污水处理排水管道顶管工艺及施工

污水处理排水管道顶管工艺及施工

【摘要】本文介绍了排水管道施工的的方法、注意要点和工艺流程。

标签污水；排水；管道；顶进

1 引言

近年来，随着我国经济建设的巨大发展，全国各地城市建设规模越来越大，各种居住小区大量出现，使得市政给排水技术因此也得到了迅猛发展。但是随着城市生活的居民的生活加快，现有的排水管道已无法满足整个城市的快速的发展与建筑建设的快速扩张，在有些大城市，管道布局凌乱，加之现在的排水管道技术复杂，不易施工，在预定的时间内很难完成施工目标。

通过多年的施工实践检验，顶管施工技术已经被很多同行所认同，它既解决了管道埋设施工中对城市道路交通的堵塞问题，又能稳定环境跟土层，具有高效、经济，保护环境的综合功能，这种优势尤为凸显在人口密集，地面建筑物众多，地下管网复杂的大中城市。同时，它可以为一个城市带来舒适，干净的环境。顶管施工技术的最大优点在于能纠正管道在地下延伸的偏差。适用于大中型管径的非开挖铺设。

顶管施工技术在我国沿海经济发达地区广泛用于城市地下给排水管道、天燃气石油管道、通讯电缆等各种管道的非开挖铺设。它能穿越公路、铁路、桥梁、高山、河流、海峡和地面任何建筑物。采用该技术施工，能节约一大笔征地拆迁费用、减少对环境污染和道路的堵塞，具有显著的经济效益和社会效益。

2 顶管施工技术施工原理

顶管施工技术是近年来在我国发展起来的一种地下管道施工方法，这种技术不需要开挖施工，就可以穿过铁路、地下建筑物、公路、河流铺设，并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物施工。从地面开挖两个基坑井，然后管节从工作井安放，通过主顶千斤顶或中继间的顶推机械的顶进，推动管节从工作井预留口穿出，穿越土层到达接收井的预留口边，然后通过接收井的预留口穿出，形成管道的施工。

3 顶管施工工艺

3.1 顶管的分类方法很多，常见的顶管主要为以下三种：人工开挖式顶管、泥水平衡式顶管、土压平衡式顶管。根据平衡原理来分还有气压平衡式顶管，但采用该原理的施工方法对土质、环境、设备、人员等均有较高的要求，且容易造成的较大的地面沉降，因此较少采用。

3.2 顶管工具管有手掘式、挤压式、泥水平衡式、三段两铰型水力挖土式和

多刀盘土压平衡式等。

3.3 顶管法施工的技术

顶管施工就是不在地表下挖槽沟，以液压为动力将钢管（含多节钢管）或混凝土管从A点顶至B点的施工工艺，以下是业内各公司在不同的工程施工中，经过多次实践，总结的施工经验。

工艺特点及适用范围：首先，通过路下顶管，达到路上畅通；第二，在建筑物下顶管，可以不影响建筑物的使用功能；第三，通过顶管技术，缩短管道铺设周期，对降低工程造价有显著作用；第四，顶管设备单一，操作简便易行；第五，使用顶管施工法需要注意管道工艺所用的管节必须注重管节质量，采用国家定点厂家生产的合格产品；第六，顶管施工法广泛适用于铁路、公路及不易开挖沟槽的地下管道施工。

3.4 工艺流程及施工要点

主要机械设备：吊装设备、高压油泵、大吨位千斤顶、后背桩及后背梁、导轨及出土工具、经纬仪、水平仪。机具功能及数量根据被顶进管节的直径长度及重量而定。

施工要点主要包括以下几点：

3.4.1 顶管工作坑开挖要依照施工方案及具体环境进行，坑的长宽要视土质而定；被顶管节的直径、长度，机具设备，要视下管及出土方法而定。工作坑除安装顶管的机具设备后背、导轨、顶进管节以外，还要方便向坑外出土和作业人员的操作。就一般要求而言，工作坑上口前缘距路缘应≥2m，安放管节后每侧要留有1m的工作面，管节后侧与千斤顶之间要预设出土的空间，在有水的环境中要设置水坑及排水设施，工作坑壁的放坡系数根据土质情况应符合要求，坑底要夯实基础。

3.4.2 被顶管的导轨由四根钢轨和若干枕木组成，枕木置于工作坑底下1/2枕木高的基土上，枕木间距800～1000mm，钢轨的长度等于工作坑底面的长度减去钢轨桩所占的位置，钢轨的间距要视被顶管节的外径而定，要确保管节安放后下皮高出枕木上皮20mm，千斤顶安装后应与管节的横截面有最大的接触面，钢轨安装要平直，前端抬头要有0.5～1.0%的坡度。

3.4.3 顶进后背：后背的坚固与否直接影响顶管的效果，所以，后背所具有的能力必须能满足最大顶力的需要，后背由后背桩、后背梁、以及后背桩后面的夯实土所组成，后背桩一般以钢轨代替，埋入坑底以下1.5m左右，桩后填土分层夯实，后背桩平面垂直于顶进方向的轴线，钢制后背梁放在桩前的导轨上。顶进后背的其它组成形式还有砌筑毛石，有预制钢筋混凝土块组合。

3.4.4 安装顶进设备和管节：顶进设备由一台高压油泵和两台200～500t千

斤顶组成，千斤顶安在后背梁与管节之间，管节后端和千斤顶之间要有专用的钢护圈及麻辨或橡胶垫对混凝土管端保护，管外壁涂石蜡做润滑剂，减少顶进摩阻力，千斤顶通过传力柱将管节顶入路基。

3.4.5 挖土、顶进、测量及纠偏：设备安装后经过试运转阶段无异常即可掏土顶进，掏土视土质及管顶上部覆土厚度而掌握进尺深度。对于土质较密且覆土较厚，有利于形成卸力拱的，可以适当多挖；对于土质松散或覆土厚度较小，则要少挖，勤挖勤顶，且挖土直径不可超过管节的外径。

3.4.6 挖土及运土的工具根据管径的大小而定，内径在880～1500mm的制作专用小车，内径在1500mm以上的可用双轮小车直接出土，土的垂直运输可使用吊车或电动葫芦。

顶进过程要时刻测量，每一顶程过后，要对管的高程及左右偏差测量一次，发现问题及时纠偏。纠偏及抬头扎头的措施，可以在管的前端设一斜撑支于管前的土壁上，结合一侧超挖土方，随顶进过程及时纠正。前两节的衔接处，用钢板焊制的钢胀圈加固，作为为防止偏差的一项措施。

3.5 质量要求及安全措施

质量要求：管道顶进要求平直，管的中心偏离轴线不超过3cm为优良。

3.6 安全措施：

3.6.1 施工前期安全措施

施工前应先与铁路、公路及市政的有关部门进行协调，施工方案经有关管理部门同意后方可施工。尤其是在铁路路基下进行施工时，要随时与铁路相关部门取得联系，掌握过往列车的情况，线路上有列车通过时严禁挖土和顶进。

3.6.2 施工期间的安全措施

在防火方面，挖土和顶进时洞内照明应使用低压行灯变压器，洞内严禁用明火；顶进时停止挖土，传力柱上和两侧不准站人，所有传力柱必须摆放顺直；吊装时坑内人员要做好防护措施，并有专人指挥；顶管长于76m时应设给风设施，防止缺氧。

4 注意事项

顶管技术在我国的存在的主要问题是，机械设备技术比较落后，地区差异明显，水平参差不齐，缺乏规范化，人才不足，尚待进一步宣传推广。就目前而言，对顶管机械设备我国主要依赖于进口，虽然国内也有生产企业，但技术仍落后于国际先进水平，掘进机型号种类不足以适应工程需要，我国尚无适于中强度岩层以上的岩盘掘进机，适应土质范围不宽，且耐用性、机械化、自动化水平不够。