市政雨污分流工程项目中的顶管施工工艺

市政雨污分流工程项目中的顶管施工工艺

张阳阳

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摘要:顶管施工工艺在市政雨污分流工程中有着重要的地位，它可以不断提升城市排水性能，从而有效改善城市环境。通过具体的工程案例，阐述了采用顶管施工技术在排水施工中的优势，并对顶管施工中的顶管始发、管线压浆、顶管接收等技术问题进行了深入的探讨，并提出了相应的纠偏措施，以保证顶管工程的正常开展。

关键词:市政工程；顶管；管道压降；纠偏

1排水施工中的非开挖顶管施工技术的应用优势

1)有利于提升工程效率、促进投资效益最优化等。在城市排水工程中采用非开挖顶管项目时，可以提高相关排水工程设备的安装和施工速率。该方式既可以加速整个工程的施工进度，又可以有效地减少建设费用。

2)对建筑工地附近居民日常生活无明显影响；对比其他施工技术，该施工技术采用非开挖法进行顶管施工，其占地面积和施工区域都比较小，尤其是在公路、建筑周边地区进行施工作业时，采用非开挖法进行顶管施工，既不会产生音波干扰，也不会震动周边原有物体。鉴于其无需挖掘的施工优势，在实地操作时不会影响周边居民的日常行动和生活。

2项目背景

某市政雨污水分流项目的新建下水道设于道路北侧的绿化带或道路红线以外，其污水管道中央线与道路中心线相距26～54m，管径一般为D500～800mm，管道倾斜度i=0.002～0.005，管道长度总计1101m，预埋深度为3.3～15.3m，项目所用设备为泥水平衡顶管掘进机。

3顶管施工方法

3.1施工准备

3.1.1引入测量轴线及水准点

1)在作业井的侧方与管道的地表中心桩相连接处设立顶管的检测基准线。

2)将地表上临时水准点接入工作井内更为遮蔽的方位，为后续布设顶管高程临时检测点做好相应的准备。

3.1.2工作井设计及施工

该工作井长7m，宽4m，以C30钢筋混凝土凝结后形成井防护层，该层厚度0.4m。底板用钢筋混凝土制作而成，厚度为0.5m。

为确保水泥搅拌桩作业过程中不出现坍塌和地下水涌入等现象，在施工坑外提前配置水泥振捣桩和阻水装置。桩径D=0.50m，相互搭接0.15m，掺入水泥数量19%，硅酸盐水泥每米使用量为70kg，水灰比0.45～0.50。

   以人工操作方式沿竖向挖掘制成工作井，每挖掘深度达1m，需随之设立相应的防护层，井底布设木桩以增强井体的稳固性，待施工完毕后将井底完全封闭。

3.1.2工作井导轨安装

导轨主要遵循中心线和管道倾斜度来引导管节顶进，在安装过程中，导轨应正确、稳固地安装，以保证接头的中心高度和倾斜度。该导轨以焊接的方式，将双排120工字钢、[20槽钢连接而形成。使用检测设备来全程监测导轨的施工进程，容许偏差为:轴线部位<3mm，顶面高程:0～+3mm，两轨内距±2mm。

3.2顶管机始发

工作井的所有装置都已安装、检验合格后，确保所有构件均完好无破损，即可开展试压。首先要检查设备的水平和竖向标高是否满足预设要求，通过后才能将钻头顶进。将混凝土管节装好后，再重新测量标高，确认无误后开展试顶。待所有参数调整合格后即能开展顶进作业。在工程建设中，要做到经常开展“挖、顶、测”，尤其是加强工程监测。其施工流程如下。

1)将顶铁固定并断取适宜的工具管的前端长度后，再将油泵调至运行状态，以千斤顶给油，使活塞向外伸一个工作冲程，将管节推进一段距离。

2)关闭油泵，开启控制阀，千斤顶将油回收的过程即是活塞缩回的过程。

3)增添顶铁，继续重复以上施工步骤，直到开展下一管节作业为止。

3.3顶进施工中的重点工序

3.3.1测量方法

将激光经纬仪配置在检测台处，仪器所发射的激光线为管节中轴线，满足了施工所需倾斜度，实为顶管走向的基准线。在施工初期，测靶中心与激光中心需为重合的状态。当顶管机头突然偏转顶进方向时，激光中心也会随之偏移，检测设备会将偏移过程传输到面板显示屏上，即可观测到激光光斑与靶心分离的实际发生过程。此时，需通过调整纠偏千斤顶的伸缩程度来修正顶进走向，使得顶管机随激光束的走向不断推进。在顶管工程中，测量的关键点在于掌控管节中线走势、管道所在高度以及倾斜程度。

3.3.2纠偏

顶管机的检测靶目标网格为10mm，利用所得的靶目标激光点移动的参数来推知顶管机倾斜的角度，并伸出对应的纠偏千斤顶装置，使顶管装置推进方向发生变化，实现了对顶进走向的控制。

纠偏进程需缓慢开展，逐步有序地将管节调整到原位置，纠偏过程不宜过于猛烈。由于在顶管机前端安装了检测靶，激光经纬仪安装在观测平台上，因此，激光经纬仪在工作过程中，所发射的激光光束与设计的倾斜度一致，即为管道的中心线，也可视作顶管导向的基准线。在施工初期，将检测靶中心与激光光点中心保持一致，在掘进机头发生偏移时，对应的测靶中心会偏移激光光点中心，并发出偏移信号，并将相关影像传输至控制面板显示器上，以修正顶进方向，使得机头总是沿着激光光束的方向移动。

3.3.3两节管接口的处理

鉴于顶管所用材质为A型接口，所以在顶管完成后，在管段与管段的间隙处，应使用膨胀混凝土砂浆开展填补作业。选择硅酸盐膨胀混凝土与中砂土振捣而形成的混合料进行填补，三者配合比(重量比)为:膨胀水泥:砂:水=1:1:0.3，将所有材料混合均匀，每次混合料的闲置时间不超过30min。搅拌时间不超过30mim。在开展填补作业前，先让接口处于湿润状态，再分层进行填充，将填充层压实平整后，在湿度条件适宜的状况下进行养护。

3.4管道压浆

3.4.1注浆减磨

在顶管项目中，触变泥浆减摩是消减顶力的关键技术方式。该技术通过顶管器械末端开展同步灌浆和管道预置孔朝外层压注相应数量的减摩钻井液，并利用多点对称作业的压注方式促使浆液匀称地注入管节外层及土壤开裂处，以降低管道外层和土体间的摩擦程度，从而减小顶进过程中遭受的阻力。

3.4.2管道背后注浆

在完成顶管作业和检查井施工状况后，在新建成的污水管道处开展压浆作业，以尽量减少由于顶管施工引起的地表塌陷，顶管作业完毕后，以高压注浆的方式在管道外喷涂一层水泥浆。

3.4.3回填灌浆孔的布置

在每混凝土管节段1/2横断面处，预留4个互为90。的灌浆孔，其孔径为底部则设置为1号。在定制顶管时，应提前与生产厂商协商。

3.4.4回填灌浆材料

灌浆材质普遍以42.5普通硅酸盐泥浆为主，水灰配比为1:1的防腐蚀水泥砂浆，可加入一定分量的化学添加剂，不可选用会侵蚀混凝钢筋土的添加剂，以提高浆体的可灌性。

3.4.5回填灌浆施工方法

1)采用填充压入式灌浆技术开展灌浆作业，首先灌注下游孔，再灌注上游孔。按照3个灌注阶段开展灌注作业，严格遵循灌注顺序，不得倒置，以免影响施工品质。

2)灌浆完毕的标准:在提前预设的灌浆压力下，当单位吸浆量<0.12(或0.14)L/min，持续灌注30(或60)min，灌注过程就可以停止。

3)回填封孔:在灌浆停止后，以木塞堵住灌浆孔，等浆液凝结完毕后再拔出木塞，以M10水泥砂浆将灌浆孔填补平整。

4结语

在城市雨水、污水分流施工项目中采用顶管施工技术，既可缩短施工工期，减少对周边环境的影响，又可改善居民对给水排水的现实需求。本文通过实际工程施工案例，介绍了在雨污分流工程中采用顶管施工技术的实际优势，分析了顶管施工工艺的主要技术问题，并对管道压浆及管道两端封堵技术进行了详细论述，为进一步提高排水工程品质提供借鉴。

参考文献:

[1]翁程亮.市政施工中地下管线长距离顶管施工技术研究[J].工程建设与设计，2021，69(20):412-418.

[2]谢庆仕.顶管施工工作中的核心要点探讨[J].工程建设与设计，2020，68(4):212-213.