邬永林 安欢欢
中国水利水电第七工程局有限公司
摘要：顶管施工是一项在市政给排水的地下管道中广泛使用的技术，而随着我国现代化建设进程的不断加快和深化改革的不断落实，经济的快速发展所带来的是城市建筑群的增多和公路管道等设施的建设越来越多，所以顶管施工技术的适用范围就越来越广。伴随着顶管施工技术的不断推广，传统的管道铺设技术会损害城市的道路设施，已不再满足城市未来发展的需要，为了适应不断发展的现实需要，本文对顶管施工技术在市政给排水施工中的具体应用进行讨论分析，以期对顶管施工技术在市政给排水工程建设中的控制管理产生积极的效益。
关键词：顶管施工技术；市政；给排水施工；应用
随着我国城市化发展进程的不断加快，基础设施建设的规模也逐步扩大，顶管施工技术在地下给排水管道这一城市基础设施中使用广泛且具有极为重要的地位，它的存在可以使建设中或建设完成的道路、管道等建筑工程产生连接，使平面的交叉立体化，从而最大限度地减少或杜绝给社会生产以及运输带来的干扰或不良影响。在建设过程中要考虑到城市规划和环境问题，采用先进的生产设备和施工技术同时要努力做到不破坏环境和不对城市造成污染。考虑到这一层面，顶管施工技术才得以在城市给排水管道施工中广泛应用，这一技术不光维护了城市原本的面容风貌，还可以有效缩短工期，降低在施工过程中的成本，在施工效率上显著提高，收获了一定的社会效益。
1顶管施工技术的特点
顶管施工技术又称“非开挖管道敷设”，顾名思义就是在具体施工过程中不对表层地面进行开挖，而是通过穿越地下铺设的管线或者地面构筑物的方式，来完成对管线的铺设。显而易见，在市政给排水施工中采用顶管施工技术和传统意义上的地面开挖式铺设施工相比，顶管施工技术不仅可以加快施工进度、缩短工期，还节约了成本，提高了施工效率。顶管施工技术在市政给排水中的广泛应用，使得当地不需要对表层地面进行大面积的挖掘，只需要穿越已有的地下管线或建筑结构就可以完成给排水管道的铺设工作，保护了城市原本的风貌。顶管施工技术主要在地下进行施工，施工的方式由线性施工向点施工转化，施工方向也由横向施工变为垂直地面的施工，其对地面的挖掘施工范围较小，且具有扬尘较少、噪音较小等优点，可以降低对城市环境的进一步污染。美中不足的一点就是和传统的地面开挖式铺设施工相比，顶管施工对技术的要求比较高，但是在环境适应性方面，对施工单位和施工条件都不需要太高的要求，可以保障工人们在施工时的安全顺利。
2顶管施工的适用范围及要点
市政给排水施工中或多或少的采用顶管施工技术对施工的地理位置并无过于严格的要求，无论是在密集的建筑群中心还是繁华街段都可以采用顶管施工技术，即使是在无法搬迁的循环地带，这些无法进行地面开挖方式进行埋管的地带，都可以采用顶管施工技术。顶管施工中的给排水管道通常管径在100毫米到800毫米之间，排污管道的管径一般在500毫米以上，如果在施工过程中遇到要挖掘管沟的工程量较大，甚至有可能破坏地面建筑的情况，采用顶管施工技术不失为一种明智的办法。下面对施工要点进行简析。
2.1顶管管道的材质
管道的材质是衡量一项给排水工程质量好坏的关键性因素，在给排水施工的过程中可以采用的材质有塑料、钢筋混凝土和钢材等，但要对管道的强度以及接口的操作等因素详加考虑。普遍情况下，排水施工中用到最多的就是钢筋混凝土管，而且在顶管施工技术中承受压力的能力较强，具有强度较高的特点，是顶管管道材料的优质选择。顶管管道的直径一般要大于500毫米，在接口处需要进行人工处理，施工的距离应该视实际情况而定，考虑一系列经济、技术条件，距离较长而且偏直线的路段一般选用长管，施工中也要考虑地址和埋管深度的问题，依照实际情况对管道材质的强度和厚度进行合理加强。
2.2顶力的规划设计
给排水施工中要用到的顶进设备主要包括油缸、顶铁、油泵、千斤顶等，顶管的管道材料、管道直径、施工环境、顶进设备以及工作坑等条件都制约着顶力的程度。在顶力的设计规划中要尽量地保持富足，这不光是因为在施工过程中要纠偏顶管的方向，还要考虑一些局部地区的受力情况以及偏心的受压状况等。一般在开挖和操作这两个步骤的工作区间用钢板进行划分，在开挖时考虑挖土和运土等步骤，还要在开挖舱的底部设置吸泥口，在操作舱设置水密封的闸门。
2.3工作坑的强度和规范性
工作坑分工作井和接受井两种，形状上有圆形和矩形，材质上一般采用钢筋混凝土结构，施工技艺也分为装配式和现浇式两种，大多数都只采用现浇式的顶管施工技术，而且在工作坑的四周安置起支撑作用的水泥搅拌桩来增加后背墙的定力，在内部设置钢质墙围增加施工强度。工作坑对施工技术的质量有着较大程度的影响，所以要考虑排水、运输、出土等因素，还不能破坏周围建筑的根基。因此，在顶管施工中占着重要地位的工作坑在开挖时要尽可能的把握好其强度和规范性
3顶管施工技术在施工中的应用
3.1在纠偏方法中的应用
在进行顶管施工时，偏心力会受到随着管道的顶进而产生的阻力而出现，这就需要严格按照设计好的路线进行施工前进，如果管道脱离设计路线的偏差大于10毫米，就要对之进行纠偏，需要用到超提刀和千斤顶，纠偏的方法主要是在顶进的管道端口施力，不时地测量管道顶进的轴线，采取逐步推进的方式，与设计好的轴线进行比较，在顶进的过程中不断地修复偏差，保证顶进轴线和设计轴线的一致性，增加测量的次数，进一节管道测量一次，重复多次测量，同时还要把握好力度，避免用力过猛而出现二次偏差。
3.2在顶管出洞中的应用
顶管施工中一个很重要的环节就是顶管的出洞，简而言之就是顶管的机头和顶管的第一节管道出洞口。这一过程中，由于管道顶进会使粘土层呈现松散状态，在出洞时可能出现塌方事故，为了避免管道在顶进过程中产生偏移以及出洞口中时受到阻力或产生变形等情况的发生，就要采取有效的技术手段来进行纠偏措施，同时在管道的端口增加管道的支撑力度，确保管道在顶进过程中不发生偏移，让管道的顶进方向正确。
3.3在减少阻力中的应用
在长距离施工情况下，管道在顶进过程中会受到多种阻力，为了使管道的顶进更加高效地进行，就需要将触变泥浆等润滑剂加入到管道的墙壁和土壤的中间，从而达到阻力减少的目的。在触变泥浆等润滑剂注入时，还要在顶管机头末端或者中继站压浆，达到降低泥浆流失量的目的，减少资源的浪费。
3.4在快速穿墙中的应用
在穿墙施工时，为了使墙体的强度少受损，就需要进行快速地穿墙，减少土体在施工中的暴露时间，可以通过在施工前提前注入一定量的混凝土来加固，加进工具管来防止开启墙体闷板后进水情况的发生，以此来使穿墙过程中土体掉落的力度稳定，止水操作中可以使用耐磨而较柔软的橡胶圈，可以对洞口的流水进行很好的防制。总之要想使穿墙工作做好，就要做好墙体加固和洞口止水等准备工作。
4案例分析
本工程位于成都兴隆镇罗家店村。该处为浅丘地貌，部分区域位于农田处。所处地貌为浅丘地貌，地形起伏不平。结构物底面至顶面标高468.6-484.3m，相对高差15.7m。由于地形限制，施工过程中若采用放坡开挖，占地较多，经现场情况和经济比选综合考虑，决定采用顶管施工法，顶管施工采用d800mm的顶管专用管道。顶管施工共三段，长度26.12m+ 80m+59m=165.12m。在进行顶管施工过程中，所采用的工艺流程为：施工前准备→测量放线→井坑施工→顶管设备安装及进洞准备→开挖土石、吊放、渣土外运→油缸推进、顶铁吊装→测量控制纠偏→下一节管道吊装就位→管道贯通→检查井砌筑→闭水试验→井坑回填、清场，顶管施工示意图如图1所示。
图1 顶管施工示意图
本施工段地质条件为强风化及中风化砂质泥岩，地下水较少，只需防止其他水源进入顶管管道。顶坑使用旋挖钻机套孔开挖，基底尺寸5m×5m；管道内顶进采用人工开挖，施工机械采用水钻顶管机，沿设计管道边线钻孔，每次钻孔深度50cm，周边孔全部开挖完成后，取出中间岩芯，将管道向前顶进一段距离，再进行第二段的水钻钻孔施工。顶管掘进机开始顶进5～10m的范围内，允许偏差应为：轴线位置3mm，高程0～+3mm。当超过允许偏差时，应采取措施纠正，校正管道顶进方向。在顶进过程中应采取适当措施，经常保持顶管掘进机底部无积水现象，如遇积水，应及时排除，以防止泥岩基底软化。当顶进作业停顿时间较长，为防止开挖面的松动或坍塌，应对挖掘面及时采取正面支撑或全部封闭措施。
顶管出碴采用出渣车配合一辆8t汽车吊吊运出碴。顶管内部渣土采用小车运输至井坑内；由于顶管施工过程中，井坑底部空间有限，碴土必须及时运出顶坑，垂直运输频繁，且吊运过程中，施工人员在顶坑下，存在极大的安全隐患，为了保证碴土运输的安全性，使用汽车吊吊运。
顶管施工完成后，因水钻钻孔施工，不可避免的产生超挖，为了保证管道周边土体的密实性，需要进行注浆施工。顶管施工过程中，每隔10米安装一节注浆管道，用于后期顶管范围的注浆施工。顶管施工完成后，迅速将两端洞口封住，通过注浆管道，向管道周边空隙注入水泥浆，以保证管道周边密实。
5总结
综上所述，顶管施工技术在市政给排水这一特殊环境中具有很大的发展前景，但又不仅局限于城市的给排水管道施工，在不能开挖的建筑设施中，顶管施工技术也同样适用。这一施工技术的应用需要把握好施工的水准与质量，对技术要求比较高，在实施时要根据当地的环境对相关的问题具体分析，构建一个合理完善的工程技术管理体系，不断适应时代发展和市场的需要。
参考文献：
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[3]胡新科，王勇.顶管技术在市政给排水施工中的有效应用研究[J].建筑工程技术与设计，2017，（36）：1424.
作者简介：
邬永林（1972-），男，四川双流人，工程师（一级建造师、注册造价工程师），本科，从事水利水电工程和市政工程施工技术与经营管理工作。
安欢欢（1992-），女，陕西宝鸡人，助理工程师，学士，从事水利水电工程和市政工程施工技术与经营管理工作。
论文作者:邬永林,安欢欢
论文发表刊物:《防护工程》2018年第11期
论文发表时间:2018/9/29
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