顶管技术在市政供水管道施工中的技术应用

顶管技术在市政供水管道施工中的技术应用

赖艺城

广州市增城区水务局广东广州510000

摘要：随着城市化进程的不断加快，市政供水管道面临巨大压力。一般城市供水工程不仅受所处地质、水文条件限制，而且会对周围道路、建筑和地下设施产生影响。顶管技术属于非开挖工程技术，在不影响城市道路、建筑和地下管线的前提下，进行供水工程施工，具有良好的发展前景。本文针对城市供水管道施工问题，进行顶管技术分析，并提出相关建议。

关键词：顶管技术；市政供水；技术应用

引言

顶管施工属于非开发技术之一，主要降低供水工程施工对周围建筑的营销，有效地保护城市环境和土层。在城市供水工程建设过程中，管道需要经过人口密集区域[1]，涉及到很多建筑，所以顶管技术研究具有重要意义。

1顶管施工概述

顶管施工主要采用顶进设备进行推进，克服周围土壤的阻力，将管道按照相关要求顶入土中，实现管道的铺设。在顶管施工过程中，要借助顶油缸和管道间，中继间等推力，将管道从工作坑传入土层，并将管道铺设在两个坑之间。顶管施工技术作为盾构施工技术之后的施工方法，无需对周围建筑造成影响，就可以完成管道线路铺设，如图1所示。

虽然我国顶管技术发展比较晚，但是现已达到国际先进水平。随着城镇进程的不断加快，顶管技术的应用空间越来越广。然而，由于我国经济发展不平衡，很多顶管施工设备比较落后，或者缺少相应的技术人员，导致顶管施工技术遇到很大困难。

2顶管施工技术注意事项

2.1保证土层稳定性

城市一般都是傍依河流而建设，所以其距离水系比较近，所以城市供水系统对地质、水文的依赖程度比较大。在进行顶管施工前，要做好工程的勘察工作，保证施工不会对土层产生影响[2]，也不会对工程周围的建筑产生影响和破坏。同时，在施工过程中，一旦发现出现区域问题，应该及时采取加固处理，防止土层出现大面积塌陷，或者开裂，对周围建筑产生影响。

2.2保障相关人员安全

顶管施工时，会穿过淤泥层，而淤泥层存在很多有毒气体，这些气体会对施工人员健康产生影响，甚至会危机相关人员生命。因此，在施工过程中，要做好有毒物质检测，注意通风，保证施工人员的身体健康，推进工程的发展。

2.3避免造成其他管线的二次破坏

顶管技术实施强要勘察施工线路，全面了解电力、天然气和通讯线路的位置，保证相关线路的顺利进行。顶管技术并未对街道产生破坏，也未影响全体员工的根本利益，所以该技术实施的前提是避免对其他管线造成二次破坏。

2.4准确计算推力和中继间

顶管技术实施前，要进行顶进推力计算，保证顶管施工有效进行。在施工前，要依据地质勘察结果，综合多方面因素，计算顶进推力，并计算全面的数据。通过相关数据计算，选择适合的油缸类型和中继间的分布，如图2所示。同时，施工人员要做好工作井的设计，并依据计算结果，进行工作井加固，保证顶管施工的有效进行。

3在市政给水工程中顶管施工技术应用分析

3.1顶进管及设备选择

为了让顶管技术更好地应用到市政供水工程中，并应对各种地质环境，一般选择钢筋混凝土管作为工具管。在顶进管设计过程中，进行应力验算和配筋计算，保证顶进管自身的强度和韧性[3]，使其符合设备的要求。然后，依据实际需要，确定顶进管的直径、长度等参数。一般来说，要依据工程需要，计算顶进管的内径，综合分析顶进管的受力情况，以及钢筋混凝土顶进管韧性。在施工过程中，顶进管的直径大于500mm，方便相关人员在供水工程中的作业。

从理论方面说，顶进管长度应该越长越好，但是顶进管一旦在施工过程中出现偏差，就很难进行纠正。另外，随着顶进管长度的增加，其挖坑深度、支护强度，回填成本也随之增加，所以需要选择长度适合的顶进管。目前，顶进设备主要为千斤顶、顶铁、高压油泵，以及运土设备等。同时。根据市政供水管道施工路线的要求，对管长进行相应的截取，尽量减少对管数量的使用次数，但是地下管道并不是呈一条直线的，其中必然会存在弯曲之处，在这种情况下，管与管之间的连接一定要到位，这样才能有效的降低不稳定因素的影响。另外，根据施工中的实际要求进行选择，并不是一成不变的，根据工程的实际需要选取所需设备。因此，在进行设备选择前，应该对顶进管的直径、长度进行合理选择，并详细标注设备规格，台数，让采购人员获得准确的信息，采购符合实际要求的相关设备。

3.2顶管施工的准备工作

顶管施工前要进行合理布置，诸如，自动控制室、设备间、搅拌棚、搅拌材料场，起重设备场、注水系统、管道设备场、弃土坑等。顶管进入、出口处，后靠土加固，并在后靠土、进出入洞位置，进行高压旋喷桩加固，保证顶管机出口的安全。同时，在工作井的洞口位置，按照止水装饰，防止顶洞进出口位置，出现触变泥浆损失。因此，前期施工准备对于顶管施工具有十分重要的作用，是工程质量的保障。

3.3顶管井的设计

顶管井分工作井、接收井两种，其建造结构也有很多种。一般来说，钢筋混凝土结构是建造的主要结构。工作井结构主要以单孔、单排孔井为主，单孔井有圆形、方形、矩形几种，单排孔井主要以矩形为主。按照受力强度来分，自高到低为：圆形、方形和矩形。

3.4顶管施工工艺流程分析

（1）穿墙

穿墙就是将管顶出井外，并进行止水装置安装的过程，主要包括：1.穿墙就是将低粘度水泥和粘土进行搅拌，发挥临时性阻水、挡土的作用；2.保证穿墙孔外侧土的稳定和强度[4]，在穿墙前后进行泥浆灌注；3.穿墙前进行相应风险分析，并提前做好预防措施；4.闷板开启后，将工具管进行推进，做好穿墙防水工作。

（2）顶管出洞

顶管出洞就是将第一节管子从工作井中就是让顶管机和第一节管子从工作井中破出，并进入土中的过程。在管子出洞时，相关人员要注意安全，防止意外事故的出现。为了保证管子自身的安全，可以采取工具管进行处理。同时，为了保证管子出洞的安全，在进行顶进工作时，接收工作井外侧的泥浆诸如，进行结构加固和改良。

（3）注浆减阻

为了降低顶管和土壤之间的摩擦，可以通过注浆工艺来提高顶距。注浆减阻主要通过膨润土和水，形成凝状流动状态的润滑层，减少管外壳和土壤之间的摩擦阻力，从而延长管子推进距离。同时，这种泥浆凝结后，具有较好的稳定，可以保护管壁，提高减阻效果。另外，在制浆过程中，加入纯碱､纤维素CMC，以及缓凝剂等材料，提高泥浆的稳定性。

（4）顶进纠偏

如果顶管位置偏移，就会影响管道之间的合拢性，所以要进行纠偏处理，而纠偏处理包括：超挖纠偏､顶木纠偏､千斤顶纠偏。超挖纠偏适合偏差为1~2cm情况，主要利用偏向反侧超挖形成阻力，调整管子的位置；顶木纠偏适用偏差大于2cm情况，主要是让圆木（或者方木）一端顶在管子偏向的另一侧管壁上，然后支撑在垫有钢板（或木板的管）前土壤上，在进行管子顶进，这样就会利用顶进时斜支撑产生的阻力，对顶管进行纠正；千斤顶纠偏的方法类似于顶木纠偏，只是在顶木上用小型千斤顶强行进行管子移位校正｡

4.总结

总之，顶管施工技术对市政供水系统产生重要影响，保证供水工程正常运行。在城市化建设过程中，顶管技术不仅降低了施工对街道、建筑的影响，而且缩小了施工范围。因此，顶管施工技术可以提高供水工程建设效率，而且发挥了现代施工技术的优势。

参考文献：

[1]黎瑞华.顶管技术在市政给排水施工中的应用[J].建设科技，2014，（8）：15.

[2]王圣成.市政工程给排水施工中顶管技术的应用分析[J].中华民居，2014，（3）：12.

[3]何锐广.给排水管道的顶管施工技术探讨[J].中国科技博览，2011，（20）：22.

[4]锡峰.探讨市政给排水管顶管施工技术[J].大观周刊，2011，（52）：7.