给排水顶管技术在城市给排水管道建设中运用

摘要：随着城市的快速发展，城市人口的大量增加，给城市的给排水管道造成了很大的负担，城市原有的给排水管网已无法应对城市快速发展的需求，针对这种情况，城市开始了大规模的给排水管道建设。本文就城市传统给排水管道建设过程中的施工方法的不足之处，针对现在城市的特点，分析了顶管技术的特点及在城市给排水管道建设中的应用。
关键词：顶管技术；给排水管道；施工工艺
：A
给排水管网作为城市的重要基础设施，为城市的生产和生活提供重要的保障。但在传统的给排水管网工程建设中，施工期内由于要对管网所对应的地面进行挖掘，使本来就紧张的交通环境又雪上加霜，造成人们出行的不便，也给城市的整体环境造成相当大的影响。同时在给排水管网的改扩建中由于部分城市特别繁忙的路段是禁止开挖的，所以如果再采用传统的施工方法进行施工就不太可能，随着科学技术的不断发展，非开挖技术已为我们解决了这一难题，顶管技术就是作为非开挖技术的一种已逐渐在城市给排水管道工程中进行普及，此技术是对施工地段进行少开挖或不开挖技术来进行管道的铺设及更换，是一种非常经济安全的施工方法。

1 顶管施工的特点

作为非开挖技术的一种，顶管施工在城市给排水施工中得以广泛应用，由于其不需要进行开挖作业，所以在成本和工期上都会有很大程度的节省。同时由于不需要大面积的开挖地面，所以对地面的交通不会产生影响，同时周围的居民不会受施工中的灰尘及噪音的影响，能正常的生活，城市的环境也不会受到破坏，此技术不受地面建筑等的影响，施工范围大，施工成本低。此技术在国外早已开始广泛应用，由于其具有较高的技术难度，所以在我国还没有广泛的应用到工程当中，在进行顶管技术施工前需要对施工过程中的地质条件及水文环境进行详细的了解，以便于根据不同的地质条件制订不同的施工方案。

2 顶管技术施工应用分析

2.1 顶进管的选择

在进行城市给排水管道施工过程中，对顶进管有一定的要求，正常情况是选用钢筋砼管，但对腐蚀性没有要求的条件下，也可用钢管。同时对顶进管的各项指标的要求较为严格，需要符合相关的钢筋砼管的标准和技术规程。
2.

1.1 顶进管直径的选择

在进行给排水管道的施工过程中，可根据该项工程的性质来对顶进管的内径进行选择，正常情况下内径内需要配备作业人员，所以内径一般都不会小于500mm，对于外径的选择则会根据顶进管所需要承受的荷载力来确定配筋及管壁的厚度。
2.

1.2 顶进管长度的选择

在施工过程中会根据不同的要求及情况进行顶进管的选择。在施工过程中由于顶进管的使用，经济上有很大的节省，但在施工过程中对施工的可控性和经济性的控制则多数与顶管的长度有很大关系。如果在直线推进的情况下，顶进管长的则会节省工作时间，加快工作效率，但是随着施工的进行，如果顶管铺设过程中偏离了原来的路线，因顶管较长，则恢复起来会很困难，难度加大的同时，费用也会加大。但在直线上推顶时短管也不利于推进行速度，因为管短，所以容易向土层中挤入，这在推进过程中管与管之间就很难保证直线性，会呈弯曲型排列，这在施工中就对管顶进过程中的可控性就会减弱。所以顶进管的长度选择要科学合理。
一般情况下，管长度须相对于管径来衡量，当L/D外≤

1.10时，为短管；当L/D外=15时，为标准管；当L/D外≥

2.10时为长管。

2 顶管施工的前期准备

2.1 现场平面布置

平面总体布置包括起重设备、自动控制室、料具间、管片堆场、拌浆棚及拌浆材料堆场、注水系统、弃土坑的布置等。始发工作

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井内安装发射架、顶管机、前顶铁、主推千斤顶、反力架等顶进设备，工作井边侧设置下井扶梯供施工人员上下。

2.2 顶管机进、出洞处以及后靠土体加固

为确保顶管机出洞的绝对安全，需对后靠土体及进、出洞区域土体进行高压旋喷桩加固。为防止顶管机进、出预留洞导致泥水流失，并确保在顶进过程中压注的触变泥浆不流失，必须在工作井安装洞口止水装置。

2.3 顶管施工的工艺

顶管施工工艺在市政管道建设中是比较常见的一种做法，又将这种做法称之为顶进法的施工工艺，这种施工方法是利用一定的施工设备将事先写作好的构造物慢慢的顶进到路基当中去，这种做法可以构成立体式的交叉通道或者是涵洞。这种施工工艺需要首先确定施工的管道位置，然后在这个位置上设置工作井和接收井，在工作井当中要安装推力设备对顶管机头进行施力，将其推入到土体当中去，在机头的导向作用下，将事先写作好的钢筋混凝土的土管按照土管方向顶进，在前端的土体可以通过工作井排出井外，通过这一系列的施工过程，完成管道的铺设工作。

2.3.1 顶管井的设计

顶管井分工作井与接收井两种，顶管井的建造结构有很多种类，一般使用钢筋混凝土结构。工作井的结构形式通常有单孔井和单排孔井。前者形状有圆形、正方形、矩形等，后者则大多为矩形，它们的结构受力性能由高至低依次为圆形——正方形——矩形。结构布置时，可在井内设置内支撑，改善结构受力。在建造过程中，工作井按双向顶进设计，与接收井间隔布置，间距与设计检查井间距一致，施工完毕，在工作井和接收井的位置上按设计要求做检查井。

2.3.2 顶管施工工序

①穿墙：打开穿墙闷板将工具管顶出井外，并安装穿墙止水装置，主要技术施工措施如下：
a穿墙管内填夯压密实的纸筋粘土或低强度水泥粘土拌和土，以起到临时性阻水挡土作用；
b为确保穿墙孔外侧一定范围内土体基本稳定并有足够强度，工作井工具管穿墙前，对穿墙管外侧采取注浆固结措施；
c穿墙前对可能出现的问题进行分析并制定相应处理措施；
d闷板开启后迅速推进工具管，同时做好穿墙止水，采用止水法兰加压板，中间 安入20mm厚的天然优质橡胶止水板环，要求具有较高的拉伸率和耐磨性，借助管道顶进带动安装好的橡胶板形成逆向止水装置，应防止因穿墙管外侧的土体暴露时间过长而产生扰动流变。
②顶管出洞：顶管出洞是顶管作业中一个很值得注意的问题，为防止管线出现偏斜，应采取工具管调零，在工具管下的井壁上加设支撑，若发现下跌立即用主顶油缸进行纠偏，工具管出洞前预先设定一个初始角弥补下跌等措施。
③顶管纠偏：纠偏是指机头偏离设计轴线后，利用设置在后部的纠偏千斤顶组，改变机头端面的方向，减少偏差，使管道沿设计轴线顶进。顶进纠偏是采用调整4台纠偏千斤顶组的方法，进行纠偏操作，若管道偏左则千斤顶采用左伸右缩，反之亦然。
结语
随着技术的不断进步，顶管技术无论从社会效益和经济效益都是具有可行性的一项给排水管道施工技术，同时顶管技术涉及多门学科的复杂应用，所以在顶管技术中的关于顶管推力的计算要准确，这样才能正确的估计泥水平衡压力，高效的完成管道的施工。
参考文献
王峰.顶管技术在泵站出水管道施工中的应用[J].城市道桥与防洪.200

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给水排水管道工程施工及验收规程[S].发布.1997.