中国水利水电第十一工程局有限公司 河南 450001
摘要：在城市建设与发展过程中，污水回收、处理与排放是比较关键的内容，其不仅是保证城市正常运转的重要措施，而且也是构建文明生态城市的标志。作为城市发展的根本，污水管道工程所起到的作用至关重要。由于污水管网普遍埋深较大，如采用大开挖施工工艺，会对附近的道路、管道、楼体等产生重大影响，甚至诱发交通事故。为了使上述问题得到有效的解决，顶管技术开始被引入其中，其施工方便灵活，而且周边环境影响比较小，有效地提高了污水管道工程施工的效率和质量。
关键词：顶管技术；市政道路；污水管道；施工
我国顶管技术的市场前景和现代化建设进程具有紧密的联系，这为顶管技术的高速发展提供了有利的条件。目前，我国地下管网系统逐步成熟，为避开现有密集管网系统，大城市管线不断加大埋设深度，进而增加了开挖的成本，这种情况下，顶管技术的应用具有显著的优势。在市政污水管施工中通过对顶管技术的改进与完善，可以提高污水管道施工的技术水平与施工质量，提高设施利用率，防止浪费等情况的出现。在不断加大市场建设规模及密度的同时，人们的文明意识与环保意识也得到了提升，路面开挖实施的地下管线工程所带来的社会问题、交通问题等也越来越突显，为此，施工单位必须大力推广与应用顶管技术，促进市政工程建设更加合理化、经济化及规范化，为道路建设质量的提升提供可靠的保障。
1顶管技术概述
1.1顶管技术的施工原理
顶管技术是近年来我国城市排水管道施工中应用最多的技术，其在施工中的定义为利用主顶油缸以及管道间、中继间的推力，实现非开挖敷设地下管道的施工工艺。顶管技术不同于传统的盾构施工，具有不影响地上交通正常运行和地下管线路分布的优势。利用顶管技术进行施工时首先要借助推力将城市排水管道施工涉及的工具管和设备由工作井穿过土层运送到接收井，然后将这些设备吊起，紧随其后的管道则埋设在两井之间。施工单位应熟练掌握顶管技术的施工原理，从理论出发并结合实际情况不断优化顶管技术在城市排水管道施工中的效果，促进城市排水系统的建设，为城市的健康发展提供有效助力。
1.2顶管技术施工的注意事项
顶管技术在城市排水管道施工中需要用到许多机械设备，这些机械设备包括背和导轨、顶进设备下管设备、出土设备、工作平台和照明设备等，施工单位需注意机械设备的使用安全，以免为施工过程埋下安全隐患。水平衡、气压平衡和土压平衡也是顶管施工中应注意的方面，施工单位首先应安排专业人员对施工区域的地质状况进行勘探和监测，然后结合设计图纸和施工需要选择合适的施工条件，确保上述三项平衡，确保城市排水施工质量与效率。另外施工单位还应注意顶管技术施工中的特殊环节，例如进行顶进施工时，应先做好准备工作，确保管节无偏移和顶管的各项参数符合施工规定。顶管技术应用时施工单位应考虑各方面的注意事项，以免影响排水施工效果。
2顶管技术在给排水管道施工中的特点
第一，对周围环境基本无污染。在应用頂管技术的过程中，不需要改变土层原本的结构，也不需要开挖沟槽，所以在施工过程中，不会有灰尘的产生，而且噪音相对较小，这样不仅不会对环境造成污染，也不会产生噪音等白色污染而影响周围居民的生活。除此之外，这项技术的另一个明显的优势就是在施工过程中，原有地下管线和地面建筑仍可以使用。
第二，施工过程不需要挖掘。顶管技术又叫沟槽非开挖技术，顾名思义，这项技术在施工过程中，不需要开挖沟槽，这样就缩短了施工时间，提高了工作效率。因为不需要开挖沟槽，顶管施工技术在施工过程中，不会干扰地面交通的正常运行。另外，顶管施工在无需地面建筑物拆迁的情况下，可以直接穿过土层进行施工。这样不仅降低了工程成本，也保护了施工环境。
第三，施工面的点型分布特色。区别于顶管施工技术，传统挖槽埋管的施工面是线性的，这样会造成施工面积大，社会效益不理想，而顶管技术填补了传统埋管技术的缺点，施工面转为点型，这样一来，有效地减少了工程占地面积，而且有效缓解我国土地资源紧张的局面。
3市政道路污水管道施工中顶管技术的应用
在市政道路施工中，污水管道施工占有重要地位。基于此，施工企业必须重视其施工质量，在污水管道施工中，必须按照相关施工要求，对施工中出现的各种情况进行充分了解及分析，提高顶管施工技术水平，规范施工作业流程。只有这样才能确保市政工程的整体质量，才能提高施工的安全性及延长工程的使用年限。
3.1工程案例
干线管径为1050—1950，总长度为4043.1米，预留支线为管径为0300—1050，干线检查井53座，支线检查井16座。本工程顶管施工贯穿于工程干线全线，选用III级钢筋混凝土钢承口顶管管材，选用钢承口作为接口形式，选用现浇钢筋混凝土结构作为所有检查井结构，进行混凝土井筒预制。施工时，必须遵循设计要求进行操作，并选用“五防”重型球墨铸铁井圈与井盖对井圈、井盖进行检查。该工程根据施工现场的具体情况，选用人工方式普通顶管，顶管坑可设置29个，顶进方式为单向、双向与三向。同时，将管帽设置在管前，并与注浆、地面压浆方式充分结合，填实顶管附近孔隙，避免沉降问题出现在地面。
3.2土方开挖
选用机械和人工结合的方式进行土方开挖施工，并同时进行顶管坑支撑体系施工。完成顶坑和连接井坑开槽，监理工程师及设计人员必须对开槽施工质量进行检验，遵循设计要求处理回填土、软土等路段，确保其质量符合相关规定后，进行下个环节施工。钎探是验槽的必备工作，一般钎探深度要控制在1.5米，每组为一井段，在检查井位置设置钎探，对竣工材料进行准确记录。地基承载力则必须控制在每平方米80KN以上，如不符合设计规定，必须进行相互配合，完成施工任务。在土方开挖施工中，必须分类存放各种不同土质。
3.3土方回填
合理安排回填，对各段落井坑进行集中回填，为回填质量控制提供有利条件。回填沟槽内混凝土构建物，应确保其强度超过设计强度70%。遵循相关频率试验人员需对回填土进行轻、重型击实试验，得到填料最佳含水量和最大干密度，确保土质符合施工要求。清理顶管坑与连接顶坑作业必须在回填前进行，如彻底清理石块、树根等，保证底部宽度在50厘米以下。土方回填施工中，运输土一般选用装载机、运输车，并结合人工铁楸或小推车将土运送到坑内，不能选用机械推填的方式。回填土时，不能损坏管身、管口等构造物。摊平作业一般选用人工的方式，每层虚铺厚度都会小于25厘米，选用振动夯实的方式进行顶管坑施工。必须对称回填顶管坑与连接顶坑附近的土，两边高度差度应控制在30厘米以下。在道路范围内对井附近100厘米内进行检查，一般选用9%石灰土，并同步进行回填层施工，夯实作业可选用小型振动夯实机械。不能有沉陷问题出现在路内顶管坑内，确保管线注浆密实度与设计规定相符合，有效处理顶管坑回填施工。因具有较小顶管坑工作面，选用级配石对顶管坑进行回填，夯实可选用平板夯，确保其密实度符合施工规定后，可进行下一步施工。
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3.4管材运输与吊装
由供货厂家对管材进行运输，在现场后管材可通过运输车自带吊机卸车，在堆管场均匀排列管材。在工作井边设置堆管场，并进行槽钢、滚杆铺设，选用人工方式向工作井边放置管材，选用小型吊车进行施工。吊装施工前，应检测吊装设备的质量，确保其质量符合相关规定后，才能进行施工。
3.5安装顶管设备
安装施工前期必须全面检查相关起重设备，如卷场机、电动葫芦等，确保其质量符合施工要求后，才能开始操作。完成安装起重设备工作后，应进行试吊工作，与地面距离10厘米位置时，应对重物、设备的安全性进行检测。同时还要检查安装前期的液压油泵、液压管路等相关系统，并遵循顶管坑设计规定，对高压油泵、管路等进行安装。在工作坑内顶进方向的2边放置顶铁，并确保其放置的准确性及顶铁刚度符合施工要求，一般顶铁都具有锁定装置，旋转顶铁单块时，应确保其稳定性，选用型钢焊接成型。顶铁轴线安装后应平行、对称与管道轴线。在管节前端位置安装刃角，刃角的组成部分包括3方面：外壳、内环及肋板。以内环为界，外壳可分为2个部分，遮板为前面，尾板为后面。
3.6管道顶进
检测管材质量应在下管前进行，并检查下管设备的安全性。一般选用4角支架、卷扬机进行下管施工。顶进施工前应对设备、测量高程及排水设备进行全面检测，为确保上方支撑的稳固性，应将钢木支架洞口位置的工字钢拆除。将管帽安装在第一节管前端，可以有效避免土方坍塌，提高顶管施工质量，在土内顶入管帽后，挖土施工可在帽檐下进行。开始顶进范围为5米到10米，进而能够对测量密度进行有效提升。在顶进施工中，应确保其均速缓慢施工，避免出现上下摆动管子的现象。一般轴线位置偏差控制在3毫米，高程则控制在3毫米以下。如地基良好，在顶管施工中，管前挖土长度应比管端多出30到50厘米，一般同时进行挖进与顶进工作。如地基较差，管前挖土长度与管端之间的距离必须控制在30厘米以下。管顶位置在顶管施工中其最大超挖量必须在1厘米范围内进行有效控制。必须及时清理管前挖出的土，可选用手推车将土运输到指定位置。顶进施工中，不能在工作坑内进行垂直运输施工。顶进施工中，应复测各个结构的质量，对高程、中线位置进行及时改正，一根管顶进后，可每隔50厘米对中线、高程进行测量，并进行准确记录，交接时应对上一次高程、中线进行复测。顶进全段施工后，应验收管道中心、高程工作。
3.7管道接口
外套环橡胶止水带与软木衬垫构成管节接口。应确保从加工位置到现场运输吊装施工过程中，钢套管不能出现变形情况，不能损坏接口，应确保对接施工中管节内不会出现橡胶带移动、翻转情况，应保证管节的密封性符合施工要求。在进入施工现场后，应做好钢环套的防腐工作。为避免橡胶止水带出现老化现象，应确保其表面的干净性，并在阴暗位置进行存储。选用强力胶水将橡胶止水带在混凝土管口凹槽位置进行粘贴，并确保其稳固性，为降低摩阻力，可将无腐蚀性润滑油涂抹到管节对接位置，避免止水带出现任何问题。
3.8土方回填
对各阶段所出现的落井坑进行集中回填处理。对于回填沟槽内所存在的混凝土构建物，需要保证其强度等级达到70%设计强度。相关试验和检测人员需要对回填土进行击实试验，以获取填料的最大干密度和最佳含水量，保证土质满足施工要求。在回填前完成连接顶坑与顶管坑清理作业，如彻底清理树根、石块等，确保底部宽度低于50cm。
4提高顶管技术在污水管道施工效率的措施
4.1做好顶管触变泥浆减阻工作
因顶管过程将会与周边土体产生非常大的摩擦力，随管道顶进长度增加而急剧增加，导致顶进过程越来越缓慢。选取合适的触变泥浆，做好减阻工作，将大大减少顶进阻力，使顶管能顺利到达预定接收井位置。
4.2做好施工前准备工作
在进行污水管道顶管技术施工之前，需要按照要求做好各个环节的准备工作，以确保后续工程施工的顺利进行。①在工程施工之前，需要对施工周围的管线、地质情况进行全面、系统的勘测，并收集、整理和分析相关数据信息，这样不仅可以保证施工管线设计的合理，而且还可以确保各个环节施工有条不紊的进行。②在顶管施工过程中，经常会使用到纠偏和测量等机械设备，此时就需要操作人员根据实际情况来对其机械设备进行针对性的选取，为顶管技术施工的进行提供保障。
4.3做好顶管纠偏和穿墙止水工作
在对顶进管进行纠偏过程中，一旦发现顶进或者测量出现偏离时，就需要借助有效的方法来对其进行纠偏，污水管道顶管技术施工过程中常用的纠偏方法有千斤顶和顶木两种方法。穿墙止水可以有效的避免地下水或泥土进入到工作井中，该过程中一般会选择黄粘土对穿墙管进行填充处理。如果工具管顶进穿墙管时，两者之间的环缝就会被黄粘土堵塞，从而达到止水效果。
5市政工程污水管道施工中顶管技术的注意事项
顶进施工中的方向控制，最主要在于做好预防控制措施，如根据顶力不平衡，加强顶进系统的检查和监控，可基本消除顶力不平衡的现象，在很大程度上预防了管道的偏位。可采用以下方式进行纠偏：a.当轴线偏差在10mm—30mm，采用挖土纠偏法；b.当轴线偏差30mm以上，采用顶木纠偏法；c.还可采用千斤顶纠偏，即配合挖土纠偏法，在超挖的一侧管端壁支上小千斤顶，利用小千斤顶的顶力来纠正工具管端部的方向。纠偏时，采取逐步顶进逐步纠偏，限制每一次纠偏量，禁止一次纠偏量过大，防止反向偏差产生。
现场各种机电设备，如千斤顶、行车等均应实行挂牌验收制度，未经专职人员验收合格不得使用，特殊工种操作者必须持证上岗，严禁操作人员站在千斤顶传力杆上，避免设备损坏发生意外，每日上下班必须对机械、电气设备、电源线、开关等进行全面检查。
认真做好施工现场安全用电管理。设置三相五线。施工现场供电线路、电器设备的安装、维修保养及拆除工作必须由专业人员进行。派专人操作按钮开关并佩带安全带、绝缘手套。配电房内安全工具及防护措施、灭火器材必须齐全。做好保护措施，并按规定使用保安装置，不准超载运行，夜间要有足够的照明，由专业电工值班。
结论
综上所述，随着国民经济发展速度的不断提升，在市政道路污水管道施工中，只有根据工程施工的具体要求，选择与之相适应的技术，才能更好地提升工程的质量，这也是施工的重点内容。将顶管技术应用到市政道路污水管道施工中，不仅可以缩短施工工期，还可以提高工程质量，并能为市政工程经济效益与社会效益的实现提供可靠的保障。
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论文作者:刘望月,贾元元
论文发表刊物:《防护工程》2018年第5期
论文发表时间:2018/6/22
标签：顶管论文; 技术论文; 管道论文; 污水论文; 工作论文; 过程中论文; 设备论文; 《防护工程》2018年第5期论文;