干货 | 城市道路排水工程中顶管技术施工研究

由于顶管技术具有如此众多的优点，其在天然气石油管道工程、城市道路排水工程中都得到十分广泛的应用。本文主要开展顶管技术在城市道路排水工程中的应用研究，并从工作井与接收井施工、作业平台搭设、顶进设备安装、顶进施工以及测量与纠偏五个方面对城市道路排水工程中顶管技术的施工要点进行了详细说明，具有一定的实际工程意义。

1. 工程概述

某市区一道路在降水天气道路排水压力较大，容易造成道路积水，给正常的道路交通带来了严重影响。因此，采用顶管技术进行道路排水工程的建设。

2. 顶管技术在城市道路排水工程中的施工要点

2.1 顶进井与接收井施工

在顶管技术的实际应用中，顶进井与接收井是十分关键的两个工作井，分别是排水管道顶进施工的起点与终点，工程施工图如图1、2所示。

首先，需要对道路排水的需求、地质条件等因素进行全面充分考虑，并以此为依据确定排水管道的走向。在此过程中，尤其需要重视与周边建筑物距离的保持，避免顶管施工对周边建筑物造成不利的影响。

在确定排水管道的走向后，以施工高效、方便为原则，确定顶进井与接收井的施工的位置。其次，根据顶管施工需求确定顶进井与接收井的尺寸。

在顶进井与接收井的施工中，还必须重视支承与防护，保障顶管施工的安全进行，避免由于顶进井与接收井坍塌而给施工人员带来安全威胁。另外，在顶管施工过程中，排水管道的顶进需要克服岩土的阻力。

因此，顶进设备需要能产生足够大的顶力以满足实际施工的需要，而顶力的反作用需要依靠顶进井的后墙来承接。

根据牛顿第三定律，顶进井后墙所承接的反作用力与顶力大小相同，这就要求顶进井后墙在各方面的工程力学参数上都需要能够满足顶进施工的要求。在该工程中，顶进井后墙采用钢筋混凝土施工。

2.2 顶管止水帷幕搭设

止水帷幕在施工中要注意以下几个方面：

①旋喷桩水泥采用强度等级不能低于42.5级新鲜普通硅酸盐水泥；

②浆液水灰为0.6，为提高防渗效果可适当加入水玻璃，施工前必须进行现场成孔试验；

③浆液扩散半径不小于0.25m，采取有效措施保证桩身间塔接不小于200；

④止水帷幕渗透系数不大于1×10-7cm/s，加固体抗压强度不小于1.6MPa；

⑤加固时对周围构筑物进行监测，控制注浆压力，以免加固施工时对构筑物造成破坏，施工图如3、4、5所示。

2.3 顶进设备安装

顶进设备的安装主要包括导轨、顶镐和油泵的安装几个部分。导轨是控制管道顶进方向的关键设备，保证导轨安装具有良好的精度与可靠的质量尤为重要。在该工程中，导轨材料选用重型钢轨，这种材料不仅具有较高的强度，而且在刚度上也能满足实际施工的需要，能够有效避免导轨在受力情况下变形或断裂的现象发生。在导轨的安装中，导轨间l距An是十分重要的一项参数，由下式确定：

A0=A α（1）

两导轨上部净距为：

A=2√（D-h e）（h-e）（2）

式中，a——导轨上顶宽（mm）；D——管道外径（mm）；h——导轨高（mm）；e——管外底至轨枕间距（mm）。

另外，在导轨安装中还必须充分注重导轨之间的平行度、坡度等参数。在顶管施工的相关标准中，对导轨安装中心距偏差、高程偏差的允许范围做了详细的规定与要求，确保导轨安装的实际情况能够满足相关标准的规定与要求。最后，采用特制道钉固定的方式对导轨进行固定，并确保固定足够牢靠。在导轨安装完成后，还要对其安装质量进行检验，同时还要定期对导轨参数进行校验，避免导轨在顶管施工一段时间由于变形而对后续工作产生影响。

2.4 顶进施工

首节管道的顶进施工不仅与后续管道的顶进施工有着密不可分的关系，甚至还影响着整个工程的施工质量，必须充分重视首节管道的顶进施工。在首节管道上安装顶铁，并下放至导轨，经调校合格后进行管前挖土，挖出的土方需及时运走。当挖土达到顶进要求后，开启顶进设备，利用油泵提供的高压油驱动顶镐伸出，推动管道向前。在此过程中，顶进速度需由零缓慢上升至正常顶进速度，避免速度的冲击。同时，密切关注顶进设备的运行情况、顶铁状况以及顶进井后墙状况，一旦出现异常情况，须立即停止并采取一系列行之有效的措施进行处理。管道顶进至一定位置后，停止顶进，并关闭顶进设备。第二节管道与首节管道的连接采用橡胶环对接的方式，这种方式不仅能够确保连接无缝隙，而且能够保障两节管道直接的传力均匀，避免冲击。在第二节管道与第一节管道连接完成之后，进行挖土、顶进等工序。后续管道施工与上相似，本文不再重复。为了有效减少管道顶进所需要克服的阻力，在首节管道上预留了一定数量的注浆孔。通过注浆可以在管道外层形成泥浆套，后续管道不再与土层直接接触，而是在泥浆套中滑行。

2.5 测量与纠偏

首节管顶进方向的准确与否直接关系整段管道顶进的质量，因此，须在首节管吊放至轨道后，测量管子中线及前后端高程符合要求后再实施顶进。另外，在工作井合适位置安设固定经纬仪测站，根据管道设计的纵向坡度，调整经纬仪垂直度，在机头位置对控制管道轴线与高程的光靶进行布设，通过光靶能够及时修正管道轴线与高程偏差。此外，利用经纬仪对顶管情况进行全程测量。在顶管进洞、出洞以及纠偏时，应加大测量次数，提高顶进准确度。纠偏时应注意，每次纠偏量不宜过大，若上下与左右同时偏离，应按照先上下后左右的纠偏原则。纠偏时应缓慢进行，杜绝猛纠硬调、盲目纠偏。若偏差在1-2cm范围内，可采用挖土校正法。若偏差大于2cm，则采用顶木校正或千斤顶校正。

3. 施工保障措施方案

（1）施工单位应核准工作井，接收井内空间是否满足施工机具的要求。及时安装井口临时护栏，确定垂直上下交通组织方式等。施工单位在施工前需核实现状管线情况，实施时应注意保护地下其他已建管线。若实施时遇到与设计不符，请及时与设计单位联系。（2）施工期间顶管井抗浮由施工单位考虑抗浮措施。（3）施工过程中应注意安全用电，做好泥浆排放，管道施工时通风、有毒气体检测等安全措施。其他事宜按现行国家有关规范、规程执行。（4）井口应做好防护措施，防止物体、地面人员掉落。

4. 结语

顶管技术在城市道路排水工程的实际应用中，必须对各个环节进行严格的质量控制，确保所建设的排水工程质量能够达到预期效果，使其能够更好地为城市道路交通提供良好的服务。