市政污水管道长距离顶管施工关键技术

为优化水环境质量，考虑到城市人口高度集中，实施污水治理项目至关重要。计划沿街道路铺设截污管道，以防止污水泄漏至河流中，并建立污水收集网络，将污染物集中输送至净化厂进行处理，确保排放水质符合标准，进而改善河道水质和居住环境。随着城市污水管网升级，管道直径不断扩大，埋设深度逐渐加深，采用传统挖掘方式会对环境造成破坏并影响周边建筑。因此，在市政污水管网长距离施工中，采用顶管技术能够有效降低总体成本，减少挖掘量，减轻对周围环境的干扰，保护城市生态环境。

一、顶管施工技术概述

顶管施工技术能够在不挖掘地面的情况下进行地下管道建设，适用于公路、铁路和地面建筑物上方。该技术依靠管道与顶油缸的推力，在作业井中将钻头推进土层直至接收井，实现管道埋设。传统排水管道施工往往需要多次道路开挖，影响居民生活，缩短道路使用年限，还需拆除或迁移相关基础设施，增加施工复杂性。特别是在老城区，由于管道复杂、原始数据缺失，常规施工方法效率低下。顶管技术特别适合于不能大规模挖掘的老城区中心、繁华区域或人口密集区，以及不能开槽埋管或空中架线的场合，适用于直径 300 至 1200mm 的管道施工。此技术无需对区域进行降水和土质处理，能保持开挖表面稳定，减少对周边的干扰和地面沉降，实现全程顶推控制。

二、顶管施工技术具体

以 A 流域某段清污分流工程为例，新建 DN150～d800 污水管 44.20km ，新建DN200～d1000 雨水管 3.71km ，新建 300×300～500×500 雨水沟 5.22km ，新建DN100PVC 立管 161.86km ，总投资约 23005.73 万元。

（一）井施工

本文介绍了顶管接收井、工作井和检查井的施工方法，井筒采用C30 商品混凝土，抗渗等级为P6，有关参数如表 1 所示。

表 1 井施工参数（部分）

依据工程地质资料和井结构设计图，进行基坑深度 1 米的开挖作业，并保持1:0.3的边坡比例。平整场地后，确保纵横向轴线控制桩、钻孔中心桩以及基坑边线与井中心位置对齐。挖掘过程中需清理基坑表面淤泥，并在坑底设置排水沟以汇集地下及雨水，使用水泵排出，防止积水影响刃脚垫层施工。井筒内模采用木模与钢模结合的方式，使用 HRB400 级钢筋绑扎，并通过撑件固定钢筋，确保保护层厚度达标。随后安装钢模，确保其强度、劳动效率和稳定性，进行混凝土浇筑，分段施工并按规范留设施工缝，以保证施工质量。在整个过程中，监控井壁水平位移不超过总深度的 1% ，并进行测量观测和下沉纠偏，偏差标准见表 2。

表 2 井施工允许偏差

（二）吊装顶管机

掌握起重机性能与要求，计划使用汽车吊进行吊装作业。依据泥水平衡顶管机的起吊吨位， 800mm 管径的顶管机重 5 吨，长度 3400mm ，直径 980mm 。工作井直径 7米，现场条件要求基坑周边1.5 米内无荷载，支腿距坑1.8 米，间距5.4 米，工作半径8 米。为保障吊装质量，需计算吊重，并应用断裂力计算公式（1）。

其中，F 是钢丝绳破断力；D 是钢丝绳截面积，选用 6×37+1 钢丝绳，设备 5t 重，2 点吊装法，每根绳索承重约 2.6t 吊索安全系数取7，确定其数值满足条件要求。

（三）工艺流程

在进行远程顶管施工时，必须严格依照操作规程以保证工程品质。首先，做好机械设备的准备工作，包括完成设备的交接登记，并检查泥浆泵、控制台、管道、测量系统和工具头等。随后，接通电源，确保刀具头旋转平稳，然后开始泥浆循环。其次，需要调整渣浆泵的流量，以实现工具头的精准操控，包括纠偏、旋转、监控和压力显示。在顶进作业中，要密切关注工作仓土压力，并适时调整泥浆泵排量，以维持泥浆平衡。此过程中，需保持工作舱内压力与地下水压力一致，以防地面下沉或抬升。

第三，利用泥水平衡工具头挖掘，将泥浆注入，使用大砍盘切割原状土壤并混合，实现泥浆循环利用，同时通过泥浆处理系统排除泥沙。

第四，设置测斜仪监测工作井变形，使用全站仪发射激光测定目标位置，望远镜测量误差，每 0.5m 检测一次，顶钻后调整结构进行下一冲程。

第五，采用压触变泥浆降低顶进阻力，系统由灌浆装置、混合装置和管线组成，按比例混合物料，通过注浆泵控制灌浆压力，管路分支用于输送浆液，每隔 5m 设置补浆孔。

第六，完成一节管道顶进后，拆除信号线、动力电缆、触变泥管、油管等，提升混凝土管，继续下一步顶升作业。

（四）选用顶管机

在选择顶管机时，需针对地质条件进行精准挑选。本项目所涉及的顶管管线处于粉土地层，因此选用泥水平衡顶管机。该机器能将土壤切割并在料仓中形成受压塑料体，以平衡地下水压力，并在挖掘过程中形成不透水泥膜。顶管机的刀盘切削装置由不锈钢固定刮削器和滚刀组成，使用耐磨损焊条，实现全断面实时切削。刀盘每转动一周，刮刀和滚刀即可全面刮动土体。在顶管机前进过程中，刀盘滚到刀尖滚动挤压坚硬土体，实现破裂和切割，从而持续推进。当遇到岩层时，刀盘可以直接转动进行破碎，将小块泥土运输至泥水仓并输送出去。

三、结论

综上所述，在人口增多、城市规模扩大下，管道埋设的长度、管径随之增加，加上土地资源较为紧张，减少征地拆迁用地，采用非开挖施工，确保项目质量。因此，在市政污水管道长距离施工中，可采取顶管施工技术，做好井施工、顶管施工等各环节工艺控制工作，确保顶管在施工过程中不发生渗漏，确保沿线建筑物和管线的安全。

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