頂管技術在市政給水管道施工中的應用分析

于博 劉平

濟南水務集團有限公司 山東 濟南 250022

一、頂管技術

頂管施工技術是非開挖施工方法的重要內容，頂管施工技術不但能夠避免對建筑物以及公共設施造成破壞，同時能夠減少施工過程中對地面交通產生影響，對保護城市土層以及維護市容具有重要作用。城市中人口密集，交通壓力也比較大，給水管道一旦出現問題進行施工維護，波及的建筑范圍較大，因此要加強頂管技術在給水管道施工中的應用，以避免施工給周邊環境帶來的影響。

通過頂進設備的推力來克服管道與土壤之間的摩擦力，從而按照設計坡度來將管道正確的放置在土層中，這種埋設管道的技術就稱為頂管施工。在進行頂管施工的過程中，需要將主頂油缸以及中繼間和管道間的推力利用起來，以利于工具管從工作坑內的土層穿過，進入到接受坑內進行起吊，然后再將管道在兩坑之間進行埋設。這種方法與地鐵施工中的盾構法類似，但是不用進行土層開挖，就可以把管道穿過土層，進而完成管道的鋪設，所以廣泛應用于公路、鐵路、河流及建筑物下給水管道施工。頂管施工技術隨著我國建筑行業的發展而日益成熟，發展前景良好，同時因為各個地方的經濟情況還存在著設備老舊，專業技術人員短缺等問題，對實際施工中的應用纏上了一定的影響。

二、頂管施工在市政給水管道中的應用

1.施工前的準備。在頂管施工前，首先必須要弄清楚將要施工的區域的地質環境，主要包括水文、地質狀況、地基土壤種類及物理性質，各層土的密實度、含水層的滲透系數、地下水位、流量和地表水排水情況，預防在施工工程中出現危險。對已經發現的可能會對工作面有影響的土體及塊石進行預處理，排除各種干擾因素。其次就是合理配置頂管施工的起重設備、注水系統和管片堆場，同時要對物料工具放置處、拌漿材料處和拌漿棚、自動控制室及棄土坑的位置進行合理規劃。

2.頂進設備的選擇、安裝調試。在給水管道的鋪設中，常用鋼筋混凝土為頂進管，經過充足的應力和配筋計算達到相關標準的設計使用要求，同時避免了地質中可能存在具有腐蝕性的物質對罐體的腐蝕。獲得準確的頂管的長度和直徑后，進一步推算出內外徑數據，考慮到現場工人的施工作業空間，頂進管通常需要保證 500mm以上的管徑。頂進管的長度要根據實際情況選擇合理的長度，否則出現路線偏移，很難處理，增加工程挖坑、支護以及回填的施工成本。頂鐵、運土設備、高壓油泵和千斤頂是頂管施工中的必要設備，合理搭配使用設備的臺數和規格對工程的順利進行有著重要的影響。

3.頂管井的設計。頂管井有工作井和接收井兩種，在設計建造頂進管時大多數情況下會選擇鋼筋混凝土頂管井結構，單孔結構的工作井主要有正方形、矩形和圓形三種形式，其中圓形結構的工作井受力性能高于正方形和矩形。

4.頂管施工應用流程。

4.1 穿墻：將墻悶板打開然后頂出工具管至井外并將止水裝置安裝的過程。首先夯實穿墻管內的紙筋凝土，使穿墻管具有暫時的阻水擋土功能。其次對穿墻管周圍的土體進行預注漿加固，提高結構強度，在打開悶板工具管迅速推進的過程中，必須要做好穿墻止水工作。

4.2 頂管出洞，頂管機從第一節管子中破除工作井洞口進入土層中的過程。這個環節很關鍵，較為容易出現問題，因此嚴重點關注，施工前要保證管道的完整和無破損等外觀質量以及管道端面的平直狀況。然后用起重設備運輸下放到指定位置，頂進前要進行緩慢的試頂，等各個設備接觸良好后，進行頂進工作。施工過程中油壓變化巨大，要停止頂進，排查問題后在進行頂進。一般在管道頂出洞口時，可以采用小導管注漿加固洞口的土體，保證境內施工人員及設備的安全。

4.3 中間加設千斤頂。對于管體頂進距離較長的工程一般要在管體之間加設千斤頂，分段向前頂進，同時分散了住千斤頂的壓力，進而增加一次頂進的長度。

4.4 注漿施工。頂進施工前對管道周圍土體進行預注漿，輔助管道的頂進和管道護壁的安全，其作用主要有兩個方面：一是起潤滑作用，注漿后減少了管道外幣與土體之間的摩擦阻力；二是穩固管道周邊土體，漿液填充了管道外幣與土體之間的縫隙的同時會有部分漿液滲入周邊土體，預防地面產生大面積的沉降變形，增強了整體性。

4.5 安裝工程脹圈。在頂進管道的接口處用工程脹圈進行連接密封，通過調整螺栓或使用背楔把脹圈和管壁連成一個剛體，減小管道線路的偏移，在頂進過程中隨時檢查調整。

4.6 頂進糾偏。頂管過程中，管道發生偏移就會使各個管節之間無法合攏，這就需要進行糾偏。糾偏措施一般可分為超挖、頂木和千斤頂三種方法，當管道偏移量很小的時候，可通過反側超挖，在偏向位置預留土坎，使得管道逐漸回正，或者采用頂木利用偏移一側的土壤作為反力支撐，在頂進過程中借助阻力進行糾偏，千斤頂的方法與頂木類似。頂管過程主要是力學原理的應用，施工前要精密的計算，避免不必要的問題耽誤工程進度。

結語：在市政給水工程中用頂管技術，充分利用其對城市地上建筑物以及交通的影響小的優點，同時也節約了資源，減少人力物力的投入，適應當今可持續發展的主旋律，特別是對發展較為落后城市提供了便利，既解決了市政用水的問題，又保護了城市的市容市貌，還帶動了當地的經濟發展。