市政管道工程中顶管工作坑的设计与施工技术

市政管道工程中顶管工作坑的设计与施工技术

郭景锋

   郸城县天然气有限公司

摘要：地下管线在城区范围内分布很广，建筑结构也比较复杂。一般情况下，地下管道工程的建设内容比较复杂，工期较长，工作条件比较艰苦。因此，地下管道工程施工比较困难，后期的运营和维修管理工作比较烦琐。如果地下管道工程在施工中出现了一些质量问题，将造成管网的后期使用存在漏损情况，从而对居民的生活产生了很大的影响。因此，在进行地下管道工程建设时，必须对施工工艺进行细致的分析，以确保工程质量达到设计要求。

关键词：市政工程建设；顶管工程技术；应用措施

污水管网是非常重要的公共基础设施，在污水管网施工过程中，面临着城市复杂的地下管网，以及地上交通道路、建筑物等的阻碍。而顶管施工技术的应用，则很好的解决了污水管网施工的各项难题，直接在地下顶进污水管道，完成管道在城市地下的铺设，对地面影响非常小。因此，通过顶管施工技术在污水管网施工中的运用分析，明确施工工艺流程，梳理技术运用的要点及注意事项，以提前规避顶管施工中的风险，加快施工进度，从而获取最佳的顶管施工效益。

1什么是顶管技术

1.1概念

顶管施工技术也成为非开挖施工技术，其主要是利用机械力量依靠主顶油缸和管道之间的推理将工具管从工作坑内穿过土层，然后被推到接收坑里，进而使工作坑和接受坑之间形成一个通道。顶管施工技术使用期间需在工具管内添加一定的润滑剂，继而起到润滑的作用，帮助后续施工能够正常进行。

1.2适用范围

事实证明，顶管技术拥有广阔的适用范围。首先，由于该技术对施工场地所提出要求较低，利用其对繁华区域、主干道进行施工，通常不会使道路外观受到破坏，同时还有助于施工成本的控制。其次，将该技术用于人口密集、车流量及人流量较大的区域，同样能够取得良好效果，这是因为该技术所产生噪音较小，通常不会给附近居民及企业造成困扰。最后，将该技术用在植被覆盖率较高的地区，往往能够取得事半功倍的效果。该技术和传统技术的区别，主要是前者强调点状施工，可通过控制动土面积的方式，将施工给绿化区域所造成影响降至最低。此外，若项目施工线路整体长度较长，同样可对该技术加以运用，这是因为对此类项目进行施工时，管道与土层间的摩擦力往往难以得到控制，分段设置继油缸并顶进管道，可通过减小阻力的方式，使施工速度得到保证。

2实施顶管施工技术的优越性

2.1有利于减少对地上秩序的影响

顶管施工技术在工程建设中的应用，基本上都是在地下进行，既不会对地表造成损害，也不会影响地表的正常生产。既不会堵塞道路，也不会给地面带来任何的交通堵塞。此外，采用顶管施工技术，不需切断其他地下管线，确保其正常运行。因此，采用顶管施工技术相对于常规的开挖技术具有绝对的优越性。

2.2有利于环境保护

在地表铺设明挖管线时，必须拆除地表以上的房屋、建设交通便道、对管线进行搬迁、在现有的河段上建堤坝等，会产生噪音、灰尘和泥浆，对周边环境产生污染。而采用顶管施工方案，可以最大程度地减少或消除施工过程中产生的噪声、扬尘和泥浆水对周围环境的污染，达到了很好的环保效果。

3顶管技术在市政工程中的应用

3.1前期勘查

施工开始前，先要落实以下工作：首先是分析车流及人流密度，结合地面情况确定地下施工所用技术，为车辆行驶所具有稳定性提供保证。其次是全方位检查排水系统，若地下既有管道的布设较为复杂，则不得盲目展开施工，以免造成不必要的问题。再次是系统排查地下管道，包括但不限于供水管道、煤气管道以及通讯管道，明确既有管道所处位置，避免地下施工给管道造成破坏。最后是重点检查雨水渠箱、污水管道，排查潜在安全隐患，确保顶管技术可得到高效使用。此外，若现场附近存在市政桥梁，则需要仔细分析桥梁数据，将顶管施工给桥梁所造成影响降至最低。

3.2井口主要装备

后座垫铁、导轨、油缸支架、油缸、穿墙装置等。(1)后座垫铁。它的主要功能是将车顶轴向的反作用力平均分配给后座的墙壁，从而降低对后排座椅的损伤。确定垫铁四个角的位置并做记号，在需要的地方挖出墙体，把底部找平，把垫铁放在固定位置，调整平面的方向（一般在下面加2mm的橡胶垫），这样所决定的平面就垂直于顶管的推进方向。允许的误差在2mm以内。最后，在后座上铺上水泥，并在后座上铺上一层水泥。(2)导轨。由两个互相平行的导轨组成，它的主要功能是确保在推进时可以平稳地前进，从而使管道在预定的轨道上顺利地进入土壤中。其次，是保证顶铁的稳定性。在基坑的底部会有一个推进轴，它是用来调节导轨中心线和推进轴重合的，通常用工字形来调节导轨的高度。允许的误差是2mm。(3)气缸和气缸托架。气缸托架由槽钢焊接而成，其作用是使主顶油缸的轴向保持稳定。根据基坑底部的顶进轴线方向，将支座中心线与其对齐，并调整支座的高度。调整完毕后，将支撑与基座钢筋焊接牢固，并用水泥间隙进行填充。24h后，把气缸抬到托架上，然后用钢板把它压紧。油缸与其支座之间的位置偏差应小于2mm。(4)止水环的安装应保证橡胶盘的中心和橡胶盘的钢圈中心与顶部的孔轴线一致，保证橡胶盘的切割均匀，保证泥土和泥浆不会外泄。止水环的构造由一个钢制凸缘和一个压力盘构成，中间用一个20mm的橡胶圈。

3.3挖设工作坑

在运用顶管技术进行施工前，先要调查项目周边的水文情况，同时了解地下管线分布和行车状况，制定切实可行的防护方案，确保后续施工可得到高效开展。确定顶进距离后，施工方应分别从两个方向对工作井进行开挖，在规划顶进路线时，应尽量规避地面上方的树木和建筑物，并严格按照设计要求对两井间距加以选择。市政工程所用施工方法多为机械施工，为保证施工效果达到预期，施工方往往会选择对机械施工、人工操作进行组合使用。例如，在开挖土层的环节，先借助经纬仪对工作坑所处位置加以确定，再按照由上至下的顺序开挖土层，并统一清理所挖出的土及杂物。为避免工作坑存在安全隐患，施工方应尽快将建造防水墙的工作提上日程，以免出现地面水体流入工作坑内的情况。待开挖土层的工作告一段落，凭借钢管、模板对工作坑进行支撑并加固，同时在附近增设警示标志，以免出现无关人员误入工作坑的情况。

3.4注浆顶施工

通过调整膨润土管道悬浮层厚度可以改变膨润土浮力。通常情况下，当悬浮层厚度与标准数值存在偏差时，钢筋混凝土浮力会发生明显的变化。假设土压力大于膨润土浮力，则支撑带整体悬浮压力会呈现为不平均状态。此时，为满足悬浮需求，在实际施工中，可以通过观察表观溶胶流动状态分析膨润土运动状态，以降低浮力和阻力的双重影响，并通过减少重力来减少冲击，有利于大直径和长距离推进。

3.5顶进管道

顶管施工的方法有两种，分别是手动顶管、自动顶管。若施工方计划采取手动顶管的方式，则需要先在土层的恰当位置插入工具，再测量轴向参数，保证现场施工方向符合设计方向。随后，以土质情况为依据，对各层开挖量加以确定，通过逐层开挖的方式，为施工效果提供保证。自动顶管的步骤如下：第一步，对顶进设备进行准备，保证设备基座稳固，可承受较大荷载并向顶管机提供运行所需动力，同时还要保证施工期间，基座所处位置不会发生明显移动。第二步，仔细核实施工设备性能，结合试运行效果，对设备潜在问题加以处理，确保各设备均能够发挥出应有作用。第三步，拆除封门的第一时间，将管道顶入对应土层内部。另外，在施工期间还需要定期对控制点进行测量，这样做的目的主要是为测量精确性提供保证。考虑到实际施工期间，预设线路和现场顶进线路存在偏差的情况难以避免，施工人员应密切关注管道推进情况，沿高程方向对管道高度进行精准测量，确保线路所存在偏差能够被及时发觉并得到处理。

结束语：综上，对于现代化建设进入关键阶段的地区而言，如何提高市政建设质量及速度，同时将其给居民生活所造成影响降至最低，已成为亟待解决的问题。对顶管技术加以运用，既能够控制市政建设给管线、道路所造成负面影响，又可避免附近环境被破坏，使相关工程所带来社会、经济效益最大程度接近预期。鉴于此，在实际施工中，有关人员应准确把握该技术的特点，并对各环节质量进行严格控制，只有这样才能使其优势得到充分发挥。

参考文献：

[1]孔凡龙,弓胜彤.市政工程顶管施工技术及质量控制[J].建筑与装饰,2023(4):98-100.

[2]柯栋.小口径顶管技术在市政污水管道施工中的应用分析[J].石油化工建设,2023.

[3]徐伟.微型顶管工艺在市政排水管道工程中的应用分析[J].工程建设与设计,2022(14):3.

[4]黄伟强.顶管工艺在市政给水管道施工中的运用技术分析[J].居业,2023(9):164-166.