市政给水管道顶管施工技术探讨
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作者: 刘子光
【摘 要】在经济高速发展的背景下，居民的生活不断的提高，基础设施也在不断的进行兴建，城市规模不断的扩大，地下工程的建设和应用也日益广泛，导致了一些传统的开挖施工方法不能够更好的满足社会发展的需求，渐渐地非开挖铺管技术应运而生。而顶管技术具有一些列的优点―施工场地小，噪音小，对周围环境影响小等等，所以，该技术在市政工程中得到了广泛的应用。本文介绍了顶管法施工的特点及使用范围、顶进设备的选择和就位，并详细介绍了顶管施工技术，最后给出了施工中应该注意的问题。
【关键词】市政；给水管道；顶管施工技术
一、引言
顶管技术的基础为顶管施工原理，同时还有对所有具体的无需开挖管道进行铺设的统称。这种能够将管道铺设在很深的地下的施工方式，具有很明显的优势，因此近年来该技术在市政给排水施工中应用的案例日益增加。同时，其在施工过程中，无需将交通隔断，且能够有效地穿越障碍物，并带来很小的噪音和振动，对周围施工区域影响较小。
二、顶管法施工的特点及适用范围
顶管法又称为非开挖管道敷设技术，它具有不需要开挖面层，就能将管道穿越地面构筑物和地下管线及公路、铁路、河道的特点，相比开挖敷设技术，投资和工期将大大节省。同时，因为其施工面由线缩成点，占地面积小，地面活动不受施工影响，对交通干扰小，噪音和震动低，城市中施工对居民生活环境干扰小，不影响现有管线及构筑物的使用，属于真正的无污染、高效率的施工技术。
顶管施工技术主要应用于安装管道过河以及通过城市交通繁忙的街道，在安装管道过程中遇到无法迁移或不能实施大型开挖的文物古迹遗址等特殊地段，对不能进行空中架线、开槽埋管来实施作业施工时，一般管径>800mm的地下埋管工程可使用顶管法施工。在敷设城市管道直径>800mm时，施工现场无法采用明沟开挖埋管施工而管道沿线又无其他建筑物基础时，可使用顶管法施工作业。
三、顶进设备的选择与就位
顶进机的主要组成系统包括动力系统、主壳体、液压系统、电气控制系统、中继间等部分。这些设备选择和准备好后，开始就位。先应安装好基坑导轨，在工作井施工时，在底板基础上预埋钢板，应具有足够的强度和刚度，并在钢板上锚固钢筋，采用焊接固定的方法使导轨与之焊接，安放导轨后，应在两侧采用型钢进行固定，必要时可采用混凝土浇筑加固，以防导轨在受到撞击的情况下发生变形或位移。施工之前还应安装好顶管承压壁，即承受和传递全部顶力的后座墙，在钢筋混凝土后背墙前加设一块钢后背，其厚度约30mm左右，钢后靠应与轨道轴线垂直，工作井后靠施工时须保证与顶进方向垂直。施工前还应安装好起重系统与工作平台，起重系统可用来下钢管、更换顶铁以及吊装小型设备，可采用25～50T汽车吊，吊车沿顶进轴线出洞口布置；工作平台采用型钢搭建，其上布置主顶动力站和操作台，顶面还应搭设防雨防冲击顶棚。
四、顶管施工技术
1、穿墙。在穿墙施工操作中，应先开启穿墙闷板，从井内顶出工具管，并设置穿墙止水设备。为防止管道施工受到外部环境水的影响，可在穿墙管道内填封低强度水泥粘土拌合土或纸筋粘土等填充料，以保证管道内密实。穿墙操作前可在穿墙管外侧进行注浆固结，以防止出现墙孔部位强度不足的现象。根据大量顶管施工经验，应提前针对此环节容易出现的工程问题制定紧急应对措施，以最大限度地减小对工程质量及施工进度的影响。本项目中采用了止水法兰加压板，在其中部设置厚度为2cm的天然优质橡胶止水板环，其拉伸率及耐磨性能都很好，这样在管道顶进过程中起到逆向止水的效果。
2、机头就位、开洞门。在工作井前壁墙沿管外壁上方环向200～300mm间距打入棚架管，然后注入水泥浆来加固土层，以提高开洞门时的安全性。开动千斤顶将机头顶到距离洞门35mm处停下，凿除洞口封门，并割除型钢或钢筋。洞门的直径应当比机头外径大，若已经提前埋好环形套管，则其内径也应比机头外径大。安装好密封止水胶圈后，机头应及时顶入洞口后下设备段，转接油管、电缆及泥水管后继续顶进，机头脱离导轨后并测量机身高程、坡度满足要求与否，若出现较大偏差就应采取措施进行纠偏。
3、下管。下管前应先认真检查管子外观，端面要平直，管壁应光洁无坑陷或鼓泡，管子应无破损及纵向裂缝，检查合格后的管子方可下管。下管时工作坑内严禁站人，操作人员在管道接近导轨时方可进坑工作，第一节管下到导轨上，按照施工图上的位置来确定管道中心线，并测量管子中心及前端和后端的管底高程，符合要求后和机头导向环连接牢固，确认安装合格后方可顶进。
4、顶进施工。开始顶进前对机械设备进行全面检查，包括照明、通风、电气、液压、压力表、测量工具、传感器等性能是否正常，对它们进行联动调试合格后方可开始顶进。第一节管作为工具管，顶进方向与高程准确与否会对整段顶管施工的质量产生较大的影响，所以应严格控制好。顶进时可采用液压千斤顶先缓慢进行，等到各接触部位密合后，再按正常速度顶进。顶进时应根据初始顶进所得的参数设定正面土压力，然后在压力平衡控制器中输入，后期顶进过程中可靠压力平衡控制器自动控制正面土压力。顶进过程中每顶一节管子测量一次顶进轴线，发现偏差超出误差范围后及时进行纠偏；还应对机头前10～后20m的地面沉降监测点进行测量，对于沉降过大的应及时采取有效措施减小沉降幅度。当顶管施工的长度较长时，应在顶进的同时进行管道外围注浆护壁，以保证管外围充满泥浆套，使管道周围表面土体更加坚实、平整，避免地面出现大面积沉降，并且减小顶进过程中的阻力。在顶进中若遇到这些情况时：管位偏差过大且校正无效，发生塌方或者遇到障碍物，顶铁发生扭曲，后背倾斜或者严重变形，等等，应立即停止顶进，并迅速采取有效方法处理妥善之后方可继续施工。
5、进洞及后期收尾工作。在顶管进洞前进行贯通测量，应保证顶管机接近接收井时提前打开接收井的洞门。顶管机进入接收井后，应尽快与管道分离，然后从接收井吊出，并用柔性材料进行填封，再将管道与洞口的空隙采用快速水泥进行封堵密实，洞口临时密封处理以不漏水为度。顶管工程完毕72h后，才可安装自来水钢管，经试压验收合格后，对工作井、接收井进行回填。
六、结束语
顶管工艺从不仅根本上改变了城市管网乱挖的现象，而且还保护了环境。同时其从技术的角度上来说在给水管道施工上的应用中具有可实施性，所以，从社会效益和经济效益上来说其相对于开槽埋管都有优越性。未来的市政给水管线技术将以顶管工艺为支撑。因此，我们要对顶管施工技术的实施力度进行加大推广。
参考文献：
[1]时炜杰：《浅谈如何控制给水管道施工质量》，《科技情报开发与经济》，2010年11期
[2]高鹏举：《顶管技术在市政地下管道施工中的应用技术》，《科技资讯》，2010年30期
[3]肖鹏：《顶管施工技术在市政工程中的应用》，《中国城市经济》，2011年31期
[4]刘晓军：《顶管技术在市政给水管道施工中的应用》，《技术与市场》，2011年18期
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