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刍议顶管技术在市政工程管道施工中的应用陈思

发表时间：2021/4/30 来源：《基层建设》2021年第1期作者：陈思

[导读] 摘要：随着经济和各行各业的快速发展，现阶段我国城市建设不断发展，日新月异。市政给排水工程是城市建设的重要组成部分，其施工质量对城市建设有很大影响。

        武汉市政工程设计研究院有限责任公司湖北省武汉市 430023
        摘要：随着经济和各行各业的快速发展，现阶段我国城市建设不断发展，日新月异。市政给排水工程是城市建设的重要组成部分，其施工质量对城市建设有很大影响。为了保护城市道路，使其免受破坏，确保人们日常出行的畅通无阻，必须完善给排水管道的施工工艺。顶管技术又被称作非开挖管技术，能够很好地解决上述问题，现阶段已经被广泛应用在城市排水管道的项目工程施工。顶管技术与传统的施工相比，可以直接利用地下管线或地面结构在施工现场实施施工作业。该项技术的先进性与技术优越性较高，通常对施工技术人员的专业操作能力要求很高，施工操作较为严格。因此，我们有必要对该技术进行深刻而全面的讨论，以期为今后人们对该技术的应用提出相关的理论依据与指导。
        关键词：市政工程；顶管；施工技术
        引言
        近年来，城镇化建设的推进力度不断提高，相应的各项市政工程也占据了更重要的地位，其中顶管施工技术作为一种常用技术手段在市政工程建设过程占据重要地位。针对顶管施工技术展开探讨，通过阐述顶管施工技术的施工工艺，对顶管施工的常见问题及纠正措施进行了探讨，为保证施工质量提供了一些借鉴。
        1顶管施工原理及类型
        在顶管施工的过程中，需要利用人工或者机械相配合的方式进行管材前端的土体挖掘作业，根据实际管材的口径和形状进行空腔挖掘，再通过顶进装置将管材推进空腔内。该作业形式不断循环，直至全部将管材推进设计的区域内。从类型上看，可以根据顶管施工的掘进方式将其分为人工顶管和机械顶管两种类型。人工顶管主要利用人工凿除的方式进行土体挖掘，而机械顶管则完全依赖机械机头。另外，在机械顶管施工领域又可以根据不同的顶进机械工作原理将其划分为气压平衡式、土压平衡式及泥水平衡式三种类型。施工方法和施工机械的选择需要根据不同的施工环境、地质条件、水文因素、施工成本、施工工期以及安全风险评估等多种因素进行综合考虑。整体顶管的施工流程分为前期的工作井施工以及后期的顶管施工，接收井的施工需要将施工工程划分为不同的施工段，施工段主要的作用是便于挖掘机械顶进设备、顶管以及人员等进行安排布置。而在顶管施工过程中，又分为土体开挖、运输以及顶进作业。
        2顶管施工技术应用
        2.1顶管管道的选择
        顶管技术的关键在于对顶管管道的应用，而不同的地质环境、施工规模，对顶管材料的要求也是不同的。在市政给排水管道的施工中，以往较多选用的钢筋混凝土管道，这种管道具有强度高、刚性好、耐用性强等特点，不仅适合作为地下管道应用，也能很好的适配顶管施工技术的应用要求。现常用的是离心球墨铸铁管，污水有污水专用离心球墨铸铁管（内衬高铝水泥离心球墨铸铁管），随着现代工程材料技术的不断发展，在部分工程中，钢质复合管道的应用率也在逐步提升。在确定管道材料之后，还需要根据市政给排水工程的具体设计图纸、施工方案，对管道的直径、长度进行明确。在管道直径的选择方面，首先需要考虑给排水工程的施工建设规模，即对管道未来所支撑的给水、排水流量进行预测和设计，再结合对管道材料刚度、承载力的考虑，选择合适的管道直径。其次，要做好顶管长度的控制。由于在顶管施工实际应用中，管道系统在土层中顶进，需要管道承载一定的荷载。如果顶管过短会导致管道安装、连接施工次数过多，无法发挥顶管施工技术的优势；如果顶管过长，会增加荷载，不能很好的控制顶管路线和行进方向的准确性，导致施工难度增加，质量得不到保证。需要考虑现场实际环境以及具体施工要求，对顶管的长度进行合理控制。

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        2.2顶管线路的规划
        在顶升技术中对于顶升操作的主要途径方式是通过手钻，而该方式对于地下水位的控制要求比较严格。如果在管道周围1m之内存在地下水，那么在施工过程中会非常容易出现水或者是杂质进入管路从而造成管道阻塞的问题。在顶起管道的操作过程中，需要对线路实施提前并合理的相关规划，合理的路线规划是工作顺利进行的前提。
        2.3设计合理的顶管井
        在顶管施工中，顶管井作为应用的关键性前提之一，其设计误差常常会引起顶管施工作业误差，引起管道铺设质量问题。在顶管施工中，一般由工作井及接收井发挥作用。按照施工方法，工作井还可划分为单排井与单孔井。其中，单孔井主要为长方形、正方形、圆形的井，且以正、长方形井最常见，很少见圆形单孔井。但从结构性能上看，正、长方形单孔井却比圆形单孔井要差。考虑到市政给排水基础工程一般为混凝土结构，因此在工作井的施工工程中，应固定支撑并安置防护设备，以防混凝土开裂、坍塌、滑落等引起安全事故。在打造顶管井时，应按设计方案要求，统一设置工作井距离接收井的长度，以顺利完成顶管施工任务。而在建设完各顶管井以后，还应再次检查，以顺利展开后续工序。
        2.4顶管出洞
        在土层进入顶管设备后，常会出现顶管出洞。该施工环节属于顶管施工中很关键的一个施工工序。由于在实际的顶管顶进中，常会出现管线偏离等问题，因此要求在下面专门设置一个支撑用途的工具管。此外，还应随时紧密关注工具用管的有关凋零现象，并及时纠正工具管，避免下跌或出现偏移。
        3顶管的应用注意事项
        在市政给排水工程施工中应用顶管技术，首先需要确定好工作井和接收井的位置。顶管井一般采用的是钢筋混凝土结构，按照结构形式可以分为沉井和护壁井，其中沉井截面形状为长方形，护壁井多做为圆形。其中，地质条件较不好及深度较深的情况下，一般是做沉井，但造价较高，施工工期也较长。工作井和接收井的选择，一般是根据现场地质条件、施工规模而定。在确定顶管井之后，随即实施穿墙施工环节。将工具顶出井外安装穿墙止水系统，也就是在管内填满压实的纸筋黏土，或低强度水泥拌合土，可以起到临时挡土、阻水的作用。为了保证穿墙孔外部土体足够稳定，需要对这部分土体进行灌浆加固。在顶管施工中，顶管出洞是十分关键的环节，施工前需要全面检查设备状态和管道状态，检查密封体是否安装到位，注浆设施是否能正常运转。在顶进施工中，注浆护壁技术的应用尤为重要，在顶进过程中通过在顶管与周围土层间隙中注入混凝土浆料的方式，起到保护管道和支撑地层的作用，同时还能有效减少地面沉降以及顶进施工的阻力。
        结语
        顶管施工本身会受到客观地理环境的影响，加之施工主体的质量较难集中管控，在实际的施工中可能存在较多的安全隐患。为此要在技术安全保障体系的基础上进行安全防控，并坚持将安全管理工作做到位，利用安全教育进行主观意识培训，通过人员组织结构的调整来提升施工安全质量，如此才能使顶管施工得到基础保障，同时为整体工程的顺利开展和应用奠定基础。
        参考文献：
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        [3] 丁锡峰.顶管技术在市政给排水施工中的应用[J].工程技术研究，2019，4（23）：62-63.
        [4] 胡锋妹.市政给排水施工中长距离顶管施工技术的研究与应用[D].杭州：浙江工业大学，2019.