广东省水利水电第三工程局有限公司 523000
摘要：随着我国城市现代化的不断发展，近年来，顶管施工作为一种现代化管道敷设技术，在市政给水排水施工中得到了广泛的应用。利用顶管法施工与传统的明挖覆盖法相比,可以减少对施工周边环境的影响，缩短工期。现以深圳光明污水处理厂配套污水干管（公明段）IV标段工程为实例，着重介绍顶管法施工在城市道路改造中的应用及施工方法要点。
关键词：顶管施工技术；城市给排水施工
引言
城市建设过程中，不可进免要对城市管道及管线进行改造。当前大多城市的地下管线众多且复杂，相关的竣工资料不齐全、不规范或缺失，给开挖施工造成很大的困难，顶管施工技术在很大程度上解决了这一难题。
1工程概况
深圳光明污水处理厂配套污水干管（二期）工程（公明段）Ⅳ标段位于公明办事处楼村，，主要是在已建的光明污水处理厂一期配套管网工程的基础上，进一步对片区的污水管网进行完善。项目包括新陂头水沿河截污污水干管工程及及楼村水沿河截污污水干管工程。
该项目污（雨）水管线总长12030m，其中开挖施工6347m，顶管施工5683m。
本工程顶管一般位于素填土层、粉质粘土层及粘土层，仅有ZK516、ZK517两个钻孔处（桩号XPT3+340～XPT3+540）有细砂层。根据地勘报告提供资料。顶管沿线土质情况较好，有利顶管施工。
2施工准备
根据现场条件，摸清施工地点的土质、地下水位置、附近水源以及地下障碍物与附近建筑物等情况，采取必要的防范措施，方可组织施工。
3施工方案的确定
3.1机械设备及材料的选择
为了确保以最短的工期完成本项工作，除了投入充足的劳动力、合理安排施工顺序外，还将投入足够的机械设备，确保工程按进度计划顺利完成。根据本工程特点，主要的施工机械有：顶管设备3套，中继间泵站3套，通风机3台，污水泵6台，液压操作平台3台，密实注浆设备4套，汽车吊2台，发电机4台，空气压缩机3台等一批设备。材料选用DN800砼顶专用管2397m，DN1000砼顶专用管2195m，DN1200顶专用管1088m及其他相关材料，可以保证工程质量，避免在顶管施工过程中出现错口、管道间漏水及砼管受力不均造成破裂等事故。
3.2顶力计算
顶力计算是管道及工作坑设计的关键参数之一，对结构计算有直接的影响，从而对工程造价有很大的影响。计算顶力时，按顶管过程中最大受力条件考虑，既按管径DN1200，最大顶进长度100m计算顶力。
4顶管施工实施步骤
4.1 工作坑选择
根据本工程实际情况，本工作坑为混凝土沉井。
4.2 顶管设备安装
工作井内设备安装包括：整体式顶进构架的安装、后座垫块、导轨、测量棚、穿墙止水设备的安装。作坑内设备安装完毕，经检查各部处于良好状态，即可进行开挖和顶进。首先将管子下到导轨上，就位以后，装好顶铁，校测管中心和管底标高是否符合设计要求，合格后即可进行管前端挖土。
4.3 项管施工
1、在顶管出洞前对顶管机、主顶进装置等主要设备进行一次全面的检查及调试工作，对存在问题及时解决；同时，充分准备好顶管出洞施工所需材料，并在各相关位置就位。
2、将工具管吊下工作井，安装好工具管，对正中线，使上下、左右方向误差保证在3mm内，安装及调试好各个系统，检查穿墙位置的止水设备，准备好足够的水泵，确保穿墙时各个系统的正常运转。准备工作就绪后，吹除最前端的挡土钢板，清除硬块，顶进工具头到穿墙管内，工具头与第一节管采用刚性连结，避免工具头“磕头”，在工具头最前端压满泥浆。
3、启动输泥管和排泥管道泵，电动阀打开，泥路循环，自控系统调正管路压力，使压力达到设定压力并稳定；
4、顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进。顶进速度应根据出土情况确定，施工中应严格控制顶进速度、顶进推力、出土量，适当地掌握好挖土与顶进的关系，做到勤挖、勤顶，使开挖面土体比较接近土压平衡状态，尽量减少地表变形量。顶进过程中，要求边压触变泥浆边顶进，不压浆不顶进的原则。
5、进一节管后，回缩千斤顶，拆开水、电、气、泥浆管路，吊入下一节管段，调直对中，安装好管材的接头止水材料，接通各管线，开动油泵顶进管节行程，回缩千斤顶，测量、加顶铁，重复顶进至一节管后，又重复上述流程。
6、顶进中若发现油路压力增高，应停止顶进，检查原因并经过处理后方可继续顶进，油路压力不得过大，速度不得过快。
7、工具管切入土体后应严格控制其水平偏差不大于5mm，其高程为设定标高加以抛高数。工具管与第一节管连接时，其尾部至少须搁在导轨上20～30cm。
4.4泥水压力控制
1、开挖面的泥水平衡采用在管道外(工作井上)PLC全自动操控台进行控制，通过观察工作仓的泥水仓压力表，调节浆泵的流量达到泥水仓的泥水平衡。
2、泥水压力值选定：压力值应能与地层土压力和静水压力相抗衡，并在地层掘进过程中根据地质和埋深情况以及采取的相应技术措施进行反馈和调整优化。
3、掘进状态时，开挖面泥水压力的稳定由自动控制排浆阀维持，开挖面实际泥水压力大于设定值时，排浆阀自动开启将多余的新鲜泥水排出系统之外，小于压力设定值时自动关闭。
4、停止顶进或拼接管段、排除故障等原因造成短期停顶时，要求工具管前留有足够压力，使开挖面泥水压力在顶管机停止工作期间始终维持稳定状态，重新开顶时应对整个管路进行补浆。
4.5 触变泥浆减阻
为了减小顶进阻力，并且为了防止出现塌方，顶管过程中，应采用在管壁与土壁的缝隙间注入触变泥浆，形成泥浆护套，减少管壁与土壁之间的摩擦力。
触变泥浆的主要成份是膨润土、掺入碱和水配制而成。为了在顶进完毕后使触变泥浆固结增强，可掺入石灰膏。但为了施工使用时保持流动性，还必须掺入缓凝剂和塑化剂。
压浆方式要以同步注浆为主，补浆为辅。在顶进过程中，要经常检查各推进段的桨液形成情况。
注浆设备和管路要可靠，具有足够的耐压和良好的密封性能。在注浆孔中设置一个单向阀，使浆液管外的土不能倒灌而堵塞注浆孔，从而影响这浆效果。
注浆泵选择脉动小的螺杆泵，流量与顶进速度相应配。
4.6 测量与纠偏
1、测量
根据提供的基准点，作好顶管中轴线、起止点、工作井等定位轴线的测量放线工作，要进行认真较核确定桩位，经施工单位自检后再通知甲方、监理部门复核签字后才能进行下一步施工。
每顶进50cm测量记录偏位一次，在穿墙、纠偏等情况下，加密测量，顶进20cm测一次，通过PLC全自动操控台控制顶管机的纠偏节进行管道的纠偏。注意偏差和顶力的变化，有异常需要及时汇报，查清原因后才能继续顶进。
2、纠偏
（1）顶进中发现管位偏差5mm左右，即应进行校正。
（2）纠偏校正应缓缓进行，使管节逐渐复位，不得猛纠硬调
（3）校正方法采用工具头自身纠偏法：控制工具头的状态(向下、向上、向左、向右)，使其在正常状态下工作。如果根据工具头的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势没有减少时，增大纠偏力度；如果根据工具头的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势稳定或减少时，保持该纠偏力度，继续顶进，当偏位趋势相反时，则需要将纠偏力度逐渐减少。
4.7 顶管中间检查井施工
顶管中间检查井为钢筋混凝土井，井规格根据管径而定，顶管直径为DN800时，井径为φ1500；顶管直径为DN1000时，井径为φ2000；顶管直径为DN1200时，井径为φ2500。
每顶管段施工完成后再进行中间检查井施工。
1、确定顶管走向后，在需设置中间检查井处事先以静压注浆处理井壁及井壁后土体，再进行顶管施工。
2、制作钢套筒，钢套筒为6mm厚钢板制成，然后将钢套筒就位。
3中间检查井开挖，采用人工开挖、边开挖边下沉钢套筒，钢套筒可以分节下沉，节与节间需焊接。
4、挖出泥土及时运走，不要占用较多的通车路面，减少对交通的影响及对环境污染。
5、套筒底部落在顶管顶为止，钢套筒沉到设计位置后，钻孔破掉井范围内的顶管段，但保留其钢筋，将顶管钢筋弯下井壁梁中（钢筋长度不够时则须加焊达到设计要求）。
6、凿打井中的顶管混凝土时，应先预裂，从井中间逐渐向两端凿除顶管混凝土，严禁将井体外的管壁打裂。
7、井壁与顶管交接处须做好新旧混凝土接合处理，旧混凝土先凿毛，清洗干净后，井壁混凝土浇筑前，先铺一层与混凝土同标号的水泥砂浆。
8、井体钢筋制作及绑扎，井内模安装，模板采用定型钢模。
9、浇筑井体混凝土及完成后续工作。
4.8顶管施工注意事项
1、管道顶进时，工程人员不得在顶铁上方及侧面停留，并应随时观察项铁有无异常迹象。
2、起重设备正式作业前应试吊，吊离地面10cm左右时，检查重物捆扎情况和制动性能，确认安全后方可起吊。
3、下管时工作坑内严禁站人，当管节距导轨小于50cm时，操作人员方可近前工作。
4、沉井下沉影响范围内的地面四周不得堆土和其它材料，车辆来往要减少振动。
5、通风设备必须可靠，现场必须有备用设备，以防通风设备使用过程出现故障，备用设备能迅速便投入使用。
6、定时对顶管内有毒有害气体监测，发现问题及时处理，避免有毒有害气对施工人员的危害。
7、加强涌水涌泥观查，针对具体情况采取相应措施。
5结论及建议
本次施工采用非开挖式顶管施工方法，针对本工程编写了《顶管安全技术专项方案》，并经过《深圳市危险性较大分部、专项工程安全专项施工方案》专家评审讨论并通过此方案后，严格按照《顶管安全技术专项方案》进行施工，确保了工程安全施工，大大加快了施工进度，对施工沿线房屋和公用管线起到了很好的保护作用，基本没有影响施工沿线居民的出行交通，也无噪音、粉尘污染，取得了良好的社会效益和经济效益。在取得良好效益同时，还必须根据现场土质情况及设计要求，认真选好施工方案，方案可靠，参数要经过验证，并严格按照操作规程进行施工，以确保现场施工人员、设备安装安全，确保工程质量。
参考文献
[1]袁宏兵.市政给排水施工中顶管技术的应用分析[J].门窗.2016（2）：62-63.
[2]廖树锋.分析顶管技术在市政给排水施工中的运用[J].低碳世界.2016（6）：92-93.
论文作者:张伟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/8
标签：顶管论文; 泥水论文; 压力论文; 工作论文; 泥浆论文; 工程论文; 工具论文; 《基层建设》2017年第12期论文;