（株洲市市政工程管理处）
【摘 要】顶管施工技术是目前国内市政给排水工程项目建设过程中，常用的一种技术手段，该技术手段的应用，可以有效降低施工噪音，节能效果也非常的显著。然而，顶管施工技术尤其是中长距离顶管施工实践中，施工作业工序比较繁琐，对施工技术工艺有交高的要求，所以实际生产过程中应当对顶管施工技术进行严格管控，以确保市政给排水工程施工质量和效率。
【关键词】市政给排水工程；中长距离顶管施工技术；研究
从市政给排水工程中的中长距离顶管施工建设效果来看，更具实用性，但对设计、施工人员提出了交高的要求，需全面了解现场工况，针对具体情况进行施工作业和管理，只有这样才能确保施工质量和效率。
一、顶管技术概述
1.1顶管技术的应用优势
较之于其他技术工艺，顶管技术有其应用优势。比如，传统模式下的顶管施工以及管道安装过程中，需对面层进行开挖，对周围的建筑结构会产生一定的影响。顶管技术则可以避免该种弊端，一般不会对周围的建筑结构造成破坏，而且对市政给排水工程项目施工质量的提高，有一定的促进作用。中长距离顶管施工技术，可以有效减小施工成本、突破工况局限，不会对周围的环境以及人们的生产生活产生较大的影响，这是其独特的应用优势。
1.2管道受力分析
市政给排水工程施工过程中，尤其是管道工程施工时，应当充分考虑管道上的土层压力，根据实际情况对管道施工方案进行分析。土压力所受到的影响因素非常的多，比如管道材质、施工作业以及工作环境条件等。以下是中国、美国以及德国，三个国家的规范土压力，如下图所示。
（图1：中、美、德三个国家的顶管受力示意图）
从上图中可以看出，土压力类型存在较大的差异，不同类型的顶管受力规范也不尽相同。在土压力计算过程中，可采用很多方式和方法，而且各局特点，应用实践中需综合比对方可准确判断哪种方式更加适合。
1.3顶管选择
对于顶管直径而言，具体选择过程中应根据施工情况而定，同时还要对管道受力以及承受力和施工墙壁的具体厚度等因素进行全面的考虑，在综合上述因素的情况下，最终确定顶管内径大小。对于长度而言，顶管长度对市政给排水工程施工影响较大，尤其是经济性方面的影响非常的明显。比如，推定过程中，长顶管应用可减少工作量、工作次数，施工效果特别好。一般而言，顶管长度一定要适中，才不会对施工产生影响，如果太长则会导致施工难度增大。定压坑过程中，各施工工序均可能会导致施工成本增加；短顶施工不适合，会对环境条件产生影响。
二、顶管施工技术要点
2.1非开挖顶管技术要点
虽然非开挖顶管施工技术工艺已在市政给排水施工建设过程中得以应用，但从整体效果来看并未形成一个独立的系统，而且技术工艺应用实践中也存在一定的不足或者缺陷，需进一步研究。该种技术属于地表施工工艺，需开挖工作沟以便于施工作业。需要注意的是：很多工程项目包括市政给排水工程施工项目，施工建设过程中利用地质工程技术手段对非开挖技术限制，导致工程建设出现质量问题。在此过程中，施工人员一定要正确认知非开挖技术工艺特点及要求，必要时需提前对现场工况进行仔细的勘察，对施工方案进行有效设计，以此来提高工程施工质量和效率。比如，管线设计过程中，一定要确保管线敷设的科学合理性，总结经验、编制预案，
2.2水平螺旋钻进技术要点
该种技术手段在现代市政给排水工程项目施工建设过程中，也非常的常见，即利用螺旋钻杆在工作井中推进钢管，从而使其能够到达预留井内部，以此来有效降低对地表结构产生的影响，避免土层受到破坏。对于水平螺旋钻进技术而言，主要应用在小口径的钢筋混凝土排水管施工过程中，其中方向控制非常重要，避免管道施工偏差，保证施工质量。
2.3顶管施工技术要点
市政给排水工程施工减少过程中，要求设计人员必须对现场以及施工各阶段进行全面详细的了解，尤其是各管道具体方位，需要准确把握，在多个方案中挑选最佳施工方案，只有这样方可减少或避免施工质量问题发生。市政给排水工程顶管施工过程中，采用的技术工艺如下图所示。
（图2：顶管施工示意图）
（1）主顶
市政给排水工程施工过程中小，建议采用200吨重的千斤顶（四台）作为主顶，而且千斤顶的行程大约在1.4米左右。在此过程中，用油泵作为千斤顶的动力，而且在千斤顶的后端，用分压环、道木和等，将反力作用在工作井，然后前端将分压环顶进，顶力经顶铁传到管节上。需要注意的是分压环的刚性必须足够大，而且与管端面的接触也要平整、不允许有变形情况存在。
（2）中继间
市政给排水工程中长距离顶进施工过程中，当阻力大于允许总顶力时，难以一次达到顶进距离，此时应设中继间分段进行接力顶进。当顶管顶进长度大于100米时，应当充分考虑在机头后防位置，设中继间，利用触变泥浆注浆技术进行施工作业。一般而言，中继间注意是由前壳体、后壳体以及千斤顶等构成。其中，前壳体、前接管之间相连接；后壳体、后接管之间相连接。在前前壳体育后壳体之间，采用承插式连接方式，二者之间利用橡胶止水带进行密封，以免管道外浆液、水土等倒流进管道之中。壳体结构需进行精加工，确保其在应用过程中不出现变形问题。中继间壳体的外径、管节外径应当保持一致，这样可以有效减少土体产生扰动，避免地面沉降以及顶进阻力过大。管道顶通后，将千斤顶、辅件拆除掉，并在外壳、管节内壁间隙中，填充细石混凝土。
（3）接口
管节接口由钢套环橡胶止水带以及软土衬垫构成，在加工钢套环场地到现场吊装，不能出现变形，而且还要确保接口不受到损坏，以保证管节对接时橡胶带不翻转、不移位，这样可以保证管节连接的密封性。橡胶止水带，一定要保持干净、无油污，防止老化或者受到腐蚀。在具体施工过程中，应当将橡胶止水带用胶水粘在混凝土管口凹槽位置，并将其粘贴牢固；同时，在管节对接之前，应当涂上没有腐蚀性润滑油，这样可以减少摩阻，以免止水带移位、翻转甚至断裂。
（4）注浆
中长距离管道顶进时，需利用注浆施工工艺，通过触变泥浆套的应用来有效减少顶进过程中的管壁、土体磨擦力，然后填充土体，确保土体不变形、不沉降。其中，触变泥浆主要是水、膨润土搅拌制成，配合比8：1。经搅拌后，触变泥浆存入到储浆箱中，经注浆机通过管道输送到混凝土管注浆孔之中，然后再注入土体，最后形成泥浆套。
事实上，顶管施工技术工艺的应用，可在钢套管顶进、无钢套条件下进行；正式施工作业时，可在地表设置基坑井（两个），然后将钢管放入其中，最后再用千斤顶推动至顶部位置。该种处理方法，可在工作井预留出口，确保土层、接收井间保持密切联系，同时还可穿出接收预留口，这样即可完成管道施工任务。
三、中长距离顶管施工注意事项
中长距离顶管施工过程中，应当采用橡胶止水法对工作井洞口止水设备进行密封处理，在正式密封之前，应当提前预埋注浆孔，这样可以将湿润土泥浆压实。在洞外处理过程中，可采用SMW工法桩施工技术手段，密封土体结构。实践中，为有效提高出洞施工质量和效率，可在支护结构中设计钢圈，在内衬预留洞结构中安装双道橡胶止水法兰止水设备，以此来有效提高止水处理安全可靠性。中长距离顶管施工过程中，对出洞口处理，对触变泥浆进行压注处理。
泥浆制备以及注浆施工过程中，也应当加强重视和管控。首先，制备泥浆。在制备不同的泥浆时，对应的技术工艺也不尽相同。比如，触变泥浆配置过程中，应当选择性能较好的湿润土，提前进行试验分析，保证配比科学合理，以此来有效减摩效果。其次，注浆施工质量。注浆施工过程中，应当重点控制注浆压力，不能小于管体上部位置水头压力。持续顶进施工操作过程中，应当结合现场条件，比如地面变形、地下水等因素，对压力、压浆量等进行适当的调整。值得一提的是，顶管施工过程中，应当对顶进阻力进行准确分析。以某市政给排水工程中的顶管工作井、接收井施工为例，采用排水沉井法进行施工作业。工作井平面规格为12米×8米，井壁的厚度分别是1200毫米（标高-15.25-11.2，高度4.05米）、900毫米（标高-3.33-11.20，高度7.87米）、700毫米（标高-3.33—1.47，高度4.8米）。施工用顶管，管涵内径为3500毫米，外径为4140毫米，壁厚为320毫米。对顶管有关系的主要是工作面前壁总阻力，甚至可达100吨每平方米。根据太沙基理论可知，迎面阻力计算公式为：
=4.14×1.137÷0.191×0.361
=8.9（米）
上式中的 。该工程直线顶进施工，迎面阻力计算公式如下：
通风系统设计过程中，除了对施工技术加强管控，还应当特别注意顶管施工过程中的通风效果。顶管施工过程中，通常会受到管道容量的限制，而且顶进时间相对较长。在此过程中，若通风系统设计不科学，则可能会因供氧不足或者不及时而对施工人员的生命安全产生威胁。因此，在设计通风系统时，建议选用鼓风式、抽风式或者鼓风与抽风组合式系统，以确保出口气流有效射程更长，更安全。
结语：中长距离顶管施工技术，在现代市政给排水工程施工建设过程中的应用比较广泛，但因其应用实践中对技术要求比较高，所以施工过程中需结合实际工况，不断创新和改进施工及管理模式，把握好细节，以此来有效提高技术实施的规范性与合理性。
参考文献：
[1]黄磊.市政给排水长距离顶管施工影响要素及控制要点分析[J]江西建材，2015（09）.
[2]黄克成.浅谈市政给排水施工中顶管技术的应用[J]江西建材，2013(06).
[3]王建石.市政给排水管道顶管施工技术要点[J]黑龙江科技信息，2013(36).
[4]王晋英.市政给排水施工中长距离顶管施工技术研究[J]科技资讯，2015(03)．
[5]沙永建．市政给排水施工中的长距离顶管施工技术分析[J]科技创新与应用，2014( 16) .
论文作者:文亚梅
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年1月供稿
论文发表时间:2016/4/22
标签：过程中论文; 顶管论文; 给排水论文; 市政论文; 施工技术论文; 泥浆论文; 管道论文; 《工程建设标准化》2016年1月供稿论文;