摘要：顶管施工技术是我国目前重点关注的现代建筑施工研究对象，在市政给排水管线施工应用中作用关键。本文结合具体的工程实例，探讨了复杂环境条件下的市政顶管的施工技术。
关键词：市政排水；管道；顶管
引言
随着经济的发展、城市化的推进，地下管线的铺设和改造也受到越来越多人的重视，作为典型的非开挖技术，顶管技术具有非常大的优势。顶管施工技术是一种用于城镇市政管道施工的非开挖掘管道推进技术，其是一个复杂的力学过程，
1.顶管施工技术分析
顶管技术作为一种非开挖施工方法，是对传统的地下管线开挖、铺设、修复的一次重要革命，其最早在1896年美国一项铁路铺设工程中得到了成功应用。
与发达国家相比，我国顶管技术直至20世纪50年代才出现，随着设备、技术的不断发展，技术逐渐成熟，顶进距离增加、顶进效率提高，为市政给排水管道以及煤气、电力、通信管道的敷设提供了重要的技术支撑，表1对顶管与其他工法进行了对比。
通过表1分析可知，顶管施工技术的应用范围较广，与其他工法相比在精度控制方面具有显著优势，目前在市政工程中此项技术的先进性、优越性带来的经济、社会效益已经十分显著。
2.复杂环境条件下的市政顶管施工技术
顶管施工分为人工掘进顶管施工和机械掘进顶管施工两大类。
顶管与其他工法特点表1
一类为人工掘进顶管施工。要求在适宜的地质、环境下，通过人工与简单工具在套管前挖掘土体，此种方法较为简单、操作灵活、成本低。但人工掘进对于地质的要求较高，宜在砂性粉土、粉质粘土和泥灰等粘性土层中应用，不适用于流沙、淤泥、沼泽地、含水卵石层、砂土、砂质粉土，同时人工开挖下顶管口径超过1000mm方具有可操作性，由此人工掘进顶管施工存在较大的限制性。
另一类为机械掘进顶管施工。此工法是在我国掘进设备研究水平逐渐提升的基础上发展起来的，与人工掘进方法相比，适用范围更广、施工速度更快、管理更加方便、安全性更高，目前常用的有泥水平衡、土压平衡、气压平衡机械顶管施工方法。其中，泥水平衡机械顶管施工方法具有显著的应用优势，包括平衡效果好、顶进速度快、地表沉降少、土质适应性强等，可有效平衡地下水，适应于流沙和淤泥质地层。
根据上述分析可知，在复杂环境条件下市政顶管施工主要采用机械掘进方法，往往优先选择泥水平衡法，针对一些不良地质环境，如淤泥质或砂质土层，由于土层稳定性差，缺乏顶管所需导向力，极易出现跑偏、塌方等问题，对此可采用深层搅拌桩、高压旋喷桩注浆、小导管超前注浆处理措施，在顶管前加固土层，保证顶管施工的顺利完成。
3.实例分析
3.1工程概况
某工程共设3座竖井，1座工作井（W16）和2座接收井（W15及W16-1），从中间向两端分成2段顶进。工作井及接收井均采用沉井制作形式，两座检查井之间的管线施工采用顶管方式。
3.2顶管施工技术的选择
根据《某市幸福水系综合整治工程施工图勘察阶段工程地质勘察报告》，本工程区涉及到开挖岩土体自上而下为人工填土、粉质粘土、中细沙，其中水塘底部有少量淤泥，厚度为0.4m~0.5m，地下水埋深7.0m左右。根据《给水排水工程顶管技术规程》（CECS246-2008）第12.3节“顶管机型选型参考表”及《顶管施工技术及验收规范》（试行）第4.0.4节“顶管机和相应施工方法选择参照表”中规定，应选择泥水平衡式顶管进行施工。
3.3复杂地质下的泥水平衡顶管施工要点
施工流程泥水平衡顶管施工工艺流程具体如下：测量放样→放样复核→基坑构筑→工作坑设备安装→出洞准备→机头出洞→顶管推进→中续间安装→下管、接口安装→水平顶进→顶管进洞。
施工技术要点
①顶管机进出洞
（1）土体加固
本工程顶管所处地层含水量较大，为防止地下泥水涌入，保证施工安全，采取“门”式加固措施，即采取高压旋喷桩施工方法加固管道外径两侧、顶部一定范围内的土体。
（2）洞口止水
顶管施工时，为保证管子可从工作井顺利出洞，工作井的预留洞口需略大于管节外径（以100mm为宜），由此存在间隙问题。基于此，在顶进时必须重视对间隙的封闭，本工程在洞前安装前墙止水圈，防止地下水、泥砂由此处进入工作井。
（3）顶管机出洞
完成顶管设备的安装调试后，需做好以下工作：将工具管推进到与洞口相距1m的位置；为了避免掘进机出洞过程中出现叩头问题，采用延伸导轨，将前3节钢混凝土管和机头做成可调节钢性联接；推进工具管，出土并保持理论土压力/泥水压力，当工具管切入原状土，维持3h~4h不动，测量静止土压力，并通过计算确定推进土压力控制系数；继续推进，在第一节管安装前，对工具管与导轨开展限位焊接，防止主顶缩回。
（4）顶管机进洞
要点如下：工具管推进至与接收坑井壁相距10cm的位置时，停止推进；在保证安全的基础上，使用空压机将井壁洞口凿开后，立刻将工具管推进至检查井；继续推进达到设计要求，脱离工具管、后混凝土管；吊起工具管，清理干净井内杂物后，堵住管外壁、预留孔间隙，插入内径准2cm的出水管，令水有节制地流出管内，防止出现土体塌方、第一节管节下沉等问题；顶管完成后，需做好套管两端的处理。
②管子接口
根据设计，本标段工程所用管节采用的是“F”管，其受力性能较好、接头稳固性高，同时接口处止水密封性能好；混凝土管吊运采用50t吊车，管材运送、搁置时应用方木垫高，防止“F”型钢板受压变形。
因本工程施工的是污水管道，防水十分关键。“F”接头混凝土管顶进前需在其表面涂抹黄油或沥青，有效减小摩阻力，完成顶进后接头内以环氧砂浆填塞。
③管道顶进
（1）掘进机工作时，刀盘一边旋转切削土砂、一边作偏心运动轧碎石块，当碎石块大小不超过泥土仓与泥水仓联接位置间隙，方可进入泥水仓，经由排泥管排出，保证掘进机可在砂土、黏土中正常运行。
（2）选用4个千斤顶并列顶进，配合二级等推力油缸，千斤顶着力中心处于管横剖1/4高位置。
（3）顶进工作需连续，严禁中途停止。
（4）顶进过程中，中央控制室主要负责人员需实时监测顶进速度，正常顶进条件下，顶进速度以2.5cm/min~3.5cm/min为宜，若遭遇正面障碍，顶进速度则以1cm/min为宜。
e.顶进过程中，每班均需填写施工记录、定时观测顶管位置偏差，及时纠偏，具体见图1。
④触变泥浆的配制与压浆在顶管施工中，触变泥浆的应用目的在于减小摩阻力。本工程采用的是膨润土触变泥浆，通过地面压浆站配制泥浆后，以2台液压注浆泵压入2根输浆总管，一根压注至机头后储浆箱，进入掘进机尾部同步注浆口；一根压注至管节上所设的环形分管的各注浆孔，进行泥浆补充，以便形成管节外围完整泥浆套。压浆时，需做到先压后顶，随顶随压，及时补浆，注浆设备与管路均需可靠，保证注浆效果良好。
图1纠偏过程图
4.结束语
综上所述，在市政顶管施工中，顶管技术在工艺设计与施工方面涉及多专业技术结合，无论应用在规划还是市政施工方面，相对与开槽埋管从社会效益与经济效益上更具优越性。同时，从切实做到保护环境入手，可以预见未来的管线铺设技术将以顶管工艺为支撑。因此加大推广顶管施工技术应用力度势在必行。
参考文献：
[1]市政排水管道顶管设计及其施工技术[J].李良富.城市建设理论研究（电子版），2015，（2）.
[2]市政道路排水工程污水管顶管施工技术[J].卓鑫.建筑工程技术与设计，2015，（34）.
[3]顶管技术在市政道路给排水施工中的应用[J].韩林祥.城市建设理论研究（电子版），2016，（11）
论文作者:成盛高
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/29
标签：顶管论文; 泥水论文; 施工技术论文; 市政论文; 技术论文; 泥浆论文; 工程论文; 《基层建设》2018年第8期论文;