市政给排水施工中顶管技术的应用.pdf

7012023.8未来城市设计与运营BIM&Intelligent ConstructionBIM+智能建造市政给排水施工中顶管技术的应用许泽希李婧玉摘要：在整个市政工程中，给排水系统无疑是非常重要的一部分。如今，现代城市规模越来越大，人口密度不断提升，面对社会发展需求，传统的给排水工程明挖施工技术明显已不能满足现代施工需求。非开挖顶管技术应运而生，其不但保障了给排水管道施工进度与质量，且在控制城市污染方面也起到了积极作用，有效保护了城市环境。本文深入探究了顶管技术在市政给排水管道施工中的具体应用，以供参考。关键词：市政给排水工程；顶管技术；管道施工方式在城市化进程中，我国城市市政管网建设获得了良好发展，城市交通道路网不断完善，城市运行效率得到较大提升。但在城市建设过程中，一些市政道路因管道施工经常出现反复开挖等现象，严重影响了城市交通，干扰了城市正常生活秩序。作为一种非开挖管道施工技术，顶管施工技术不用对管道敷设线路全面开挖，和传统施工技术相比，可以有效减少工作量，缩短施工周期，减轻工作压力，促进工程建设效率提升，减少对周边环境的影响，同时能获得良好的社会效益和经济效益。一、顶管技术的概述(一）顶管技术的含义顶管技术，即施工中利用顶管机，借助顶进管、千斤顶等方面的作用，把工具管从工作井中穿过障碍物，推送至接收井后吊起，在两井之间敷设管道的一种非开挖管道敷设技术。现阶段，在实际施工中运用此技术，获得了良好效果，可以有效提高给排水工程施工效果和效率。借助顶管技术，可以满足市政给排水工程经济性、环保性等要求，保证管道敷设状况良好，确保给排水系统能够稳定运行。(二)顶管技术应用特点首先，对地面影响小。借助顶管技术敷设给排水管道，不用开挖沟槽，可直穿地下，进而顺利完成管道敷设，不会给市政给排水管道所经过路段的地面造成较大影响，防止施工过程中出现安全问题。最大化发挥顶管技术应用优势，使原有的线状地面开挖向点状施工处理转变，为施工提供方便，确保市政给排水管道的施工和应用状态良好。其次，提高环保效益。环保性是顶管技术的一个显著特征，其能够最大程度避免破坏地面环境，显著提升市政给排水工程施工中的环保效益。实际应用过程中，产生的噪声不大，不会给周围环境造成较大的影响 2 。针对市政给排水工程施工，若想提升环保效果，就应注重科学运用顶管技术，最后，具有广泛的适用范围。顶管技术相较于以往的沟槽开挖施工方式来说，其在各种环境条件中均适合运用，从技术层面能够极大地支持市政给排水工程施工，有利于有效制定和实施施工计划。与此同时，借助顶管技术，可以拓宽给排水管道施工思路，即使在复杂环境下，也能够做到高效施工，避免影响到给排水系统在市政工程建设中的最终应用效果。二、市政给排水工程施工中顶管技术的要点（一）工作坑工作坑也被叫做接收井，通常是根据管径尺寸大小设置的方形或圆形的钢筋混凝土井，一般依据土质情况运用现浇式沉井法、逆作法、明挖法等方式进行施工，而在市政给排水施工中，通常运用的是沉井法 3 。为了增强后背墙定力，使之变得更加牢固，施工人员有时会选择在工作坑附近设置支撑物与水泥搅拌桩，也可以把钢板制成的墙围直接打入坑中，如此便可以确保工作坑更加稳定。此外，因为工作坑直接影响着顶管技术施工质量与效果，因此在开展相关作业的过程中，会加大控制力度。在确定工未来城市设计与运营2 0 2 3.8/7 1BIM+智能建造BIM&IntelligentConstruction作坑时一定要充分考虑多方面因素，包括运输、出土、排水等，高度关注其稳定性与合理性，不能破坏周围的建筑物。(二)管道材质市政给排水管网施工过程中，要和具体情况相结合对适宜的管道材料进行选择。一般来说，有混凝土管、塑料管、钢管等，较为常用的是F型接口I级钢筋混凝土管，此管道抗压强度高，在顶进中可承受压力较大，对控制工程进度与质量尤为有利。在进行顶管施工时，一定要处理好管道连接处的接口，同时考虑经济性等因素 4 。此外，若是顶进路线比较弯曲，要采用短管施工；相反，当顶进路线较直的时候，则运用长管施工，如此便能简化装管步骤，促使施工进度加快，提高施工效率。(三）顶力在施工时，必须使用顶进设备，其中较常采用的一种设备便是千斤顶。顶管施工需要的顶力大小与顶管直径、材质和地质等因素息息相关。因此在施工中，要注意和实际土质等情况相结合，对顶力及角度进行调整，如此才可以确保顶管方向始终保持不变。除此之外，在后续作业过程中，还要注意做好局部区维护，以免局部破损而影响整个工程。三、市政给排水工程施工中顶管技术的应用（一）合理选择顶进管合理选择顶进管是市政给排水施工项目中运用顶管施工技术的关键一环，只有选择适宜的顶进管，才可以使施工效果得到保障 5 。详细而言，在选择此类顶进管的时候，应切实把握好以下几点：第一，加大对顶进管质量的把控力度。顶进管的质量在顶管施工技术中尤为重要，其自身质量状况必定会对整个顶管施工技术的应用效果造成影响，所以，不管选择哪一种型号的顶进管展开施工建设，均需要确保其质量与相关要求相符。第二，对顶进管直径进行合理选择，选择的顶进管直径会对顶管施工效果造成极大的影响，通常而言，需要和施工现场的实际要求相结合合理选择顶进管直径，根据给排水工程项目的施工特点与性质，确定其内径尺寸，之后依据相应的壁厚要求和受力特点，确定相应的外径尺寸。第三，对顶进管的长度进行合理选择，顶进管的长度和整个顶管施工技术的应用效果息息相关，特别是直接影响着施工中的可控性。对此，在顶管施工中，应合理选择顶进管的长度。通常而言，在确定顶进管长度的过程中，不仅要把施工的可行性纳入考虑范围，还应基于顶进管的管径进行确定，如此才能确保工程施工质量与施工效果。(二）顶管施工的前期准备1.现场平面布置在顶管施工过程中，平面总体的布置主要涉及弃土坑、注浆系统、拌浆材料堆场、拌浆棚、管材堆场、料具间、自动控制室、设备的布置等。在始发工作井中安装反力架、主推千斤顶、前顶铁、顶管机、发射架等顶进设备，为了方便施工人员上下，可在工作井边侧设置上下井扶梯。2.顶管机进出洞处和后靠土体加固为了使顶管机进出洞的安全性得到保障，不仅要设置顶管机，同时还要建设后靠土以及加固进出洞区域土体。在土体加固时，主要运用堆土反压法、混凝土后背墙、高压旋喷桩加固等方法。3.顶管施工主要设备通常来说，顶管施工方式最好在以下情况运用：顶管管道所在的环境是黏土层、淤泥砂质，明沟开挖埋管在施工现场不具备施工条件，同时未有其他建筑物基础存在于管道沿线，管道直径最好在8 0 cm以上 6 。基于此，以土体摩阻力、管径的大小、管道材料为基础，对千斤顶和顶进机具的大小、数量以及起重设备、反力墙等进行计算。4.机械设备交班检查管道在顶进之前，除了需要机械加工的交接班手续之外，还需要将设备运转状况告诉下一班组，下一班组的机械工接班后，需要例行检查工具头、测量系统、管道、各个泥浆泵、控制台等是否能够正常使用。(三)顶管施工的工艺1.顶管井的设计对于顶管井而言，涉及接收井与工作井两个方面，且在建造结构类型方面较为多样，主要为钢筋混凝土结构。同时，工作井在结构形式上，通常表现为单排孔井以及单孔井。前者一般为矩形，结合结构受力性能进行排列，由高到低为圆形、正方形、矩形；后者则表现为矩形、正方形以及圆形等相关形状。在布置结构的过程中，可以在井中72/2023.8未来城市设计与运营BIM&Intelligent Construction BIM+智能建造设置内支撑，优化结构受力，并注意土质情况设置相应的外部止水加固措施。在建造时，按双向顶进设计工作井，和接收井保持一定的距离，间距和设计检查井之间的距离相同，施工完成之后，结合实际设计要求，在接收井和工作井位置中间做检查井 7 2.顶管施工工序首先，穿墙。打开穿墙闷板，将工具管顶出井外，同时对穿墙止水装置进行安装，在技术施工策略方面涉及以下几点：第一，将低强度水泥黏土拌和土，抑或夯压密实的纸筋黏土等，填入穿墙管内，以临时阻挡水土；第二，为了使穿墙孔外侧一定范围内土体的稳定性得到保证，工作井在工具管穿墙之前，需采取注浆固结的方式，加固穿墙管外侧；第三，穿墙前分析可能出现的问题，同时运用科学合理的解决措施；第四，将闷板打开之后，应及时推进工具管，并将穿墙止水工作做好，应借助止水法兰加压板，在中间位置安装止水板，材质为厚度2 cm的天然优质橡胶，应确保其拥有良好的耐磨性以及拉伸率，进而在管道顶进的作用下，与安装好的橡胶板共同形成逆向止水装置，应避免因为穿墙管外侧的土体长时间暴露在外，进而形成扰动流变。其次，顶管出洞。顶管出洞指的是首节管道与顶管机头由工作井洞口破出进入土体，然后向接收井推进的相关过程8。对于导管出洞施工而言，容易出现管道变形以及线路偏斜的状况，原因为管道材料在压力下引起的。所以就顶管出洞来说，需要对工具管道展开纠偏或调零，可以运用加大出洞端口的支撑力度的方式实现此目的。如果存在偏离路线的状况，为了防止偏差范围进一步扩大，可以采取预先加垫下跌角的方法，保证顶管坡度，抑或是选用纠正主顶偏差的方法。因为在顶管施工过程中，顶管出洞是尤为重要的一环，所以应对顶管出洞施工过程中的操作方式进行准确控制，进而确保施工质量。再次，注浆减阻。注浆减阻是顶管技术操作中的重点之一，运用触变泥浆。若是在顶管机头的末端展开压浆，在管道外围，泥浆会形成一个泥浆套，泥浆套的存在可以减小顶进时受到的阻力。与此同时，泥浆套还可以起到一定的支撑作用，防止施工中出现地面下沉的情况。在施工中需要注意：必须同时开展管道顶进与压浆动作，否则便会存在漏洞。在此过程中使用的泥浆势必多于预计量，在补浆时，需要确保位置选择准确，促进工程质量提升。最后，顶管纠偏。纠偏，即机头和设计轴线偏离后，借助在后部所设置的纠偏千斤顶组，将机头端面的方向改变，最大化控制偏差，让管道顺着设计轴线顶进。顶进纠偏指的是通过对四台纠偏千斤顶予以调整的方式，如果管道偏左，那么千斤顶则运用左伸右缩的方式，反之亦然。若是同时存在方向与高程偏差，那么便应先将偏差大的一边纠正。在纠偏过程中，应在顶进中运用小角度分级逐渐纠偏，多次调整，慢慢校正。总之，城市市政工程建设事关城市健康安全运行，事关市民百姓的日常生活，所以对此类工程必须高度重视。基于施工可行性、经济性和环保性等多方面的综合考虑，设计和施工企业应合理选择市政管道施工技术。作为市政给排水工程施工的一项重要技术，顶管技术的应用，既可以从技术上为循环水系统、排水系统、供水系统等提供重要支撑，又能有效降低施工对周边环境造成的影响，同时还能确保城市管道工程建设的质量，提高施工效率。参考文献：1吴静.市政工程给排水施工中顶管技术的应用实践 J.中国住宅设施，2 0 2 2（0 5)：160-162.2谭福平。市政给排水施工中顶管技术的应用 J.居舍，2 0 2 2（12）：5 1-5 3.3许顶管技术在市政给排水施工中的应用探究 .科技创新与应用，2 0 2 1（3 2)：133-136.4丁丽丽.顶管技术在市政给排水管道施工中的应用研究 .四川水泥，2 0 2 1（0 8)：171-173.5郭同波.市政给排水施工中顶管技术的应用 J.智能城市，2 0 2 1（0 7）：4 5-4 6.6官世明，市政给排水施工中顶管技术的应用分析 .建筑与预算，2 0 2 1（0 3）：4 7-4 9.7罗宇辉，顶管技术在市政给排水施工中的有效应用 J.工程技术研究，2 0 2 0（0 4)：108-109.8周冰洁，关于在市政给排水施工中顶管技术的应用研究 .门窗，2 0 19（2 2）：2 8 6.作者简介许泽希就职于中国市政工程中南设计研究总院有限公司，硕士，市政给水排水工程师李婧玉就职于中国市政工程中南设计研究总院有限公司，硕士，市政给水排水工程师