市政给水管道中顶管施工技术
摘 要：城市的水管道建设工作在市政建设工作中占有重要地位，其建设效果的好坏会直接影响到国民经济的可持续发展，顶管技术是市政给水管道施工中一项重要的技术，这项技术与传统给水管道技术相比有着噪音小、污染少、施工场地小等特点。因此从保护环境促进经济增长的角度来看，得到了相关部门的重视，目前已经被广泛应用于城市市政工程中。文章在国内外相关研究的基础上，结合我国市政给水管道顶管施工技术应用的实际情况，对顶管技术在我国给水管道施工建设中的应用做了简单的介绍，并对市政给水管道顶管的施工技术进行分析。
关键词：市政给水管道；施工；顶管
1 顶管施工概述
非开挖管道敷设技术也称为顶管法，需要在施工时按设计的方案进行管道沿线的工作井和接收井设置，并在工作井内设置坚固的后座，吊进油压千斤顶以及要顶进的钢管或混凝土管，连接好照明、泥浆管、油管等，慢慢推进油压千斤顶，并利用压浆系统定型泥浆套包围管道，确保管道在泥浆套中滑行，通过激光经纬仪测量顶管的方向，根据实际情况调整，让钢管和混凝土管最终顶到接收井内。
2 顶管作业技术分析
2.1 顶管的长度
随着顶进距离的加大，顶管法施工的顶力也不断增大。顶管设备的承受力有限，所以在一次顶进的时候不要过长。顶管的管径越大，其所要承受的压力也越大。根据实际施工情况，顶进管的长度会直接影响顶管过程，可控性和经济性都会受到制约。因此可以在直线推顶时运用较长的顶管进行施工，以减少装管的次数改善施工成效，如果因管线过长而出现路线偏离，就采取相应措施不再使用过长的管线，以免延误工程进度。此外，建造顶压坑时顶压坑的长度也要增大，挖坑、支护、回填、修复费用将相应增加。这样就减少直线上推顶管线的阻力，防止将过短的管线压入外围土层中，导致管列整体出现严重的弯曲变形，从而使管路顶进的可控性下降。要根据管经大小来确定施工时管线的长度，具体的制定标准可以参考以下各项数据：当L/D 外≤1.10 时，为短管；当L/D 外=1.15 时，为标准管；当L/D 外≥2.10 时为长管。
2.2 顶管工具的规格
千斤顶、高压油泵系统、顶管机是比较常用的顶管工具，在施工时要适当调整它们的规格、台数以便让顶管技术发挥更好的效果。
2.3 为了减小顶管时的阻力，常采用触变泥浆进行顶管
在使用顶管技术时，需在管壁外部留一些孔洞向外压送触变泥浆，使得管外壁和土层间的摩擦作用减小。要将触变泥浆套裹在管子外壁上，用所产生的浮力将管子托起来，将顶力作用降到最低。触变泥浆的使用能够将顶力降低30%～50%。触变泥浆主要由膨润土、碱、水以规定的比例调配制成，其触变性、稳定性及润滑性非常好。在触变泥浆没有外力影响的情况下自身为粘稠状态，对其进行搅动时又会改变它的状态，易于流动变得稀薄，因此它被称作“触变泥浆”。
2.4 中继间的设置
简单地说就是顶管段太长或者顶力过大时，为缩小顶力影响将管道分段，让分割的小段管道独立链接顶进单元，并在每个单元间安置能够伸缩的工具管，在其内部加装千斤顶及高压油泵等设备，前段以后段为后背，分段接力顶进。
2.5 工作井和支承后背的要求
对于工作井挡土板的处理要根据相应的施工建设相关标准和规定进行。在坑底的道木顶上最好设置导轨，通过导轨设置能够提高管道的润滑度，保证顶管技术的高效运行。导轨安装要考虑高程、水平或坡度、中心线等多种因素。原土层后背和人工后背是后背的两种方式，一般土质的原土后背能够承受的顶力为150kPa。后背壁应平，这时可以利用顶管的反作用力让后背更加均匀。后背有一定的强度与稳定性，需要设置在和管线相垂直的方向上。根据顶管的直径尺寸来设置后背，能够减小阻力，缩短工程期限。如果为小直径管道，施工的时间不长，可以设置简易后背；如果施工时间较长，就需要设置砌石或钢筋砼后背。
2.6 顶管施工工序
2.6.1 穿墙：将穿墙板打开使得工具管顶露出井外，在进行穿墙止水设备安装技术。（1）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，能够产生较好的防水效果，同时还能抑制土层塌陷；（2）为保证穿墙孔外侧土体在一定范围内的稳定程度和强度，工作井工具管穿墙前，要运用注浆固结的方法，加固穿墙管外侧；（3）穿墙前要结合实际的施工情况，系统分析可能出现的问题，并针对这些问题提出相应的解决方案，防患于未然；（4）开启板后要及时的推进工具管，运用止水法对加压板进行加压，中间放入20mm 厚的天然优质橡胶止水板环，利用拉伸率和耐磨性进行防水，并要借助管道顶进带动安装好的橡胶板形成逆向止水，避免因为穿墙管外侧的土体暴露时间过长而产生流变。
2.6.2 顶管出洞：相关施工建设人员要格外注意，顶管出洞就是让顶管机和第一节管子从工作井中破出洞口进入土中。在进行常规顶管前，需要施工技术人员严格对待，避免事故的发生。如果想要避免管线出现严重问题，可以运用工具管来处理，在工具管下的井壁上加设支撑，并进行适当调整，一旦发现下跌，立即用主顶油缸进行纠正，并在工具管出洞前设置初始角对下跌状况进行补救。
2.6.3 注浆减阻：通过压注触变泥浆填充管道周围的空隙，在管线周围形成泥浆保护套，以防止土层严重塌陷，支撑土层减小外界阻力和压力影响注浆，减阻法是顶管施工中一项重要技术。这一技术的实施要先对顶管机头尾部压浆，同时进行顶进工作，之后当地在中续间和混凝土管道间补浆，将所损失的泥浆填补上，这种注浆法通常是在长距离顶管施工进行。
2.6.4 管道测量复核：如果在进行管道施工时出现误差，需要使用机头前预先装置纠编油缸和导向油缸来进行管道的纠正。当管道间已经形成连接再进行顶进时，如原有误差没有消减，就会和后出现的误差重叠，影响顶管施工效果，因此要在施工过程中不断进行调整和校正，及时利用趋势图对出现的偏差进行校正。可以在顶进过程中每0.5m进行一次测量，并对测量到的数据进行分析和整理，汇编成偏差趋势曲线图，作为参考数据进行机头偏差的发展趋势分析以及管道纠正。根据现场施工情况进行角度调整，当其达到相应峰值标准后，就可以上级汇报，管道偏差值已经有所减小，从而可以判断出其最前部管道机头已经开始逐渐往中心进行靠近。这种方式能够有效降低管道角度的偏差，进行适当校正后摆正机头。过大幅度的校正又会起到相反的作用，导致机头偏差扩大。因此，对于管道的纠正工作要循序渐进进行，不能操之过急，要将管道高程控制在适当范围内，逐渐将纠正角度归于零。顶管施工纠正操作一定要在管道顶进时进行，最大程度的减小纠正所导致的折角度数，以避免管道接口处产生连接应力误差。一般来说调整四台纠正千斤顶组的方法是顶进纠正最常用的技术方法，这一方式是在管道出现偏差时用千斤顶进行牵制，如偏差在左侧则向右牵制，如偏差在右侧则向左牵制。当出现高程和方向偏差时，就需要有侧重点的先进行较大偏差的纠正工作。纠正应做到在顶进中采用小角度分级逐步进行。如果顶管机头出现旋转，则可以利用管内反作用力对管内进行加压或在中间站提供旋转纠正。
3 结束语
综上所述，市政给水管道施工建设的好坏，会直接影响到城市的相关水利设施建设，关系到国民经济的发展，顶管施工技术是市政给水管道施工的重要技术，具有较高的社会效益和经济效益。施工建设单位应高度重视，加大顶管施工技术的使用推广力度，制定相关的及时实施标准，让城市给水管道设置更合理安全，促进城市发展和经济增长，不断推进可持续发展进程。
参考文献
[1]周先桂，潘承猛，莫培华.顶管施工在市政道路给排水管道中的应用研究[J].企业导报，2011（16）.