引言：随着城市的高速发展，市政给排水工程的重要性愈发凸显。传统的开槽施工方式在很多情况下会对城市交通、环境及居民生活带来诸多不利影响。非开挖顶管施工技术作为一种创新的施工方法，在市政给排水领域逐渐得到广泛应用。该技术具有不开挖地面、不影响交通、减少环境破坏等优点，能有效解决在复杂城市环境下的管道铺设难题。为此，本文深入探讨市政给排水施工中的非开挖顶管施工技术具有重要的现实意义。

1工程概况

某市政道路现状路面宽度20.0m，为城市南北向次干路。根据工程设计，对现状道路雨污水管道实施改造涂刷，管道敷设总长度1800m。根据工程现场踏勘和岩土工程勘察报告，工程范围内岩土性质主要为湿陷性黏土，排水管道均为合流管道，管径为D200。管道大部分位于道路东侧人行道下，部分路段位于现状厂区内。

考虑到该工程大部分位于人行道，局部需穿越交叉路口、厂区和小区，加之现状道路为城市次干路，为降低管道施工对既有道路的破坏，保证城市通行顺畅，该工程设计采用土压平衡顶管施工技术方案。D800~D1500管径给排水管道全线设计采用顶管施工技术，顶管管材采用Ⅲ级专用顶管管材，管径为D800、D1200和D1500，顶管机选用TYPD-2000型顶管机，单次顶进长度为10.0~16.0m。管材接口采用钢承口接口。管顶覆土厚度为3.0~5.7m。根据岩土勘察文件，局部路段地下水位较高。当地下水渗水量较大或地下水位较高时，现场采用坑内排水沟和集水坑降水方案降水。土压平衡顶管工作井、接收井基坑支护采用钢板桩+钢围檩+钢管内支撑技术方案。

2土压平衡顶管施工技术要点

工程中，土压平衡顶管施工工艺流程为：施工测量→井下设备安装→地面辅助设施安装→顶管机吊装就位→顶进施工→管节安装→顶管出洞→管道接口处理→工后处理。

2.1施工测量

待土压平衡工作井施工完成后，施工单位采用悬挂钢尺法将地面高程导入井下高程。导入标高前，施工单位在工作井适当位置埋设高程点，待地面标高稳定后进行高程导入。为确保高程点测量准确无误，施工单位现场3次独立导入高程，并对3次导入高程偏差进行复核，地面高程偏差控制≤3mm。施工测量基准经复核无误后，将地面高程基准点引测至工作井内，并作为顶管施工高程控制绝对高程点。顶管施工中，工作井高程控制依据2个基准点进行相互校正，以工作井内任一水准点作为后视高程点，借助激光束对顶管管道高程进行校核。

2.2井下设备安装

土压平衡顶管施工前，施工单位提前安装基坑导轨、主顶进装置。井下设备安装采用2台25t汽车吊配合吊装入井。基坑导轨由2根平行钢结构焊接制成，导轨设备作用是稳定顶进设备和管道方向，使推进管沿既定方向入土，同时，导轨能够为环形和弧形顶铁工作提供可靠托架。该工程中，施工单位选用I30b工字钢制作导轨，为提高导轨强度和耐磨性，施工单位在导轨上增设加筋板加固，确保平行导轨两侧等高。导轨吊装入井后，与工作井内混凝土基础预埋钢板焊接固定，确保导轨结构牢固稳定。

2.3地面辅助设施安装

考虑到井下施工缺乏新鲜空气进入，施工人员在井下长时间施工易出现人体缺氧并引发造成安全事故发生。为消除顶管施工安全隐患，该工程施工单位在地面安装离心式柜式风机，风机经200mmPVC管向工作井内送风，确保工作井通风量，防止顶管施工中出现气体中毒现象。工程中，注浆设备采用单轴双缸注浆泵，注浆压力2.5MPa，注浆功率为11kW，现场配备2台双筒拌浆筒拌浆和2台注浆泵，可满足工作井顶管注浆施工要求和不间断施工要求。

2.4顶管机吊装就位

主顶进装置安装时，依次安装千斤顶、油路、换向阀等设备。千斤顶固定在工作井支架上，现场测量人员检查复核千斤顶与管道中心垂线对中，防止千斤顶顶进时偏位造成管道转向。待千斤顶安装完成后，施工单位现场连接油路管线，安装千斤顶进油、回油控制系统和油泵。待油路管线、油泵、控制系统安装完成后，现场调试千斤顶顶进试运行，检查油路有无泄露、千斤顶顶进速度、行程和千斤顶控制同步性，确保顶进设备性能满足土压平衡顶管施工要求。

2.5顶进施工

顶管施工前，为防止不合格材料吊装入井和投用，施工单位加强顶管施工材料质量检查检验。检查管材混凝土强度等级不低于C50；管材承插口钢环工作面应光洁干净，无残留水泥、杂物；管材内壁应平整，无露筋、蜂窝、空鼓、局部不密实等问题；检查管材有无贯穿性裂缝（表面龟裂除外）。进场管材均应具备注浆孔，注浆孔在管头处均匀分布3个（如图1所示），每个注浆孔及连接处强度应能够承受2MPa注浆压力，且每个注浆孔应配备独立注浆阀门，现场管道安装时，应确保其中1个注浆孔位位于顶部位置且垂直于工作井基础。

图1 注浆孔布置

检查管道接口橡胶止水圈时，该工程管道接口采用单胶圈止水方式，为确保给排水管道密封性和工程施工质量，防止管道接口部位渗漏，施工单位对橡胶圈质量进行检查，重点检查橡胶圈公称硬度、拉伸强度、拉断伸长率、压缩永久变形和压缩应力松弛等指标，公称硬度应控制在-4~+5范围内，拉伸强度应≥9MPa，拉断伸长率≥400%，压缩永久变形≤12%，压缩应力松弛≤13%。

润滑泥浆制备时，施工单位采用膨润土制备泥浆，为确保管道顺利顶进，降低管道顶进过程中承受土体摩阻力，施工单位根据顶进岩土性质调整泥浆浓度，严格控制润滑泥浆浓度为1：0.5~1：1。泥浆制备时拌和时间为20~30min，制备完成后静置24h方可使用，确保膨润土充分吸水形成胶体状泥浆。

顶进施工时，施工单位按计算表数值设定10%土仓压力，下穿道路、距构建物较近时，土仓压力增大30%，以此提高土压平衡安全系数，降低顶管施工对道路、构建物的影响。

顶管施工过程中，为降低管道顶进承受摩阻力，施工单位同步注入泥浆，将注浆泵与注浆孔连接，以此形成原始浆套。注浆压力为0.13~0.22MPa，注浆过程中结合岩土性质和顶管压力变化情况适当调整注浆压力。顶管施工中，为防止顶管方向偏移，初始顶进阶段施工单位加大测量频次，每顶进500mm测量1次。待正常顶进后，每顶进1.0m测量1次。遇管道偏移时，每300mm测量1次。

顶管纠偏时，施工单位遵循“勤纠、缓纠、微纠”的原则，当发现顶管偏移≥20mm且机头偏移趋势未改善时，施工单位及时采取纠偏措施，借助千斤顶缓慢纠偏恢复，纠偏过程中，每顶进300mm测量1次，并将机头位置与机尾数据进行比较，当机头出现回归趋势时，停止纠偏，回正千斤顶，防止顶管左右摆动。

顶进过程切削土体由螺旋输送机输入到管道内部，施工单位利用土车将泥土顶入工作井内，并借助吊车将渣土吊运至地面，暂存于制定堆场，定期外运至指定堆土场。

2.6管节安装

管节安装是市政给排水施工中非开挖顶管施工技术的重要环节。在安装前，要对管节进行严格检查，确保其质量符合要求。管节安装时，在机头停止顶进状态下，施工单位空转刀盘3~5min，充分切削、破碎前方土体，并关闭排土液压门，断电保证土压仓，确保土压平衡。待管节吊装入井且安装完成后再次顶进，依次启动刀盘、螺旋输送机、推进系统。并要实时监测管节的位置和高程，及时进行调整。管节安装的质量直接关系到整个给排水管道的性能和使用寿命，需严格按照规范操作，确保施工质量和工程安全。

2.7顶管出洞

待顶管机头顶进至距接收井3.0m处时，施工单位拆除接收井洞口墙壁，自接收井洞口中心处打入钢钎接引机头。打入钢钎定位时，现场根据接收井土体开裂、外凸情况合理定位，待钢钎定位且找到机头后，继续顶进直至进入接收井内后停止顶进，在接收井内安装机头接收托架，工作井端缓慢推进至机头进入接收井内。待机头完全进入接收井后，施工单位利用吊车将机头吊运出井。

2.8管道试压

顶管工程的成功不仅取决于管道顶进的顺利完成，还 在于后续的质量检测。因此，在管道顶进工程结束之后， 对管道进行全方位的水压力测试成为确保管路运行稳定性 和安全的关键一环。这包括对给水管道进行详尽的单项水 压测试，及对所有安装完毕的管道执行综合的水压检测。 水压测试的过程遵循严格的步骤，以保证检测的准确性和 效果。首先，需要彻底排除管道内所有气体，保证测试环 境的纯净，随后开始缓慢加水并施压。加压工作应当在达 到预定的压力标准后立即暂停，这样的操作旨在为检查管 道的渗漏情况创造条件。在压力维持的规定时间内，如管 道接口处未出现渗漏现象，便可认为此次压力测试通过。 但检测工作并未因此结束，接下来需要在压力释放的状态 下继续对管道进行观察。

2.9止水加固

工程中，由于工作井与接收井预留洞口均大于管道外径，为防止管道与顶进洞口间隙过大、管道在地下水作用下漂浮、位移，施工单位对工作井、接收井洞口进行加固处理，采用优质硅藻止水环和硅藻止水胶封堵洞口，并在洞口区域施工300mm厚混凝土挡水墙，洞口地层分层浇筑防水混凝土加固止水。

2.10管道接口处理

工作井和接收井井段顶管施工完成后，为提高井段内管道接口密封性能，施工单位及时对管道管缝进行处理。管道接口处理时，施工单位先使用角磨机在管道接口处磨出宽度20mm、深度20mm的环形缝，并吹扫清理干净缝内杂物、灰尘。待环形缝清理干净后，现场施工人员向缝内填充密封材料并抹压密实。填缝料未固结前，管内平铺竹胶板供施工人员通行，防止施工人员在管内施工破坏管道接口填缝质量。

2.11工后处理

待井段管道安装完成且管道接口处理完成后，为保持管体周围土体稳定，施工单位采取水泥浆液置换管道外周泥浆，并起到加固井段内管道的作用。泥浆置换时，施工单位待管道顶进结束后向管道顶部注浆孔注入水泥浆，由管道侧面2个注浆置换出润滑泥浆，至润滑泥浆不再流出时，同时向3个注浆孔内注入水泥浆，注浆压力≥2.0MPa，确保水泥浆充分填充管道外周空隙并置换管内润滑泥浆。当注浆压力增大且流量持续减少时，可停止注浆。待注浆终止后且浆液初凝后，施工单位采用与注浆浆液性质相同的水泥浆和焊接钢板封堵注浆孔。

待井段内顶管施工完成且水泥浆注浆结束后，施工单位砌筑施工检查井并回填检查井。检查井回填采用素土分层夯实施工方法，检查井回填采用10%灰土回填检查井500mm范围内土体，分层回填厚度为20~30cm并分层夯实处理，确保检查井回填密实度不小于路基密实度，防止检查井施工完成后出现工后沉降、下陷等问题，确保道路通行安全。

3工程验收

该工程给排水管道施工完成后，经报业主、监理等单位联合验收，工程给排水管道顶管施工轴线位置、管道内高程、相邻管间错口和对顶两端错口质量均满足工程质量要求，达到预期施工质量控制目标，工程一次通过验收。

结语：

概而言之，通过上文的分析，可以知道，非开挖顶管施工技术作为一种先进的地下管道铺设方法，在市政给排水施工中具有重要的应用价值。该技术具有不影响交通、减少环境污染、施工周期短等优点，能够有效地解决传统开槽埋管施工方式带来的问题。在实际应用中，要根据工程的具体情况，选择合适的非开挖顶管施工技术，并严格控制施工质量和安全，确保工程的顺利进行。同时，要不断加强对非开挖顶管施工技术的研究和创新，提高其技术水平和应用效果，为城市基础设施建设做出更大的贡献。

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