城市老旧管网改造、新建给排水管线施工过程中,很多路段交通流量大、地下管线错综复杂,直接开槽开挖不仅会阻断道路通行,还容易破坏原有电缆、燃气管道,引发安全事故。非开挖顶管技术凭借不大面积开挖路面、施工扰动小、工期可控等优势,成为城区给排水管线铺设的主流方案。和开槽埋管相比,顶管施工对勘测精度、设备操作、轴线控制要求更高,每一道工序把控不到位,都会造成管道偏位、地面沉降、接口渗漏等质量问题。下面结合现场施工经验,梳理顶管完整施工流程、核心技术要点以及常见风险防控措施。

一、施工前期现场勘测与方案编制
正式进场施工前,勘测工作是整个顶管项目的基础,也是规避后期施工事故的关键。施工单位首先要对接城建档案部门,调取施工区域地下管线资料,查清给水、电力、通信、燃气管线的埋深、走向、管径,同时使用管线探测仪开展现场复核,标记出各类管线的准确位置。对于资料缺失的区域,需要采用人工探坑的方式核实地下情况,不能只依靠仪器探测结果。
地质勘察报告同样不能忽视,重点查看土层类型、地下水位、流沙、淤泥层分布情况。如果场地内存在流沙层或者高承压水,必须提前制定降水、止水方案,防止工作井开挖过程中出现涌砂、塌方。根据勘测数据,结合设计图纸确定工作井、接收井位置、顶进长度、管材选型、顶力计算数据,编制专项施工方案以及应急处置预案,方案报审通过之后才能开工。
二、工作井与接收井施工制作
工作井是放置顶管机、千斤顶、后背墙的作业空间,接收井用于接收顶管机头,两个井体的结构稳定性直接决定顶进作业安全。井体常用沉井或者钢板桩支护开挖两种形式,城区狭小场地优先选用沉井工艺。沉井下沉阶段要保持均匀下沉,避免出现倾斜,下沉到位之后及时封底,做好井内防水处理。
后背墙是千斤顶的受力支撑结构,需要具备足够强度和平整度,受力面要和管道顶进轴线保持垂直,防止顶进过程中受力偏斜,造成管道跑偏。井内同步布置导轨,导轨安装标高、轴线必须反复校核,导轨固定牢固,防止顶进作业时发生位移。井内还要预留洞口,洞口位置安装止水橡胶圈,用来减少顶进过程中泥浆、地下水向外渗漏。
三、顶进作业过程技术管控
设备调试完成,机头从预留洞口破土之后,进入核心顶进阶段。顶管施工遵循“勤测勤纠、小角度纠偏”的原则,安排测量人员实时监测机头轴线、标高数据,每顶进一节管材就要复测一次。一旦发现轴线偏差,不能一次性大幅度纠偏,大幅纠偏容易造成管道接口开裂、土体扰动加剧,引发地面沉降。
泥浆润滑减阻是长距离顶管必不可少的工序。触变泥浆通过注浆孔注入管道外侧土体,在管壁外围形成泥浆套,降低管壁和土体之间的摩擦阻力,减少顶力,同时可以支撑周边土体,降低地面塌陷风险。泥浆配比要根据现场土质调整,注浆压力保持稳定,遵循同步注浆、补浆相结合的方式,保证泥浆套连续完整。
管材下放、对接环节,做好管口清理,橡胶密封圈摆放平整,顶进的时候缓慢加压,保证接口均匀贴合,防止密封圈错位、挤压破损,埋下后期渗水隐患。顶进过程持续观察千斤顶油压变化,油压突然升高要立刻停止顶进,排查是否存在土体卡阻、机头偏斜、管材错位等问题,问题处理完毕再继续施工。
四、施工常见问题与防控措施
地面沉降是非开挖顶管施工**见的隐患,大多由泥浆流失、土体超挖、纠偏过猛、注浆不及时造成。日常施工中除了做好泥浆管控,还要在道路、建筑物周边布设沉降观测点,定时采集数据,沉降数值超过预警值马上停工处置。
机头轴线偏移也是高频质量问题。除了测量不到位,导轨变形、后背墙受力不均、土质软硬不均都会引发偏移。预防重点在于前期校准、加密测量频次,发现微小偏差及时微调。另外,管道接口渗漏问题,多为密封圈损坏、管口磕碰、对接歪斜导致,管材进场做好外观检查,吊装、对接时做好管口保护。
五、机头接收、井体回填及竣工验收
机头逐步推进到接收井位置之前,提前做好接收准备,控制顶进速度,慢速将机头送入接收井。机头吊出之后,封堵管道洞口,停止注浆作业。管道全线贯通后,按照设计要求对管外泥浆进行置换处理,之后开展管道渗漏检查,条件允许可以配套管道内窥检测,核查管道内部接口、管壁有无破损缺陷。
检测合格之后,拆除井内千斤顶、导轨等设备,对工作井、接收井进行回填,回填材料分层夯实,恢复路面结构。整理全套施工资料,包括勘测记录、测量记录、顶进日志、沉降观测记录、检测报告,提交监理、建设单位组织竣工验收。验收合格,再移交相关运维部门。
六、顶管施工安全管理要点
井内属于有限空间作业,是安全管控重点。下井作业前必须落实通风、气体检测,检测氧气、有毒有害气体浓度,配备通风设备、应急救援器材,安排专人在井口监护,严格执行有限空间作业审批制度。用电线路做好防护,井内使用安全电压照明,防止潮湿环境触电。同时做好汛期排水,避免雨水灌入井内,引发井体失稳。
非开挖顶管施工兼顾工程质量、交通影响与施工安全,是城市给排水管网更新改造的优选工艺。施工效果好不好,不在于设备先进程度,而在于前期勘测细致度、过程监测频次以及对土体扰动的控制能力。严格按照方案分步施工,落实动态监测,及时处置各类异常情况,才能保障给排水管线长期稳定运行。