雨污分流顶管施工技术在市政给排水工程中的关键技术研究与探讨

引言

随着我国城镇化建设稳步推进，以及水环境综合治理目标的深化落实，雨污分流改造逐渐成为市政基础设施提质升级的关键环节。相较于传统开槽施工在城市建成区域易引发交通疏导压力、地下管线协调困难及路面恢复复杂等情况，在雨污分流管网建设领域的应用范围正逐步扩大。雨污分流工程中，顶管施工的技术水平直接影响管道工程质量和后期运行效能。通过研究顶管施工在不同地质条件，可解决核心问题。这些问题的解决对提升雨污分流工程质量、降低施工成本具有重要实践意义。

1 雨污分流顶管施工的技术特点与难点

1.1 技术特点

1.1.1 非开挖技术的环境适配优势

顶管施工以工作井和接收井为依托完成管道敷设，相较于传统明挖法，对路面结构的破坏程度较低，在城市交通流量较大的主干道、商业街区等区域，具有显著的应用价值。在实施雨污分流工程时，该技术可实现雨水管与污水管并行施工，一定程度上降低了对周边环境的干扰。例如，某城市新区项目采用平行顶管工艺，同步敷设 DN1500 雨水管与 DN800 污水管，两管间距仅 3.5m ，施工过程中道路通行基本维持正常状态。

1.1.2 地质条件对施工的潜在影响

顶管施工效果与地层物理力学特性存在较为紧密的关联，在实际工程中需予以充分考量：

含水量超过 30% 的软土地层，可能出现管节位置偏移、地表沉降等现象；

粒径大于 200mm 颗粒占比超过 30% 的砂卵石层，存在导致刀盘卡顿的风险；

渗透系数大于 10^-3cm/s 的富水地层，需着重加强止水措施。

1.1.3 施工精度控制要点

雨污分流管道工程对坡度和密闭性有着明确要求，污水管坡度设计值通常不小于 0.003，且需通过打压试验检验接口密封性。在顶管施工过程中，轴线偏差宜控制在 ±30mm 以内，高程偏差宜控制在 ±20mm 以内，若超出上述范围，可能对管道排水性能及接口密封效果产生不利影响。

1.2 主要技术难点

1.2.1 复杂环境下的施工影响因素分析

在老城区推进雨污分流工程建设时，顶管施工过程往往会面临一系列复杂挑战。其中，较为典型的是“三多”现象带来的施工难点：

地下管线分布较为复杂：约 30% 的项目在实施过程中，会遇到与既有给水、燃气等管线的交叉情况

地面荷载压力较大：在城市主干道开展施工时，需充分考虑动荷载因素，车辆轴重普遍 ⩾10t

周边建筑环境敏感：约 20% 的工作井与建筑物基础间距 <5m ，对施工过程中的沉降控制要求较高

1.2.2 长距离顶进面临的技术挑战

当顶管施工长度超过 100m 时，在实际工程中可能会出现一些技术难题：

顶力损耗：由于管道与地层间存在摩擦作用，有效顶力会有所下降，可能对管节结构产生一定影响

轴线控制难度增加：随着顶进距离的延长，偏差累积效应逐渐显现排渣效率问题：螺旋输送机或泥浆管道存在堵塞风险，影响施工进度

1.2.3 不同管径的工艺适配需求

雨水管与污水管管径存在较大差异（DN300-DN3000），需要根据实际情况合理选择施工工艺：

小口径管道（ DN<800 ）：通常采用人工与机械配合的顶进方式，需重点关注洞内有限作业空间带来的操作问题

大口径管道（ DN>2000 ）：施工过程中需特别注意管节吊装的准确性和接口密封的可靠性在实际工程中，不同管径的顶管施工工艺适配不仅关乎施工效率，还直接影响工程质量。小口径管道顶进时，需通过合理的机械选型与人工辅助，保障操作安全性与施工精度；大口径管道则要着重优化吊装设备参数与接口密封工艺，避免因管径增大带来的结构稳定性问题。这些工艺选择需结合工程具体需求，实现技术经济性的最大化。

2 雨污分流顶管施工的关键技术

2.1 轴线与高程控制技术

2.2.1 激光导向系统应用

采用全站仪 + 激光靶组合系统，实时监测管节姿态：

激光发射器可设置于工作井内，将光束投射至管内激光靶上；

传感器对偏差数据进行采集（精度控制在 ±1mm 范围），并通过显示屏呈现给操作人员参考；

当出现偏差值大于 15mm 的情况时，系统会触发报警提示，可据此考虑调整推进速度或对纠偏油缸压力进行优化。

2.2.2 纠偏技术要点

软土地层条件下，建议采用 " 小角度、分次纠偏 " 的方式，单次纠偏角度宜控制在 ⩽0.5^∘ ，以此降低管节间附加应力产生的可能性；

硬地层环境中，可尝试通过微调刀盘转速（调整幅度 ±5r/min ）与推进速度（调整幅度 =10mm/min ）实现纠偏操作；

对于曲线顶进工况，特别是检查井折线布置的情况，可提前对工作井位置进行精确计算，确保曲线半径满足 ⩾100D （D 为管径）的要求。

2.3 长距离顶进中继间技术

当顶进长度达到一定程度（如超过 100m ），或顶力接近主顶油缸额定值（如达到 70% ）时，通常可考虑设置中继间：

结构组成：一般由前管、后管、油缸组（8-12 个左右）和密封装置构成，主要用于分担前方管道产生的摩擦力。

布置原则：

软土地层中，中继间间距设置在 50–60m 范围较为适宜；

砂卵石地层条件下，建议将间距控制在 30-40m 左右。

工作流程：

主顶油缸推进至行程终点后进行锁定；

启动中继间油缸，使前方管道顶进约 500mm 缩回中继间油缸，主顶油缸跟进操作，循环执行上述步骤。

在某新区雨水管工程实践中，通过设置 3 组中继间完成了 280m 长距离顶进作业，最大顶力控制在 1800kN，低于管材允许顶力 2000kN，最终实现管节完好率达到 100% 的理想效果。

2.4 洞口加固与密封技术

2.4.1

工作井洞口加固

常规地层：可考虑采用 Φ800mm 高压旋喷桩工艺，形成约 3m 深的止水帷幕结构，实际工程中渗透系数通常可控制在 10^-6cm/s 以下。

软土地层：建议增加 Φ600mm 钻孔灌注桩与高压注浆相结合的处理方式，根据工程经验，该方案有助于提升洞口周边土体强度，使其单轴抗压强度达到q 。

2.4.2 洞门密封装置

采用橡胶止水圈配合法兰压板的组合形式，该结构在实际应用中可较好适应管节 ±5mm 范围内的微小位移。

选用遇水膨胀橡胶条作为辅助密封材料，在富水地层条件下，其膨胀特性可有效补偿潜在的密封间隙。

设计预埋注浆孔系统，当现场监测发现渗漏情况时，可通过注浆管注入水泥 - 水玻璃双液浆（水灰比 1:1），工程实践表明该配比浆液初凝时间约为 30s ，能快速实现堵漏效果。

结束语

污分流工程作为改善城市水环境的重要举措，其施工技术的先进性直接关系到项目的成败。顶管施工凭借对城市建成区环境的低干扰特性，已成为雨污分流管网敷设的核心工艺之一。未来，应进一步完善雨污分流顶管施工的专项标准体系，加强跨学科技术融合与工程实践总结，让顶管技术在城市给排水管网升级、黑臭水体治理等领域发挥更大作用，为建设生态宜居城市提供坚实的基础设施支撑。

参考文献

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