进的前20m作为试验段，采集尽可能详尽的数据，掌握在当地土层中顶进的适宜顶进参数，同时控制好轴线，为以后顶进创造一个良好的导向。

顶管机穿越后，会存在一定的后期沉降，此时顶进仍在进行，必须不断进行定点补压浆，支
护土体，补充失水的泥浆，直至顶进结束，补压浆的地点和压浆量均应根据沉降观测数据来
确定。

4.结语
综上所述，顶管施工技术已普及于我国各个城市，顶管技术的应用就目前来说相对比较
成熟，能够有效解决环境、交通方面的相互影响问题。

因此，应对城市道路下埋管道的顶管
施工的主要工艺流程与方法进行分析，以满足各种恶劣环境及使用年限下城市的完好性。

参考文献
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