顶管技术在市政给排水工程施工中的应用研究.pdf

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 106 顶管技术在市政给排水工程施工中的应用研究 高子平 辽宁省市政工程设计研究院有限责任公司，辽宁 沈阳 110006 摘要：摘要：在城市给排水工程中，管线的铺设直接影响到工程的建设品质，而管线网络的铺设又是一项常见的施工作业，因此，如何提高管线网络的铺设品质与水平也是非常重要的。在城市旧城改造过程中，市政给水、排水工程的建设内容繁多、结构复杂，大范围的基坑施工容易对城市交通产生干扰，同时还会对周围的居民产生不利的影响。在城市给水排水工程建设中，必须采用顶管技术，这样才能保证工程的建设进度，并使建设费用降至最低，达到最大的经济效益。关键词：关键词：顶管技术；市政给排水工程；给排水施工 中图分类号：中图分类号：TU991 0 引言 当前，在城市给水和排水工程中，普遍采用的是顶管工艺，它不需要大量的土方开挖，即可完成埋地管线的施工。它不仅对周围建筑物、环境及居民生活带来的负面影响小，而且工程量较小，所投入的机械设备、人力等少，可以实现施工消耗的节约。但由于顶管工艺的施工困难，使其应用于城市给水、排水系统时受到了一定的限制。这需要与工程土质特性、施工要求及地下管线敷设情况等相结合，制定出一套合理的施工方案，并严格遵守顶管施工工艺流程、方法进行操作，对各个施工阶段的技术要点进行严格控制，以此来提升市政给排水工程的整体施工品质，突出出顶管技术在市政给排水工程中应用的优点。1 顶管技术内涵及应用必要性 1.1 内涵 顶管施工工艺是在施工机械的推动下，把管线推进到土壤中，从而达到跨越土壤的目的。该施工工艺挖掘量小，甚至不需要挖掘，在具体的施工过程中不易受周边环境的影响，有利于提高施工品质，确保施工进度。顶管施工技术，也称非开挖施工技术，是在特定的设备安装和顶管推进过程中，采取减小管道与土壤摩擦的措施，是一种常见的给排水管道施工品质优化的方法。城市给水、排水工程通常跨越很大，在施工过程中易受到交通环境、地面结构等因素的干扰，造成管线推进困难。在此过程中，随著线路延伸，土层与管线之间的摩擦也随之增大，从而加大了管线的施工难度。在此条件下，可采用分段顶进，并最终实现各节的联接。采用分段顶进法，必须在各节段安装油缸，以实现对施工阻力的控制。顶管施工工艺与传统的给水、排水管线施工工艺相比，在工程消耗和环境保护方面都有明显的优势。它具有不损坏地面结构，对周边环境影响不大，甚至在大风、大雪等恶劣天气下也能进行的优点。采用顶管施工工艺，不仅节省了工程消耗，而且不需消耗太多的劳力。但在实际操作中，由于其受地层地质条件的影响，同时由于顶进工艺的特殊性，必须采用合理的顶进工艺，不然很容易造成管线定位不准确的问题。1.2 必要性 1.2.1 确保工程经济、环境效益 随着城市化进程的持续加速，城市规模的迅速扩张，城市地下管道、管线老化等基础设施问题也变得越来越突出，特别是在城市中心的老城区，这些相关问题变得更为突出，因此急需对其市政给排水系统进行改造1。而将顶管施工技术应用到市政给排水工程中，可以充分发挥它不需要开挖这一施工特点，也就是不需要开挖地面就可以完成地下管道的铺设工作，施工面由以前的面转变为点。即减小了施工区域，降低了开挖量，缩短了施工时间，从而达到了节省工程总费用的目的。这样既能保证工程的推进速度，又能保证工程的可靠性，从而使施工企业的效益也得到保障。1.2.2 对周围建筑物、居民生活产生的负面影响小 市给排水管道一般埋在高速公路或地下结构中，对原有的管线和管道设施有不同程度的影响。而采用中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 107 顶管施工技术，则可以将管道以曲线的形式铺设在公路、地下构筑物中，从而降低对已经铺好的管道管线设施的干扰，也就是不会对居住区内铺设的水、电及通讯管线造成干扰，对周围建筑物、沿线交通等造成的影响很小2。与此同时，还能降低施工现场产生的噪音、粉尘等污染，不会对城市环境及居民的生活造成较大的影响。1.2.3 环境适应能力强 与传统给排水工程管道管线敷设技术相比，顶管技术是在工作井中进行施工，它可以减少外界天气等因素对施工进度、工艺技术造成的影响，从而保证了市政给排水工程施工的效率和品质，也就是使用该技术，可以确保在合同规定内按时竣工。2 顶管施工技术的特点和适用范围 2.1 顶管施工技术特点 与常规施工工艺相比较，顶管工艺是一种非开挖工艺，其优越性是显而易见的。在市政给排水工程中采用顶管施工技术，可以减轻施工人员的劳动强度，不浪费过多的资金、时间、人员，进行地面开挖、回填等，顺利完成施工任务。在城市给水工程中采用顶管施工技术，不仅能提高工程进度，提高工程品质，还能节约资金，达到提高企业经济效益的目的。这项技术对环境有很强的适应能力，在大部分地质条件下都能使用3。一般采用顶管施工技术，可以实现施工面到点的转换，一系列的施工工作可垂直于地面进行，提高施工效率。2.2 适用范围 顶管施工工艺具有广泛的应用前景，在人口密集的地区，交通流量大的地区，地面植被茂盛的地区都可以采用。首先，在城区人口密集的地区，可以采用顶管施工工艺，其工作范围小，不需要占用太多的场地。既不会对城市的交通造成太大的影响，又不会对路面的美观造成太大的影响，从而提高了给水和排水工程的经济效益。其次，此项技术常用于人流量较大、人口密度较大的地区。在建设过程中，不会造成严重的噪音，对居民的正常工作造成很大的影响，对环境也有一定的保护作用。最终，将此项技术运用到有大量植被覆盖的地区，并能有效地控制建筑的动土范围，从而避免对绿化环境的破坏。3 顶管技术在市政给排水工程施工中的应用 3.1 施工准备 在市政给排水工程中，将顶管技术运用到了市政给排水工程中，施工单位要严格按照有关规范标准进行施工，并做好工程施工流程的规划与设计工作。在正式开始施工之前，首先要确定管线的最大容许顶压力和使用的设备。一般情况下，管子的最大上举力不得超过 60000kN，千斤顶上举压力约为 8000kN，总重量在 150-200 吨之间。然后，通过对顶板压力的计算，给出了中继间的顶板压力。每一根柱子上，都有一根柱子。在完成上述作业之后，施工人员应该做好现场施工的监管工作，按照顶管技术的施工要求，将施工材料和施工设备放置在指定的位置上4。在顶管工艺的施工过程中，使用到的设备主要有吊车、千斤顶、测量仪器和电机等。3.2 地表监测 在基坑开挖时，由于基坑开挖量达不到给水、排水的需要，加上管道纠偏不当，很容易引起地面沉降。会影响到正常施工，工地也会不能正常施工，不能保证施工进度。为此，在基坑开挖之前，必须进行地面观测，以充分认识地面的异常情况。作为建设单位，通过水准测量，充分了解施工现场的地表情况和建筑物的沉降情况，利用倾斜电测方法对观测到的建筑物倾斜状况进行控制。对监测进度、施工进度以及施工现场建筑物的情况和沉降速度进行全面控制。同时，为了最大限度地防止地表沉降，施工单位一般需要采取如下几种方法进行控制：一，在压浆施工过程中，采用泥浆套土体压力平衡的方法，合理、有效地控制压浆的压力5。其次，对于埋深在 1.2m 以下的管线，主要采用管道敷设线路局部压钢板的方法，在钢板的上方放置对应的沙袋，以保证顶管上方的土层压力一致；并维持均匀。3.3 工作坑施工 工作井的建设包括工作井的建设，接收井的建设。工作井和接收井的主要任务是实施顶管排水、出土以及运输，为现场的建筑物提供保护功能。比较普遍的是长方形和圆形。工作井和接收井的结构材料为钢筋混凝土，在选择矩形工作坑时，需采用锚杆进行封闭式模框架的构筑6。在长方形四个角落处适当地布置对角线，有利于增强长方形结构的稳定与可靠度。在使中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 108 用顶管技术时，这种施工方法既可以节省材料，又可以满足生态环保的要求。3.4 洞口止水 对工作井的保留洞口进行适当增大，是保证管道从工作井位顺利出发的保证，管道的外径宽度应大于120mm。但是，在完成管道外径的施工之后，在顶进的过程中，要做好工作井保留洞口和管道之间的缝隙的封堵工作，以提高洞口的止水效果7。在市政给排水工程施工时，通常需要在建设工作井时，在工作井的预留洞口位置预埋相应的钢法兰，钢法兰的厚度通常为8mm 左右，在完成上述工作后，将相应的螺栓进行焊接；橡皮法兰一般采用 15 毫米厚，采用钢制压力盘来有效地控制凸缘。采用 10 毫米厚的钢板压实方法，可有效地防止水、沙等对施工井壁造成破坏。3.5 设备安装 首先，将钢材制作成导轨，按照有关规范的要求进行安装，对钢轨的位置进行合理的设计和安排，保证钢轨平行、顺直，为后续工作提供支撑和协助。通过对轨道纵坡的综合检测，使设计的轨道纵坡满足城市给水和排水的要求。在以后的施工过程中，要不断地对钢制导轨的位置进行校核，避免导轨位置发生偏差，导致顶管施工品质下降。其次，在安装时，首先要把它用专用的托架固定好，使它与给水、排水管道的中垂线成对称关系；这样，在垂线中，就可以产生一个有效的力，而这个力就是8。另一方面，应该做好千斤顶的配置工作，为其提供适当的油泵和备用泵，为施工的持续进行打下良好的基础。在设备千斤顶和相关的设备安装完毕之后，应该展开后续的检查工作，对设备的运行状态、安装效果等方面进行全面的检查，在经过多次的验证和确认之后，方可开始正式的施工。3.6 穿墙顶进 在机头穿墙的施工中，为了防止土体长期暴露在外，应以匀速连续的穿墙速度进行，在穿墙之前，向土体中灌注一定数量的混凝土，以提高土层的稳定与可靠度。避免了由于穿墙力过大而引起的土壤渗水问题，使穿墙力差。在封闭板壁打开时，要及时进行止水作业，以进一步提高穿墙的品质与水平。在顶进施工中，一般采用手挖法。采用这一方法之前，必须对井底进行适当的调节，保证井底距井底的落差大于0.5m。为了避免地下水渗入到顶管中，从而对顶管施工品质造成不良影响，在地下水位调整结束后，进行了防水处理。在顶部施工的工具与土层接触后，按照自上而下的顺序，采用分层开挖的方法，在高度达到3550cm 之间时，停止开挖9。其次，在顶进时，必须严格按照“先挖后顶”的原则进行顶进，对于极少的地层，可以采用超挖的方法，但超挖的深度要控制在10-15 毫米。在顶进过程中，应注意不能在管段以下部位进行过开挖，以避免对工程施工产生不利影响。3.7 管线纠偏 施工的关键是因为在管道施工过程中，极易产生位移问题，从而导致管道实际位置与规定位置之间产生偏差，从而影响到市政给排水工程的施工品质。在实际施工过程中，当施工人员发现由于顶管施工导致的管线偏差在 510mm 之间时，应该及时实施管线纠偏方案，保证顶管品质满足施工要求10。在对管线进行纠斜时，不能一次进行数量庞大的纠斜，而要对管线进行微调，使管线进行微调，使管线慢慢地向预定的位置移动，避免由于作业力量太大，对周边土壤产生干扰，引起管线损坏的问题。4 结束语 综上所述，地下给水系统的建设，可以为城市污水处理系统、自来水系统等提供一个有效的管道。近年来，随着我国城镇化的快速推进，大量人口进入城市，导致城市下水道、道路下水道等问题凸显。这既影响了居民的生活用水，又造成了一定程度的环境污染，影响了城市的可持续发展。为此，迫切需要对城市的给水、排水问题进行针对性的改进与解决。参考文献 1刘嘉靖.顶管技术在市政给排水工程施工中的运用研究J.四川建材,2022,48(10):106-107.2王智.市政给排水工程非开挖顶管施工技术分析J.科学技术创新,2022(27):110-113.3高涵.市政给排水工程非开挖顶管施工技术分析J.四川水泥,2022(06):177-179.4汪凯举.市政给排水工程长距离顶管施工技术J.新型工业化,2022,12(05):176-179.5吴文贵.市政给排水工程中的长距离顶管施工技术分析J.住宅与房地产,2021(34):200-201.