市政给排水管道顶管工艺探讨

市政给排水管道顶管工艺探讨

王成江1顾培军2

关键词：市政给排水；管道；开槽；设计；施工技术

地下管道不开槽施工是指不在地面全线开挖，只在管线特定部位开挖，以完成管线的铺设、更换、修复、检测和定位的工程施工技术。在大多数情况下，尤其是在繁华市区和管线埋层较深的地段，不开槽施工更具有明显的优势。

1市政给排水管道顶管工艺设计措施

1.1顶管顶进方法的选择：根据工程设计要求、工程水文地质条件、周围环境和现场条件，经技术经济比较后确定，采用敞口式顶管机时，应将地下水位降至管底以下不小于0.5m处，并应采取措施，防止其他水源进入顶管的管道。周围环境要求控制地层变形、或无降水条件时，宜采用封闭式的土压平衡或泥水平衡顶管机施工。穿越建（构）筑物、铁路、公路、重要管线和防汛墙等时，应制订相应的保护措施。小口径的金属管道，无地层变形控制要求且顶力满足施工要求时，可采用一次顶进的挤密土层顶管法。

1.2盾构机选型：根据工程设计要求（管道的外径、埋深和长度），工程水文地质条件，施工现场及周围环境安全等要求，经技术经济比较确定。定向钻机的回转扭矩和回拖力确定，应根据终孑L孔径、轴向曲率半径、管道长度，

结合工程水文地质和现场周围环境条件，经过技术经济比较综合考虑后确定，并应有一定的安全储备；导向探测仪的配置应根据定向钻机类型、穿越障碍物类型、探测深度和现场探测条件选用。浅埋暗挖施工方案的选择，应根据工程设计包括隧道断面和结构形式、埋深、长度，工程水文地质条件，施工现场和周围环境安全等要求，经过技术经济比较后确定。夯管锤的锤击力应根据管径、钢管力学性能、管道长度，结合工程地质、水文地质和周围环境条件，经过技术经济比较后确定，并应有一定的安全储备。工作井宜设置在检查井等附属构筑物的位置。

1.3管节要求：钢管制作质量应符合有关规定和设计要求，且焊缝等级应不低于Ⅱ级；外防腐结构层满足设计要求，顶进时不得被土体磨损。双插口、钢承口钢筋混凝土管钢材部分制作与防腐应按钢管要求执行。玻璃钢管质量应符合国家有关标准的规定。衬垫的厚度应根据管径大小和顶进情况选定。

1.4设备要求：施工设备、主要配套设备和辅助系统安装完成后，应经试运行及安全性检验，合格后方可掘进作业。操作人员应经过培训，掌握设备操作要领，熟悉施工方法、各项技术参数，考试合格方可上岗。管道内涉及的水平运输设备、注浆系统、喷浆系统以及其他辅助系统应满足施工技术要求和安全、文明施工要求。施工供电应设置双路电源，并能自动切换；动力、照明应分路供电，作业面移动照明应采用低压供电。采用顶管、盾构、浅埋暗挖法施工的管道工程，应根据管道长度、施工方法和设备条件等确定管（隧）道内通风系统模式；设备供排风能力、管道内人员作业环境等还应满足国家有关标准规定。起重设备必须经过起重荷载计算。使用前应按有关规定进行检查验收，合格后方可使用。起重作业前应试吊，吊离地面100mm左右时，应检查重物拥扎情况和制动性能，确认安全后方可起吊；起吊时工作井内严禁站人，当吊运重物下井距作业面底部小于500mm时，操作人员方可近前工作。工作井上、下作业时必须有联络信号，所有设备、装置在使用中应按规定定期检查、维修和保养。

2市政给排水管道工作井施工

工作井的结构必须满足井壁支护以及顶管、盾构推进后座力作用等施工要求，选择在管道井室位置；便于排水、排泥、出土和运输；尽量避开现有构筑物或建筑物，减小施工扰动对周围环境的影响；顶管单向顶进时宜设在下游一侧。工作井围护结构应根据工程水文地质条件、邻近建（构）筑物、地下与地上管线情况，以及结构受力、施工安全等要求，经技术经济比较后确定。编制专项施工方案；应根据工作井的尺寸、结构形式、环境条件等因素确定支护形式；土方开挖过程中，应遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖，严禁超挖”的原则进行开挖与支撑；井底应保证稳定和干燥，并应及时封底；井底封底前，应设置集水坑，坑上应设有盖；封闭集水坑时应进行抗浮验算；在地面井口周围应设置安全护栏、防汛墙和防雨设施；井内应设置便于上、下的安全通道。

2.1顶管及盾构的后背墙施工：后背墙结构强度与刚度必须满足顶管、盾构最大允许顶力和设计要求。后背墙平面与掘进轴线应保持垂直，表面应坚实平整，能有效地传递作用力。施工前必须对后背土体进行允许抗力的验算，验算通不过时应列后背土体加固，以满足施工安全、周围环境保护要求。上、下游两段管道有折角时，还应对后背墙结构及布置进行设计；装配式后背墙宜采用方木、型钢或钢板等组装，底端宜在工作坑底以下且不小于500mm；组装构件应规格一致、紧贴固定；后背土体壁面应与后背墙贴紧，有孔隙时应采用砂石料填塞密实；无原土作后背墙时，宜就地取材设计结构简单、稳定可靠、拆除方便的人工后背墙；利用已顶进完毕的管道作后背时，待顶管道的最大允许顶力应小于已顶管道的外壁摩擦阻力；后背钢板与管口端面之间应衬垫缓冲材料，并应采取措施保护已顶入管道的接口不受损伤。

2.2顶管工作井应施工：根据顶管机安装和拆卸、管节长度和外径尺寸、千斤顶工作长度、后背墙设置、垂直运土工作面、人员作业空间和顶进作业管理等要求确定平面尺寸；深度应满足顶管机导轨安装、导轨基础厚度、洞口防水处理、管接口连接等要求；顶混凝土管时，洞圈最低处距底板顶面距离不宜小于600mm；顶钢管时，还应留有底部人工焊接的作业高度。平面尺寸应满足盾构安装和拆卸、洞门拆除、后背墙设置、施工车架或临时平台、测量及垂直运输要求；深度应满足盾构基座安装、洞口防水处理、井与管道连接方式要求，洞圈最低处距底板顶面距离宜大于600mm。浅埋暗挖竖井的平面尺寸和深度应根据施工设备布置、土石方和材料运输、施工人员出入、施工排水等的需要以及设计要求进行确定。

2.3工作井洞口施工：预留进、出洞口的位置应符合设计和施工方案的要求。洞口土层不稳定时，应对土体进行改良，进出洞施工前应检查改良后的土体强度和渗漏水情况。设置临时封门时，应考虑周围土层变形控制和施工安全等要求。封门应拆除方便，拆除时应减小对洞门土层的扰动。

2.4顶管或盾构洞口施工：洞口应设置止水装置，止水装置联结环板应与工作井壁内的预埋件焊接牢固，且用胶凝材料封堵；采用钢管做预埋顶管洞口时，钢管外宜加焊止水环；在软弱地层，洞口外缘宜设支撑点。

2.5浅埋暗挖施工：导轨应采用钢质材料，其强度和刚度应满足施工要求；导轨安装的坡度应与设计坡度一致。顶铁的强度、刚度应满足最大允许顶力要求；安装轴线应与管道轴线平行、对称，顶铁在导轨上滑动平稳、且无阻滞现象，以使传力均匀和受力稳定；顶铁与管端面之间应采用缓冲材料衬垫，并宜采用与管端面吻合的U形或环形顶铁；顶进作业时，作业人员不得在顶铁上方及侧面停留，并应随时观察顶铁有无异常现象。千斤顶宜固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点应在管道中心的垂线上；千斤顶对称布置且规格应相同；千斤顶的油路应并联，每台千斤顶应有进油、回油的控制系统；油泵应与千斤顶相匹配，并应有备用油泵；千斤顶、油泵、换向阀及连接高压油管等安装完毕，应进行试运转；整个系统应满足耐压、无泄漏要求，千斤顶推进速度、行程和各千斤顶同步性应符合施工要求；初始顶进应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进；顶进中若发现油压突然增高，应立即停止顶进，检查原因并经处理后方可继续顶进；千斤顶活塞退回时，油压不得过大，速度不得过快。

2.6质量验收标准：为了能够提高支墩工程的施工质量，需要对施工工程的相关工艺、技术措施进行学习，了解，并结合相关工艺、技术措施应用，协调施工进度、施工安全、施工质量、施工成本等方面的关系。对于工程施工质量应该控制，如发现混凝土基础强度不符合施工工程要求，可按照施工规范，清除原先的混凝土结构。为了防止因地下水位过高发生管涌现象，可采取人工降水措施，修复井点系统，等水位下降到沟槽基底时重新浇筑混凝士。工程原材料、成品、半成品的产品质量应符合国家相关标准规定和设计要求。

3结束语

在市政给排水工程施工管理中，一定要加强给排水工程施工的基础处理和每一具体环节的质量管理与控制，只有这样才能有效防止市政给排水工程中各种常见问题，才能建设一个良好的城市人居环境。