摘要：顶管技术是基于盾构技术之后而逐步发展的地下管道施工技术，该技术是将工具管或掘进机吊入工作坑，借助主千斤顶将工具管或掘进机顶入土层中，然后通过人工挖土或机械掘进等方式不断将工具管或掘进机穿越土层，并将紧随其后的待敷设管道依次连接而埋设在土层中，直至到对面接收井的地下管道敷设方法。顶管技术在敷设管道过程中，不需要开槽施工，能够减少土方开挖量，降低施工成本，并且不破坏地面交通，在穿越公路、河流、铁路等障碍物时优势显著，所能敷设管道的直径也在加大，能够满足给排水管道敷设需求，因而在市政给排水管道施工中得到广泛的应用。
关键词：市政；污水管道施工；顶管技术；应用
1顶管技术概述
顶管技术是在市政管道建设施工中一项非开挖掘进式的施工技术。考虑到对地下障碍物、重要建筑物和对周围环境的影响，顶管技术的研究开发对解决该问题起到了重要的作用。顶管技术的优点是减少施工噪声对周围环境的影响，能够深入地下工作，但由于研发成本高，顶管会加大整个工程造价的投入，延长施工时间。顶管施工针对不同的地质条件和施工条件，有不同的施工方式，但施工原理基本一致：将顶管机安装于垂直地面，利用高压液压千斤顶辅助施工，向地下顶入所需施工材料和管道。所以顶管机和相应的辅助设备的匹配，是保证市政污水管道施工顺利进行的前提。
2工程概况
某市污水干管扩建工程，增设一条污水主干管，管径为DN2200~DN2400，总长3.2km，其中DN2400顶管1000m，DN2200顶管2000m，DN1400顶管200m。施工地点为某市滨河路辅道，将沿线污水引入污水处理厂统一进行处理排放。
根据钻探结果显示，场地内分布的地层自上而下分为人工填土层、第四系海陆交互沉积层及残积层。（1）人工填土层，主要由粘性土含少量碎块石、砖头等建筑垃圾组成，层厚0.60~10.0m；（2）第四系冲积层，由淤泥质黏土和有机质砾砂组成。淤泥质黏土层顶埋藏深度介于3.50~7.60m，层厚0.70~1.50m。有机质砾砂层顶埋藏深度介于2.80~10.0m，层厚1.10~6.80m；（3）第四系海积层为淤泥质黏土，层顶埋藏深度介于4.20~7.90m，层厚1.40~8.50m。地下水类型以潜水为主，主要赋存于第四系各地层中，其中第四系冲积有机质砾砂属强透水性地层，涌水量大，为主要含水层。勘察测得场地钻孔地下水位埋深1.70~5.0m。
3顶管施工工艺
3.1工作井设置
在设置工作井的过程中，应严格按照以下基本原则：（1）充分利用管线上已有工艺井；（2）保证排水、出土与日常运输的便利性；（3）尽可能远离高压线与居民区；（4）尽量避免与管线、树木及构筑物产生接触；（5）设置工作井数量不能太多，用于降低成本，尽可能缩短工期。
3.2工作井施工
3.2.1施工测放与基坑开挖
现场使用全站仪准确放出工作井具体位置和沉井壁具体位置。使用反铲挖掘机对基坑进行开挖，由人工进行挖探管线予以配合。
3.2.2垫层铺设
在刃脚部位进行垫层的铺设，铺设材料为中粗砂，厚度按500mm控制，分层铺设，每层铺好后都要将其夯实，最后用水准仪进行找平。
3.2.3制作井壁
（1）井壁支模.
在井壁支设的模板采用组合钢模，脚手架需要和模板分离，各自形成一个系统，避免因下沉产生破坏。采用对拉螺栓对模板进行加固，并加焊止水片。在施工缝处进行钢板的埋设，形成止水带，支模时注意收口，不得出现上大下小。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在沉井壁上设置预留洞，于制作过程中在洞口处埋设穿墙管，在管中埋好夯实以后的粘土。（2）钢筋绑扎。井段的水平钢筋使用帮条进行焊接，而竖向钢筋则应使用压力焊进行焊接，所有接头都按照设计要求错开，设置支撑，按照1.5m的间距进行。在井壁中设置的插筋都要采取有效的加固措施。（3）井壁浇筑。刃脚和筒身的浇筑必须分段进行，保证对称性、均匀性与连续性，防止地基不均匀沉降使沉井产生裂缝与倾斜。筒身完成浇筑后应达到密实，表面光滑且平整。如果存在防水要求，则应在穿螺栓孔的中间进行止水环的加焊；水平施工缝部位的筒身需要设置钢板止水带，从筒壁上突出的部分，需要在拆模以后将其铲平。（5）沉井施工。（1）开工前检查结构的外观，确定混凝土强度与抗渗等级，以勘测报告为依据对极限承载力等参数进行计算，将计算结果作为判断不同阶段是否产生突然沉降等现象的依据。（2）施工前应在分区分组的基础上依次拆除砖垫座与承垫木，抽出垫木以后，用砂砾、砂石及卵石等材料进行充填。（3）施工采用排水下沉的方法，在机械开挖的基础上辅以人工配合，采用卷扬机进行吊运施工，开挖产生的土用载运汽车将其运输到设计指定的地点。（4）对于小型沉井，开挖时采用人工，也可采用风动工具；对于大型沉井，在井中采用反铲机进行开挖。开挖应分层且对称，从沉井的中间不断向四周进行，层高按0.4~0.5m控制，在刃脚的周围应留设一定宽度的土堤，再沿刃脚的方向进行土层切削，一次切削5~10cm，如果土层在切削后产生破裂，则应在自重下进行挤土，避免发生倾斜。（5）施工采用排水的方法进行。管壁不断下沉时，处在外侧的土会产生下陷，和筒壁之间产生空隙，通常在筒壁的外侧进行填砂，高度要达到30cm以上，用于降低摩阻力，同时减轻清淤压力。（6）沉井封底。（1）下沉到要求的标高，且2~3d不再发生下沉后，开始封底。（2）封底之前，对接触表面进行清洗与打毛，将井底修整成锅底的形状，从刃脚不断向中心进行开挖，用卵石进行充填。（3）浇筑需要在沉井上分层连续进行，从四周开始不断向中央浇筑，并在浇筑的同时使用振捣器进行振捣，如果井中存在隔墙，则应在对称的基础上进行逐孔浇筑。（4）浇筑完成后立即养生，待实际强度达到要求后，开始封堵。
3.3顶管施工
3.3.1施工准备与施工方法
开工前仔细掌握图纸，再对顶管轴线实施定位，进行工作坑放样与高程的准确测量。以已经完成施放的轴线和平面位置为依据，进行导轨的预埋，两条导轨之间的距离按0.7m控制。完成对轨道的安装之后，对设备进行安装调试，并于沉井上进行各类设备的安装施工。在混凝土底板实际强度满足要求后，正式开始顶管。
3.3.2管道顶进
施工测量：施工开始前对管线情况进行调查，确定并检查管线所在位置和高程。现场的测量人员必须持证上岗，所设水准点必须在闭合以后才可以使用。后背安装：和墙壁紧贴，浇筑混凝土，浇筑完成后贴钢板，平面和管道的中心线必须保持垂直。顶力设备采用油压千斤顶，其行程应达到700mm以上。以顶力为依据进行计算，设置两台千斤顶，和管道的中心线呈对称形式布置。施工过程中，顶力要控制在5000kN以内。导轨安装：导轨为140槽钢，宽度根据顶管直径确定，高程采用水准点进行测设。导轨的底部与两侧均使用槽钢进行焊接加固。
3.3.4管前开挖和顶进施工
顶管偏差高程不能超过+1cm与-2cm，开挖长度通常为30cm，要控制在50cm以内。顶管的上部可以超挖3cm，但管壁和土基面必须保持吻合。在工作坑中设置两个可以校准的中心点及水准点，施工过程中要对其进行妥善保护，避免发生碰撞。顶进过程中应连续施工，避免由于中途停止而增大摩擦力，导致顶进无法进行。如果遇到以下情况，必须停止顶进，立即采取有效措施进行处理，管道前方产生塌方；后背发生倾斜或产生严重的变形；顶铁变形，出现很大的错位，而且无法进行校正；顶力超过预计等。
结论
随着城市基础设施建设的不断完善，市政污水管道建设作为市政建设重要的基础建设日益得到重视。污水管道工程较复杂，影响因素较多，需要根据施工要求，选择合理的施工技术。顶管技术不仅在一定程度上解决了施工过程中常见问题，还对周围环境起到了一定的保护作用，提高了的施工质量，延长了工程使用寿命，为了市政道路的整个工程建设提供了保障。
参考文献
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[2]王业荣.泥水平衡法顶管施工在市政软基中的应用[J].西部探矿工程，2014（1）：66-67.
论文作者:崔腾飞
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年1期
论文发表时间:2019/5/5
标签：沉井论文; 顶管论文; 管道论文; 土层论文; 井壁论文; 污水论文; 市政论文; 《建筑学研究前沿》2019年1期论文;