摘要：在当前给水管道施工中，顶管施工使用频率较高，作为一种非开挖管道敷设技术，不需要开挖土方即可以完成管道敷设、更换和修复等施工作业。本文根据笔者工作实践，对给水管道顶管施工技术要点进行了分析和探讨。
关键词：给水；顶管；管道；施工技术
1 顶管施工概述
顶管施工是施工技术改革的趋势下产生的一项科学化的技术，其工作原理是利用始发井中油缸产生的顶力将预制管材顶入土体中，顶进过程通过人工或机械除土将管道内原有土体清出，达到管道埋设目的的施工方法。顶管施工主要具有的优势有以下几点，首先是将管道施工对周边居民生产生活的影响降到最低，施工时不会占用过多场地；其次，顶管施工过程中地面交通不会受到影响，车辆还能在地面上正常通行，大大缓解了管道施工与路面交通之间的矛盾；最后，顶管施工可以穿越已建成高速公路路基、高速铁路路基、河流等不具备开槽施工的地段，大大提高该方法的适用性。
2 顶管施工在给水管道施工中施工技术要点
2.1 施工前准备与方法选择
工程在顶进前，须做好地质勘查工作，要对拟顶进区域的水文、地质情况、地基土壤种类及物理性质，各层土的密实度、含水层的渗透系数、地下水位、流量和地表水排水情况进行调查，保证顶管施工过程中土层稳定性。顶进作业应在工作坑水位降至基底以下0.5～1.0m进行。在开挖工作坑时，应设置好排水、降水系统[1]。在顶进过程中，应根据前期对即将展开顶管作业区域的地质调查情况、土土壤种类等地质资料对可以发生开挖面失稳、顶进管道发生高程、方向偏移的地方进行预处理；对地质勘查发现的孤石、顶进路线中存在的斜岩面等，应做好应对措施，防止顶进过程造成路面下陷、隆起、开裂等现象以及对周围建筑物和构筑物造成破坏。
2.2 顶进设备选择、安装及调试
顶进设备选择、安装。千斤顶台数根据最大顶力配置。设备安装完后进行调试：逐步加大油缸压力检查千斤顶功能无异常，管路有无泄露；推动管身，测定起动推力。顶进设备调试以试顶一般以顶动管身为止。试顶中，在各有关部位及观测点处均应有专人负责，随时注意变化情况；油泵开启后每当油压升高5～10MPa时须停泵观察，如有发现异常情况，应及时处理；同时要注意观察后背和底板的变化。
2.3 顶管出洞
顶管出洞是顶管施工过程极为重要的一环。顶管在出洞时应特别注意洞口土体质量、开挖面稳定性等，必要时可采用注浆法加固洞口土体，确保井内施工人员及设备的安全。顶管出洞顶进时油缸应逐步加压，时刻注意管子所受的应力值，如应力过大，可采用工具管来代替正常管节。顶管出洞如采用机械除土，要防止掘进机穿墙时下跌、必要时可采用延伸导轨、保留洞口下部预留缝隙砖墙等办法[2]。
2.4 中继间的设置
中继间是长距离和超长距离顶管施工的关键装置，原理是通过将顶进管道分成数段，在管段之间增加油缸，分段向前推顶，使主千斤顶的顶力分散，从而达到增大一次顶进长度的目的。中继间应根据工程地质及工程需要准确计算顶进推力后而设置。。顶管到位后，中继间的外壳与管道的焊接质量关系到整个顶管施工的质量，应提前制定专项方案，确保连接处无渗水、漏水现象。因此中继间的选型、数目以及设置位置直接影响着顶管的质量和顶进速度，甚至关乎整个顶管工程的成败[3]。
2.5 注浆减阻
常用的注浆材料主要有高分子聚合物、膨润土泥浆等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆注浆主要有两个作用：一是起润滑作用，注浆后浆液会在管外壁与土体之间形成一层液膜将顶进管道与土体之间的干摩擦变为湿摩擦，大大减少管外壁与土体之间的摩擦力；二是起填充管外壁与土体之间缝隙作用，浆液填补施工时管外壁与土体之间的空隙，同时在注浆压力下，浆液会渗入周围土体中，起到加固土体，减小土体变形，稳定路面的作用[4]。
3 顶管施工在给水管道施工中施工注意事项
3.1 顶管内部环境控制
顶管施工过程中，由于地质条件的不确定性，顶进线路中的土体质量、成份可能存在盲点，顶进过程可能会穿越淤泥质土层、垃场填土等有机物含量较高的土体，其经过长期的厌氧发酵会产生大量有毒气体，如不及时将这些有害气体排出顶管外部，会对内部施工人员造成重大伤害甚至死亡。因此在顶管施工过程，特别是采用人工除土掘进时要及时做好管内有毒有害气体的检测工作，做好通风以及施工人员防护工作，必要时应穿防护服、配戴防毒面罩，确保施工人员的人身安全。
3.2 施工现场已有管线的保护
顶管施工前应提前做好施工现场特别是工作井与接收井影响范围内及及的已有管线勘查工作，避免顶管施工给周围已有管线造成破坏。管线勘查探测可通过所属地区城建档案馆调取管线资料、用专业地下管线探查设备探查、人工开挖沟槽进行坑探、与管线权属单位、管理单位现场确认等方式进行，对影响居民生活的重点管线如电力、燃气、供水、通讯等管线应重点加强保护，顶进前应计算顶管与其之间的距离，合理制定保护方案进行保护，例如加固即将穿越的土体，控制管线变形量；减少顶管开挖面在已有管道下方的时间等措施。在现已有条件下无法进行保护的情况下，应协调权属单位对管线进行迁改，从而保护已有管线，确保周边居民的生产生活不会受到顶管施工影响。
3.3 顶进纠偏
顶管顶进过程中由于受到地质结构、土体强度、孤石等因素的影响，容易造顶管高程与方向的偏差，导致顶管不能按照预定的线路到达接收坑，因此须实时测量管线的高程、位置，对已发生偏差应及时进行纠偏，纠偏方法主要有超挖法、木杠支撑法、千斤顶支撑等方法。纠偏应本着“勤测量、勤纠偏、少纠偏”的原则进行。超挖法纠偏，即在偏离轴线的反方向超挖土方，通过千斤顶的顶进使管道向反方法偏移，达到纠偏的目的，超挖法纠偏适用性强，操作简单，但纠偏量小，适用于管道轴线偏差在2cm以内的情况。当顶管轴线偏差超过2cm时，可采用木杠支撑法或千斤顶法纠偏。木杠支撑法是当管道偏离原有轴线时，可用圆木或方木的一端顶在管道偏移的相反方向，另一端顶在垫有钢板或木板的开挖面土体上，当千斤顶顶进时通过木杠的强制力，使管道回到正确的轴线上，达到纠偏的目的。千斤顶纠偏方法与木杠支撑相似，区别在于千斤顶法在木杠的顶端增加一个千斤顶，施加顶力，使偏移管道更快回到正确轴线上。
此外，由于顶进作业时管道与土体摩擦力的增加，必然会对工作井后背产生强大压力，因此顶进作业前应对工作井后背进行加固处理，确保工作井在承受千斤顶巨大压力后仍能正常使用，保证顶管施工能够顺利开展并投入使用。
3.4顶管出洞
在顶管出洞施工过程中，顶管机关进入到土地并向接收井倒进，线路容易发生偏斜问题，管道材料受巨大压力也易变形，因此需要做好调零和纠偏工作，增加出洞端口的支撑力度。一旦发现线路偏离时，可通过加垫下跌角来保障顶管的坡度，另外，为达到纠偏效果，也可以对主顶偏差进行纠正。再一方面要准确控制出洞施工中各个环节的操作，确保整个过程的施工质量。
4 结语
顶管施工有很强的适用性，在现今给水管道的施工中广泛应用。但由于顶管施工是一项专业性很强、施工难度和技术要求都很高、工程造价较高的工艺，对顶管施工工艺的大量普及发展造成一定的制约。随着我国经济、科技水平的快速发展，各种先进的顶管设备不断研发，以及人们对周边居住环境的要求逐步提高，顶管施工工艺定有更广阔的发展空间。
参考文献：
[1]何耀涛.市政工程中顶管施工技术要点[J].中国市政工程，2008（12）.
[2]褚若升.大口径供水钢管顶管出洞施工技术[J].安徽建筑，2009（1）.
[3]何莲.长距离顶管中继间设计方法的研究[J].给水排水，2004（6）.
论文作者:庞阿梅
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/28
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