摘要：中国城市发展步伐的加快，伴随着城市建设项目建设质量要求的不断提高，城市污水的有效处理与市民的生活质量息息相关。传统的城市污水管道埋设方法在现代建设中受到限制，因此加强城市污水管道建设的研究具有重要意义。本文主要对城市污水管道顶管技术的施工工艺及注意事项进行了探讨和研究，以供同行参考。
关键词：城市污水管；顶管施工；施工工艺；注意事项
介绍
随着城市建设的发展，顶管技术作为城市地下管线非开挖施工的现代管道敷设技术，近年来已成为一种新的趋势，越来越受到市政基础设施建设者的欢迎。它在穿越城市建筑、公路、铁路和深埋等复杂困难的建筑条件下具有独特的优势。因此，对减少城市交通干扰，保护周边建筑物，缩短施工周期，降低工程投资具有重要意义。
一、城市污水管道顶管施工原理
城市污水管顶管施工也称为非开挖施工法。该方法是一种新的施工方法，对城市污水管道的建设没有挖掘或挖掘较少，主要由主顶油缸与管道之间的继电器推力，挖掘机或工具管穿出工作井。此外，还需要在采掘井与工作井之间设置掘进机与工具管之间的铺管设备，以实现无开挖条件下的地下管线敷设。顶管施工方法可以穿越地面建筑物和公路，河流和地下结构可用于非开挖铺设各种管道，如排水管道、通信电缆、天然气输油管道和污水管道。根据城市污水管道的实际施工情况，详细介绍了顶管施工技术。
二、顶管施工方式的选择
顶管施工可分为人工开挖和顶管施工两类，顶管施工技术最突出的特点是适应性。根据不同的地质条件、地下水位、施工环境和设计要求，有必要选择合适的顶管施工方法和合理的掘进参数。
2.1人工挖孔施工
人工挖孔施工法是在地质条件适宜的情况下，对套管前方土体进行开挖的一种施工方法，在地下土层的顶进过程中采用手工和简单的工具。顶管施工是最常用的顶管施工方法。鉴于其使用简单的工具管结构，工作原理不复杂，手工采掘，操作灵活，易于纠偏，占用场地少，设备少，施工成本低，不受季节限制，是许多地下管线建设项目的首选。人工挖孔和顶进的原理一般要求先挖的原则。在实践中，应做好开挖与顶管的配合。严禁采用过度挖掘，容易造成顶管前土体塌陷，顶管过程中容易引起轴线偏差。
手动隧穿至顶管中的应用具有一定的地质条件要求。它特别适用于粘性土壤层如粉砂，粉质粘土和泥灰岩。对于流沙，淤泥，沼泽，和水轴承软泥层，砂土和粉砂，它是有限的。此外，手动隧道用于手动挖掘，这不适合于小直径顶管。
2.2机械化掘进顶进施工
机械顶管最显著的特点是应用广泛，施工周期短，管理和操作方便，安全性高。目前，常用的机械式掘进法主要有泥浆平衡、机械顶升施工、土压平衡、机械顶升施工、气动平衡机械顶升施工等。由于浑水的机械平衡，顶管具有平衡效果好、结构紧凑、工艺先进、顶管速度快、顶升长度长、地面沉降少、对土壤适应性强的特点，尤其是对地下水位高、地下水磷变化大的地层来说，地下水位的变化具有很强的适应性。因此，现场施工机械式隧道采用这种方法。
泥水平衡机械顶管是根据泥水平衡原理进行的。机械切割机用于切割土壤，通过改变泥浆池的输送和排水速度以及顶升速度来控制排放量。定期调整泥浆压力以平衡地下水压力，在地面上形成一层不可渗透的泥浆膜，防止泥浆渗入开挖面，保证开挖面的稳定性。通过泥浆泵的水力输送，平均顶升速度可达15m／d以上，顶升机本身有许多可调装置。通过调整土压力、切孔、纠偏、进水压力、顶板速度和刀盘膨胀，可以顺利地顶升管道。
三、特殊地质条件的施工方法
3.1粉质砂土
顶管不适用于机械顶管时，可能会遇到泥泞、沙土甚至流沙等复杂的地下土层。由于开挖前土层稳定性差，顶管施工破坏了管道周围土体原有的平衡，土体易坍塌和流沙，难以形成工具管头正常要求的开挖空间。容易造成管道的承载能力不足和永久沉降。此外，由于顶管施工所需的导向力不足，很容易偏离顶管工艺，难以进行纠偏。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆即使是开挖量大的土层，也会引起地面沉降，最终顶管无法正常进行。为此，近年来在施工中采用了深层搅拌桩、高压旋喷桩或小导管预注浆等技术。顶管施工前，对结构松散或流动性差的地下结构进行加固处理，以提高管道基础的承载力，减少管前地基的塌陷和沉降，使顶管施工顺利进行。
3.1.1深层搅拌桩顶管施工
深层水泥搅拌桩通常采用水泥作为固化剂。软土、砂土和固化剂通过深层搅拌机强迫地下拌和。经过一定时间的固化，软基固化，从而提高其强度。针对泥水或砂土等不良地质条件下的泥水平衡顶管施工，可采用深层搅拌桩对不良土层进行预处理，改善土层的物理力学性质，减少管前塌陷和地面沉降，保证地基沉降。地上建筑物的安全性和顶管施工的安全性。
3.1.2高压喷射注浆顶管施工
高压旋喷桩因其适用范围广、施工简单、固结体形状可控、材料来源广、低的特点，在恶劣地质条件下顶起人工顶管技术，已成为人工顶管技术的必要支护技术。价格低廉，设备管理简单，无污染等优势。
3.1.3小管预注浆顶管施工
在顶管施工中采用人工开挖时，当遇到砂砾（卵）土时，可结合现场条件，采用小导管超前注浆法。小导管超前注浆是稳定开挖面的一种非常有效的辅助施工措施。它具有工艺操作简单、加固效果好、拱界面好、后期强度高、施工周期短、经济效益好等优点。
3.2岩层
当人工顶管遇风化岩或大块块石时，传统的施工方法是采用人工气镐、电镐破岩或爆炸爆破去除石料。人工岩镐/电镐破碎岩体工作环境恶劣，进度缓慢。它仅适用于部分岩体障碍物的处理，而爆炸爆破在实际施工过程中经常受到许多条件的限制，例如，建筑物太近，周围管道众多，而炸药受到控制，需要公安部门批准。因此，有必要采取一种具体的方法来打破石头。因此，在施工中引入了岩石的静态膨胀爆破和水力分离。当上述措施不能满足施工进度时，特别是当整个断面为微风化岩石时，采用了一种新的顶管和凿岩技术——水钻机。
3.2.1静态膨胀爆破
静态膨胀爆破是近几年发展起来的一种新型环保破岩方法。解决了顶管施工中不允许使用炸药的破碎和排除问题。也称化学膨胀爆破或静态破碎技术。静态破碎剂是这项新技术的核心。它是一种不易燃、无毒、无害的材料。它是一种粉状无机材料，含有铝、镁、铁、钙、钛、磷、氧、硅等具有高膨胀性的元素。其基本原理是利用气动钻机在岩体中钻孔，将静态破碎剂装入孔中，然后加入水合水。通过静态破碎剂和水的反应，形成固体体积增加晶体，体积随着晶体的生长而膨胀。因此，孔壁上的压缩应力是缓慢和安静的（高达30～50MPa）。当压应力和竖向拉应力超过脆性岩石的极限强度时，岩体中出现裂纹。随着静态破碎剂的不断膨胀，岩体孔隙周围的裂缝不断扩展，经过一段时间后应力达到最大值，最终破碎岩石块，达到破碎目的。
3.2.2水力分离
手持式液压破岩机（静态爆破机或劈裂机）是利用物理楔形原理和液压传动原理将轴向液压推力改变为横向劈裂力的装置。单机可产生4500～5000 0kN的劈裂力，分割段可达到1M2以上。石材切碎机的质量在15～25kg/s之间，操作简便。是一种环保、安全、高效、操作简单、成本低的两种粉碎设备。
结束语
在复杂地质条件下的污水顶管施工中，工程特性容易受到客观因素的影响，出现了一系列施工问题。因此，有必要根据实际情况严格按照施工工艺和标准进行作业活动，控制管道顶管角度，灵活设置污水管道，充分发挥顶管施工成本低、产量高的优点，提高污水管道的施工效率和质量。
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论文作者:成银亮
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/14
标签：顶管论文; 管道论文; 污水论文; 土层论文; 静态论文; 城市论文; 地质论文; 《基层建设》2019年第8期论文;