曲线顶管技术在市政施工中的应用

曲线顶管技术在市政施工中的应用

庄佳苗

云南公路桥梁市政工程监理咨询有限公司  云南 昆明 650000

摘要：当前，随着城市基础设施逐步完善，推动了非开挖技术的良性发展，该技术在市政工程中的应用越来越多，其中应用比较普遍的当属顶管施工技术。然而，工程大范围施工期间，面临复杂的交通与地质情况，必须减少顶管作业数量，使用曲线顶管技术。因此，为了提高市政施工效率，本文从曲线顶管施工技术、成品管的选型、顶管施工过程、曲线顶管控制技术等方面探讨曲线顶管技术要点，保障市政施工的质量，促进我国市政事业的可持续发展。

关键词：曲线顶管技术；市政施工；应用

1前言

市政工程施工期间，曲线顶管施工技术是非开挖技术的一种，因其效率高、可操作性强，因此应用极为广泛[1]。为此，市政工程施工期间，技术人员很有必要探讨曲线顶管技术的应用要点，提高施工质量。

2曲线顶管技术在市政施工中的应用

本文以某工程为例，该管线途径的区域，有可能出现局部有③1层灰色的淤泥质的粘土，同时其位于④1层的淤泥质粘土土层中。

2.1曲线顶管施工技术

选择科学合理的顶管设备有助于提高曲线顶管施工效率。在此期间，技术人员要确保顶管掘进机的选择科学合理[2]。因为掘进机型号的选择受到土质的影响较大，不可忽略这一问题。考虑到工程顶管有可能经过灰色淤泥质的粘土，因该土层柔软、含水量较大，因此掘进机的选择为Φ2400泥水机械平衡顶管机，可通过该机器对沉降量进行控制。同时，以工程的具体情况为依据，还设计了机头纠偏系统，该系统大约有3~4套纠偏系统，导向的过程中合理利用其弯曲度，为顺利开展管道施工提供有利的条件。

2.2成品管的选型

本工程主要使用F型的成品管。为了保证曲线段管材的密封性能符合施工标准，避免砂或地下水进入，施工的过程中伸出部分增加了18cm的成品管套环端面的。其次，还要注意因曲线顶管存在管偏角，减少了其受力的面积，无法全部集中局部的应力，因而不可忽略曲线段受力的情况。最后，本工程一共有4段曲线顶管，控制每段的管偏角值为0.5°以内，最终不需要对管材的长度进行特殊处理。成品管中管节端面的目衬垫发挥不可忽视的作用，若为直线段，基本上压缩了目衬垫的受力，最终进入到曲线段的力大部分被压缩。然而，材料性能如何对压缩的效果影响较大。以往的研究发现，多层板的变形量（15%）低于松木（30%以上）。因此，管线施工期间，需要尽可能增加曲线管端子面的承载面积，同时还必须保证其衬垫的材料符合施工要求，虽然因此可以考虑使用松木衬垫。但是，设置木衬垫时必须保证其厚度合适，避免无法对端面的承载面积进行补充或无法压缩变形，通常选择30mm厚度的松木衬垫。

2.3顶管施工过程

对于曲线顶管施工，必须高度重视几个部分的施工工作。第一，出洞前准备。顶管施工期间，必须做好出洞前的一切准备：起重设备工作之前，可以将管设备送入施工现场，而后在洞口位置安装止水装置，开展轴线放样工作后尽可能地往后靠拢，此时测量安装、基坑导轨之类的设备做好准备，确认各系统无误后建立操纵平台，提高电气控制路线布置的科学性，之后按要求做好压降、泥水泵及储水箱等系统的安装工作，对各设备进行调试，保证其运行正常后，将触变的泥浆按要求储存。第二，正常顶进。根据施工要求凿除水泥土或混凝土，而后分别割除型钢与钢筋，打开洞口后在洞口后下设备处顶进镜头，此时继续转接电缆、泥水管与油管，而后持续顶进。待油缸顶全部就位，则需要全部拆除泥水管与电缆，待第一节管下井后，让设备段与其混凝土管并拢，而后继续将电缆与泥水管顶进，确保上述过程得以重复[3]。顶进到项目要求的长度后，联机进行调试。顶进时，还需要按要求测定相应的节管，及时纠正顶管的方向，把握合适的顶进时机，对该机器前10m与后20m进行测量，通过科学合理的解决对策，控制沉降的范围在合适的区间内。顶进的过程中，对于机头的后备段，每两只管节需要设置一圈压浆孔，便于将触变泥浆注入到管壁外，同时还要注意顶进时需要做好中间补浆工作，当然定电压浆也是不可忽视的，这样才能让管壁外的助力显著减少，促进土中空隙得以填充，解决地面沉降问题。第三，曲线段顶进。将管道往曲线段进行顶进时，需要借助机头及时纠偏管道机头的一侧，这样的曲线为伸展类型，稳定且可靠，但是后续接口比较容易遭受破坏。为了将管节均匀地张开，还需要发挥液压千斤顶的作用，有效控制接口的张开量。若发现接口张开，则需要将特制的木垫嵌入开口，具有保持恒定张开量的作用。第四，出洞及后期收尾。出洞口及收尾工作的内容较多，比如复测机头偏差与井位、导轨的就位、将洞门打开、机头进动后吊运、清理管道、连接洞口井壁与混凝土管节等等。

2.4曲线顶管控制技术

2.4.1曲线顶管顶力控制

地表是否变形很大程度上受到机头压力的影响，必须对顶管的机头压力进行控制。同时，需要保证曲线顶管的管壁外形成质量符合施工标准的泥浆套即可，此时其顶力变化基本为一条直线。第一，配比触变泥浆。以土质差异与工程实际情况为依据，在试验中明确触变泥浆的配比。因为工程经过的土质类型为淤泥粘质土，其土层渗透了不大，容易形成压浆套环，且浆液具有润滑的效果。因此，可设置浆液配比为：膨润土1000 kg，CMC 8kg，纯碱40kg，水7000kg。第二，压浆工艺。注浆孔的合理布置是开展压浆工作的关键，首先，按要求将对于顶管掘进机的后部，需要均匀地设置4只压浆孔，实时跟踪注浆的情况，确保该机器的后形成3节管上的压浆孔均匀地设置，同时保证其中至少有一节按要求设立压浆孔。对于其端部，需要按要求设立混凝土管节压浆孔，保证且在一个竖直的平面上需要均匀地设定4个，同时接通4个输浆总管与压浆孔。第三，洞口处压浆。对于顶管工作井的制作，需要提前预埋几根注浆孔管，确保顶管期间可以在井内到洞口的环形空隙压浆，这一步还有助于规避土体握裹管道。

2.5曲线顶管轨迹控制与纠偏技术

市政施工期间，利用曲线顶管技术时，应注意对其轨迹进行严格控制，同时采取合理的纠偏措施。一方面，顶管自动测量引导系统。对曲线顶管进行控制的过程中，必须将测量放置放在重要的位置，因为通常曲线顶管在管内，基本上无法看到机头，还可能导致旋转问题的发生。若导线测量时由人工进行，增加了工作量，也不利于管线顶进工作的进行。因此，还必须合理利用顶管自动测量引导系统，借助器对机头进行跟踪测量，实现随测随纠的目标，提高了顶管的质量，保证施工进度达标，确保施工效果符合施工标准。另一方面，曲线顶管的纠偏技术。除将纠偏装置设置机头之外，还需要对前三节的管子进行设计，将其当作纠偏的管道，也就是在普通管道的尾部完成油缸槽的预留工作，确保顶管送入曲线后，可以将机头纠偏油缸和起曲油缸同时启动，同时垫松木垫到合适的位置，且从形成的整体弧度开始起曲。为了保证曲线，还要将木垫塞入关节开口处，这是保证施工质量的关键。同时，对于前8节管子，还需要设置拉杆，同时有效控制缝隙的变化，避免放线型失控问题的发生。若顶管从曲线段到曲线段、曲线段恢复到直线段，必须经过过渡曲线。这就要求施工人员施工前严格按照要求将压实的木垫抽查，确保其厚度符合设计标准。

3小结

市政施工期间无论交通还是环境基本上都不会受到曲线顶管技术应用的影响，因为其主要为地下施工，噪音不大，且废弃物排放比较集中。通过应用技术，提高了施工技术，保障市政施工的质量，有助于我国市政事业的可持续发展。

参考文献：

[1]卢纯青.浅谈曲线顶管技术在市政施工中的应用[J].能源与环境,2022(3):101-103.

[2]曹丽花.曲线顶管施工技术在市政工程中的应用[J].山西建筑,2016,42(16):104-105.

[3]张宏涛,张鸿斌.大断面曲线顶管技术在城市排水工程中的应用[J].工业建筑,2023,53(S1):504-507+468.