市政给排水施工长距离顶管施工技术分析

市政给排水施工长距离顶管施工技术分析

吴长勇

湖北省路桥集团有限公司湖北省武汉市430056

摘要：如今，人们对生活质量的要求变得越来越高，对周围生活环境的关注力度也逐渐加强。为了能满足广大人民群众的生活需要，国家相关部门不断加快对城镇基础设施的建设，市政给排水工程作为城镇基础设施建设的重要一环，也得到了政府极大的关注力度，并将大量的人力、物力、财力资源投入到市政给排水工程的建设中，为人们提供良好生活环境的同时，为城市化良好建设，奠定了坚实的基础。长距离顶管施工技术，是市政工程管道施工中的一种非开挖施工技术，由于其适用范围广，施工精度高，适用各种土层等优点，在市政给排水工程中得到广泛应用，这种技术能在很大程度上保证市政给排水工程的质量，但是在施工过程中却要注意很多细节方面的问题。因此，如何更好的应用长距离顶管施工技术，成为了市政给排水工程需要解决的问题。

关键词：市政工程；给排水；长距离顶管；施工技术

一、长距离顶管施工原理

在长距离顶管施工过程中，通常将土压平衡顶管机作为顶进机械，但在实际操作时，推动顶管机的动力大部分是通过工作井中设置的油缸产生的，该作用力不断向前顶进进行施工。另外，通过旋转大刀盘切割土体，土体在被切割以后，会被送入密封的土仓和螺旋输送机中，土体在经过一定的挤压后，会形成压缩土体，再通过螺旋输送机，旋转送出被切削的土体，这个时候基本上就完成了管道的基层施工。因为不同的地层特性存在于顶管机开挖面，所以需要依据这些特性将清水、粘土浆或发饱剂等材料加入刀盘的正面和土仓的内部，这样就能够将影响正常施工的土质变为泥状土。泥状土的特点众多，其中包括有可塑性、流动性和止水性等，所以螺旋输送机能够顺利将其排出，同时还能够承受住土和地下水的压力，从而使刀盘前面土体的稳定性得到保障，并且可以在不同的土层中很好的适应。

二、市政给排水长距离顶管施工技术现状及发展趋势

1、长距离顶管施工现状

随着当前市政排水系统的不断升级改造，取消原有大开挖形式的排水系统，逐步采用长距离顶管施工方式。长距离顶管施工技术在目前施工中存有一些限制因素，其中包括：管道轴线偏移这种现象主要是由于施工人员在放置轴线时，没有实际参考位置点，造成轴线的偏移，这样顶管在推进过程中，没有按照预期的排水线路进行施工。其次便是在管壁阻力的加大，由于原有顶管采用的材质为混凝土土管，其运行阻力大大削减了顶管运行动力，造成顶管材质的损坏，并且降低了施工效率。最后便是在推力大小选用的范围，如果无限次的增加顶管推力，便会增加其设备的运行负载，造成顶管机电设备的损坏。另外在岩层结构施工时，其顶管的承受压力无法承受岩层的阻力，使其降低注浆压力，无法进行推进。

2、长距离顶管施工发展趋势

根据上述原有长距离顶管施工存在的缺陷，市政在顶管技术方式上也进行了逐步改进。其中在管道轴线校准方面采用红外线测距仪，能够水平描出后期施工位置点。其次在土层监测成分上，也有了逐步改进，通过测定施工位置土层结构，选定不同的顶管材质，这样减小了后期的机械設备的故障问题。其次便是在管壁阻力方面，顶管钻头采用合金成分，这种材质硬度大，并且能够减少与岩石的摩擦力。这种长距离顶管口径在30-50mm，在其口径标准范围内可直接深入进行施工。现在顶管在技术标准上也进行了明确的指示，顶管机推力达到50T时，可直顶距离为100-1000mm，此时工作压力为63MPa；当顶管机推力达到150T时，可直顶距离为200-1500mm，此时工作压力为63MPa；顶管机推力达到500T时，可直顶距离为200-2000mm，此时工作压力为63MPa。这种顶管施工方式选定的标注范围，能够提高施工效率。

三、长距离顶管施工技术类型

1、非开挖顶管施工技术

非开挖顶管施工技术在定义上可以理解为利用顶管从一端穿射至另一端，然后通过克服管道直接的摩擦力，将管道内的土方运输至地表，然后通过掘进机将其余管道进行预设推进，然后完成管道两端之间的掘进。当顶管直径达到DN800-4500时，深入工作井地下穿行的长度可达1400-1600米，此时这种顶管技术还能饶弧线穿行。穿行的主要技术在于纠正地下管子延伸的偏差范围，当偏差范围达到±0.3m时，穿行终点便会大于5-8m。在顶管穿行过程中，需要对管道注浆，注浆的目的是减少内部的土体流失，并且注浆还能减少管道与周围土层的摩擦，这样便能降低设备故障损耗。另外在注浆配比中，需要将膨润土和水按照一定的适用比例进行调和，其比例为1立方水配比8立方膨润土，这样保证后期混合的注浆不会出现凝结，减小管道与土层的摩擦。

顶管施工首先需要对顶管机进行选型配置，一般根据机头形式可分为三种，其中包括：土压平衡式、泥水平衡式及网格式。其中土压平衡式适宜的土层为砂质粉土及黏质粉土；泥水平衡式适宜的土层为淤泥质黏土及粉质黏土；网格式适宜土层为暗绿色黏土及粉细砂。所以根据不同形式的顶管进行不同方式的顶管机进行选用适配，其次当土体工具管切入土体后，需要对水平距离范围进行调节，主要是缩小顶管深入距离与水平位移的偏差，即起初将误差距离控制在5mm范围内，保持后期水平位移偏移度在误差范围内。然后工具管连接钢管时，需要对周围土层进行分挖，主要是防止后期在掘进顶管过程中，出现坍塌的危险。其次在进行手工顶管时，要不间断的对顶管纵向的高程进行测量，一般当顶进距离为30米时，需要对偏差测定一次，当管道正常在土层工作时，深入距离达到100米时，也要进行不间断的测量，精确测量数据，保证后期顶管位置的偏移度在允许范围内。

3、水平螺旋旋钻技术

该旋钻技术首先要将螺旋杆放置于管道中轴线，确定好管道后期旋钻方向。由于旋钻内部的直径较小，一般为5-6mm，将装好的导向仪打开，对准后期旋钻位置点，便能较好的控制管道中轴线的位置。然后便是后期工作坑的确定，一般选定工作坑为2个，一个旋钻深入的主坑，另一个为安装导轨所用的副坑。待确定好工作坑后，便用吊车将旋钻放入主坑内进行施工操作，每节钻杆长度为1.5m，在旋钻过程中要保证螺纹旋钻速度不要过快，防止出现位置的偏移。然后在扩孔施工工艺流程中，查看孔洞轴线与实际的设计是否一致，若出现较大的偏差，则应将钻杆拆下，重新测量中轴线的位置点。若一致则可继续扩孔，使其达到预期的孔径大小尺寸。安管过程也是旋钻施工工作重要环节中的一部分，螺旋钻杆在往回收缩过程中，首要保证将铺设的管道铺设至孔洞中，这样可以将导轨与托盘之间存有一定的间隙，其间距为1cm，防止防止旋钻头锥冒的脱落。最后便是设备的拆除环节，预制铺设的管道完成后，便将管道两端施工部分进行处理，查看最终的偏离度是否满足设计标准。

4、通风系统改进技术

通风系统的应用主要是为了在施工过程中保证施工人员的安全。长距离顶管施工过程中，为了保证施工人员的氧气供应，以及避免涂料中有害气体对身体的损害，必须保证有效的空气流通。同时，密闭环境也不利于施工测量的进行。因此，必须高度重视通风系统的应用。常见的通风有三种形式，鼓风形式、鼓风抽风和抽风形式。这三种不同的通风形式的效能也不尽相同，在实际的施工过程中应该根据具体的工程特点进行选择和运用，必要时也可以将三种形式相结合，取长补短，发挥最大的优势。

结束语

市政给排水施工中长距离顶管施工技术的应用对于城市基础设施的完善起着重大的推动作用。通过对长距离顶管施工技术的四种主要技术的具体研究和分析，不难发现这种技术的应用对于解决以往施工技术的弊端，提升市政给排水施工的效率和水平有重要的意义。继续推进长距离顶管技术的理论研究和实践应用，可以有效的保证工程建设的正常进行，完善城市基础设施建设；同时，有利于我国城市工程的发展和人们生活水平提高。

参考文献

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[3]刘晓.长距离顶管施工技术在市政给排水施工中的应用分析[J].科技创新导报，2017（21）.