市政燃气管道顶管施工研究

燕涛

山东省东营市  257000

摘要：在社会经济发展期间，市政工程项目越来越完善，燃气管道施工环节尤为重要。然而，由于外部干扰因素的存在，这些管道面临着各种潜在的风险和威胁，因此需要进行深入研究以提出有效的保护和设计方案。基于此，本文主要探讨了顶管施工技术的实际应用对策，为今后施工提供了有力的参考依据，以确保市政燃气管道的建设和运营能够顺利进行。

关键词：市政燃气；管道；顶管施工

引言

市政燃气管道工程在城市建设中具有重要作用，其中顶管施工技术是一种常见的施工方法。顶管施工技术是一种在地表不开挖沟槽的情况下，利用特殊设备和技术在地下施工新管线或者更换、修复旧管线的工程技术。

1顶管施工原理

从技术原理的角度看，顶管施工技术本质上是一种非开挖施工技术，在施工现场需要准确定位并做好工作井施工，之后将钢质管道埋入地下，当顶进设备顺利抵达工作面后执行预管埋设施工。与传统技术手段相比，该技术的优势在于施工效率更高、施工所需场地较小、施工安全性更高等，所以在市政燃气管道工程中的运用非常普遍。但顶管施工技术本身也存在一些缺陷，如工程造价相对偏高等。从市政燃气管道工程实际情况看，顶管施工技术经过不断的发展，形成了规范的施工流程和操作标准，在施工过程中需要关注气压、土压、泥水等基本要素，最大程度地确保顶管施工的适用性，需根据现场环境特点灵活设计施工方案。

2市政燃气管道顶管施工技术

2.1材料选择和尺寸设计

选择顶管材料时，需要考虑其材料特性、强度、耐久性以及施工和使用条件等因素。

首先，顶管的材料应具备足够的强度和耐久性。常见的顶管材料包括钢管、钢筋混凝土管和聚乙烯管等。对于较大荷载和复杂地质条件下的工程，一般选择钢管或钢筋混凝土管，以满足其抗弯、抗压和抗拉的强度要求；对于较小荷载和较简单地质条件下的工程，可以选择具有较好耐腐蚀性和较低施工成本的聚乙烯管。

其次，顶管的尺寸设计需要根据工程要求和力学原理进行计算。以钢管为例，常见的尺寸参数有外径、壁厚和长度等。其中，在设计过程中需要考虑顶管的承载能力、刚度和变形情况。根据弹性力学理论，顶管的挠度计算如公式（1）所示。

δ=（5×q×L4）/（384×E×I）（1）

式中：δ为顶管的挠度；q为顶管所受的荷载；L为顶管的长度；E为顶管材料的弹性模量；I为顶管截面的惯性矩。通过确定相应的参数值，可以计算出顶管的挠度。

最后，在顶管尺寸设计过程中还需要考虑施工和维护的便利性和经济性等方面。选择的尺寸既要满足工程要求，又要兼顾施工和维护的方便性，并进行材料和施工成本的综合考虑。

2.2顶进施工

在进行顶进施工的时候，需要先明确顶进施工公益流程。首先，要安装导轨和红外线对中仪，再安装加固后座，固定好千斤顶的顶脚架，安装千斤顶，需连接好油缸，进行管节安装，吊装顶铁之后顶进管道。在进洞之后顶进阶段，需要利用导轨安装方向来控制管节，根据施工要求来把控主顶的推进速度，尽量保持缓慢，需要及时纠正油缸和管节，防止其出现偏移。顶进的时候，前5m的管道高程偏差要控制在50mm以内，纠偏角度不可大于1°，一旦发现存在偏差必须即刻调整，遵循缓纠原则；顶进中则需要根据实际情况来调整顶进速度，充分考虑顶力、偏差因素，一般来说顶进速度保持在50mm/min即可。顶进施工的时候，还需要把控好角度，进行有效纠偏工作，将其控制在1°以内，遵循慢纠原则。顶进过程中要根据顶力情况来控制顶进速度，最好把控在50mm/min左右。管道顶进和工作井之间要保持一定的距离，收回油缸，然后再实施顶铁安装施工。在实施顶进施工的时候，需要通过注浆的方式来降低管道的穿越摩擦阻力。需优化配置注浆材料，按照适宜比例来混合配制泥浆。需合理分布压浆管，选择优质的膨润土材料，以保证管道穿越的顺畅性。同时，还要合理分布注浆孔，把控好注浆孔的尺寸，设置于钢套环以下，做好预埋工作。顶进施工中还需要重视管道注浆环节，该环节的目的在于加固土壤结构的稳定性，避免路面沉陷，保障顶管施工安全。基于此，要合理配置注浆材料，控制好水泥、粉煤灰、水的比例，可根据实际情况添加适宜的特种材料，强化浆液强度，使之具有更高的可灌性。要使用质量达标的钢筋混凝土企口管，管节长度为2.5m，按照适宜比例布置管节注浆管，每一个断面中要设置三个注浆孔，通常设置于钢套环下方，需要做好管道余脉工作。完成布设之后再进行注浆，把控好注浆压力。

2.3泥浆制备与施工

1)将泥浆泵送到沿淀池，在池中设计过滤和沉淀设备，经处理后可以进入配浆环节;2)采用适当的原料进行拌和，期间可以采用膨润土和添加剂来调节泥浆的性能，需要注意的是泥浆添加剂的类型较多，作用也各不相同，需要按照泥浆的性能要求和配制情况进行选择;3)提升膨润土的水化性，利用效率较高的水化设备和泥浆罐来实现;4)施工期间需要关注回流泥浆，在施工现场与管线场地中可以修筑回流泥浆的收集池，主管线穿过施工扩孔形成泥浆，将其汇聚到返浆收集池中进行回收和沉淀处理。在经过上述环节的处理后，泥浆可以进行回收和再利用。

2.4管道偏差预防与纠正

管道轴线位置与工具管刀盘、主油缸等如未保持平行，随着顶进过程的持续，管道扭矩会逐渐积累增大，如不及时纠正将导致管道出现扭转；在顶管施工过程中，当管道内部设备组合或位置布设不合理，也会出现这类问题；此外，地质条件的突然变化，如管道两侧地质差别突然增大也会可能会导致管道偏位。为避免出现管道偏位，首先应对顶管设备安装精密度进行有效控制，确保管道轴线保持平行以及主油缸的稳固性，必要时对偏差进行有效控制。在施工过程中，严格按照预定流程进行；并以重量对称分布为基本原则，对管道内部的设备进行合理布设，以有效避免管道扭转问题。此外，针对已经存在的扭转力，应适当施加外力进行平衡纠偏。当顶距小于15m时，建议通过主压千斤顶的方式，对管道轴线偏差进行校正，让偏差处于允许范围。

2.5管道接口与裂缝处理

在处理管道接口过程中，如果顶管材料属于平行接口，则需要在施工完成后通过环氧泥沙浆来填补裂缝，并进行压实，以提高接口位置的质量。管道顶进后应及时开展压力试验，及时检查管道的密封缺陷问题，若发现密封问题则需要第一时间加装密封环，并在接口位置增加防水检测，全方位检查管道的密封性和施工质量。顶进作业中可能出现受力不均匀等情况，会造成管道裂缝的形成，所以需要及时检查并修补裂缝，若裂缝情况不严重，只需要利用环氧砂浆进行填补就能满足质量要求;若出现严重的裂缝缺陷，则需通过含有铝粉的砂浆来填补。

结语

随着城市化进程的加快，市政燃气管道工程对高效、节能和环保的施工技术提出了更高的要求。顶管施工技术具有施工进度快、对地面活动影响小等优势，能够更好地满足市政燃气管道工程的建设和维护需求。在未来发展中，顶管施工技术有望进一步优化和创新，通过引入新材料、新工艺和自动化技术，提高施工效率，降低施工成本，并提高市政燃气管道工程的性能和可持续发展能力。

参考文献

[1]田国涛.燃气管道顶管施工技术方案设计[J].安装,2022(12):64-66.

[2]牛勤赟.顶管施工中对高压燃气管道的保护[J].中国石油和化工标准与质量,2022,42(05):139-141.

[3]邢晟.顶管施工技术在城镇燃气管道建设中的应用[J].四川水泥,2020(05):258.