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摘要：相较于相同管径的明挖施工，顶管施工的优点就是占地面积较小，在地下施工中，不会阻碍交通，而且对地面活动产生的影响也相对较小。在穿越公路、铁路等障碍物时，可减少拆迁工作量，节约时间和降低成本。基此，本文拟结合某工程具体项目探讨顶管施工方法在市政排水管道建设中的设计和应用。
关键词：市政排水管道；顶管施工；设计和应用
前言：随着市政设施的不断完善，地下各类管道建设规模逐渐扩大，顶管施工技术的应用将会越来越广泛。顶管施工技术应用于市政排水管道施工中，很大程度的提高了施工质量和施工效率，降低了成本投入，一定程度上解决了环境因素的阻碍和干扰，有效加快了施工进程。在这一基础上，市政排水系统得到了进一步的改进和完善，提供给了社会生产、生活服务以及城市居民更多的便利。
1顶管施工技术概述
1.1顶管施工技术概念和优势
顶管施工技术指的是采用顶管掘进机成孔，将预制成形的管道从顶进工作井顶入形成连续衬砌结构的管道修建技术，该施工技术是一种与盾构技术相似的地下非开挖管道铺设技术。顶管施工技术具有下面几个方面的优势：①施工占地面积小，对城市干扰少，无阻碍城市交通，无需迁改管线，对地面环境影响较小，文明施工程度高；②断面尺寸多样，适合各种形式断面的结构施工；③综合成本低、施工周期短。
1.2顶管施工的基本原理
顶管技术工作原理是在拟建管道的轴线上按设计要求的距离设置工作井和接收井，在工作井内设置坚固的基坑后座，吊装油压千斤顶以及要顶进的钢管或混凝土管，接好照明，泥浆管，油管等管线，挖除并输出管正面的泥土，借助于主顶油缸及管节间中继间等的推力，通过压浆系统使管节周围形成泥浆套，管道在泥浆套中滑行前进，在管道被一节节顶进的同时通过激光经纬仪测量顶管的方向，边顶进边排土边纠偏调整，直至将钢管或混凝土管顶至接收井内。
2顶管施工的技术要点
顶管施工受水文地质条件影响较大，若遇到地下不明障碍物更增加了施工难度，在顶管施工时，主要需要做好以下几方面的技术控制：
2.1机头正面土体控制
顶管施工中，水文地质条件的了解至关重要，探明地质情况后应正确的选择顶管机和刀盘。在顶管过程中，要充分考虑可能遇到的障碍，如孤石等。以往的经验曾经有遇到障碍无法穿过而整个管道废掉的先例，特别是小口径顶管更容易出现这种情况。所以在顶管施工前，一定要细化至分顶管段弄清地质情况。对遇到障碍时要有充分可靠的预处理方案。
2.2顶力控制
超长距离、长距离顶管，最主要的是减阻泥浆和中继间运用的技术难题。要根据不同土质和某些特定的需要通过试验确定触变泥浆配比，采用注浆工艺将泥浆注入土体形成泥浆套以减少管壁的侧向摩阻力，同时应设置中继间接力顶进。
2.3方向控制
顶管施工中纠偏，因软土、障碍物、软硬不均两种以上土质等出现轴线偏移、顶管起拱、机头下栽等现象，特别是轴线方向需要“勤测勤纠”。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆轴线控制纠偏必须要按“及时、连续”的原则，在施工时发现轴线偏移应及时采取措施进行纠正，绝不能到量大时再进行，一旦纠偏应连续进行直到纠正为止。
3市政排水管道顶管工艺的设计和应用
3.1案例背景
某市政道路红线宽度40m，是城市主干道，此市政道路下敷设进入城市污水处理厂的污水主干管，管道直径1.5m，埋深超过10m，为防止大规模开挖施工对正常交通出行造成影响，工程决定采用顶管工艺进行施工。
3.2顶管建设的管线设计
在整个管道建设中，管线设计有着基础性的重要作用，管线设计时需要针对周边环境进行调查和了解，依据具体状况展开管线设计，重点要对建设地的土质、河流、地下水、建筑物的相关情况进行调查，设计中尽量降低对城市交通等方面的影响。
管线施工中的前期需要开展深入的测量，对于市政管道而言，测量主要采用激光导航定位系统，同时运用摄像机进行全过程监控；管道铺设中，主要采取土压平衡式工艺，这一工艺技术可以降低对于施工地面的破坏，缩小施工的面积。管道在推进的过程中需要降低对于土层的损坏，必要的情况下需要对土层进行补充，避免由于土层的损失造成管道铺设出现不平稳现象，在进行补充的时候要检测土层的松动，尽量做到对整个施工过程进行监控和测量，确保全面了解顶进过程和细节，并可以记录下相应的信息以参考分析。
3.3井位设计
应该选择接收井或者是工作井，把其设计成检查井。对于附近结构物和线路的距离进行设计的时候必须全方位考虑今后作检查井的空间，在最大限度上防止冲突。如果遇到顶进深度范围中土层相对来说比较复杂的情况时，可考虑把其加长，或者共同讨论抬高标高或者是降低标高。
3.4管道材料设计
对于管道材料进行设计的时候，除了应该认真仔细地把关好钢筋的具体分布结构和质量之外，还应该使得混凝土的强度达到管道材料设计方面的一系列要求。当然还需要提高对于顶管纠偏处理的特殊情况的重视程度，从而能够防止一些不良影响出现。
在准备进行施工的时候，应该把顶力模拟试验工作做好，在对实际参数的影响进行考虑的基础上，然后再对顶管的受力情况进行考虑，这样才有利于对于顶管的实际施工进度全方位进行掌握与了解。
3.5穿墙
将穿墙闷板打开之后把工具管顶出井外，与此同时把穿墙止水装置安装好。如果想要使得穿墙孔外侧土体的强度与稳定性从根本上得到保障，在准备进行工作井工具管穿墙的时候，应该对其实施注浆固结措施，当开启了闷板之后要把工具管在最短时间之内推进，而且还应该把穿墙止水工作做好，对于中间安入天然优质橡胶止水板环的这种方法进行合理运用，因其不管是在耐磨性方面还是在拉伸率方面都有着相对来说比较高的要求，管道顶进把已经安装好的橡胶板带动起来，从而形成了一种逆向止水装置，在此基础上应该避免由于土体暴露在穿墙管外侧时间过长从而引发扰动流变。
3.6顶管出洞
人们平时对于顶管出洞不是非常了解，所谓顶管出洞指的就是第一节管子和顶管机从工作井当中破出洞口封门然后进到土中。在顶管的整个施工工艺当中，还有一个非常重要的工序那就是准备正常顶管之前的整个过程，而且这个工序出现事故的概率相对来说也比较大。如果想要在一定程度上避免管线发生偏斜现象，那么这就需要将工具管调零，对于工具管下边的井壁上进行加设支撑，如果出现下跌情况的话，马上使用主顶油缸来纠偏，在工具管出洞之前应该进行设定初始角弥补下跌等措施。
3.7注浆减小阻力
对于顶管进行施工的时候有一个非常重要的工艺那就是全面运用压注触变泥浆来把顶管管道四周出现的所有空隙进行填充，这样不仅能够对地层进行支撑，而且还能够减少顶进阻力与地面沉降。在具体过程当中，应该对于顶管机头尾部实施压浆，而且这项工作和顶进工作之间要始终保持同步，在此基础上对于混凝土管道位置进行补浆，从而对于顶进的过程中进一步补充泥浆的损失起到了非常重要的作用。
结语：综上所述，在市政排水管道顶管施工过程中，因为容易受到一些客观因素的影响，所以很容易出现各种施工问题，所以在设计和施工过程中，要结合实际情况，严格遵守规范要求和施工的标准以及流程来进行施工，要对管道的顶进施工过程进行严格的控制，并且在排水管道铺设时要灵活的进行设置，以提高排水管道的工程质量。
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[4] 梁绍容.市政排水管道顶管工艺的设计和应用[J]. 科技风,2011(07)：128-129.
论文作者:周亚子
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/12
标签：顶管论文; 管道论文; 泥浆论文; 市政论文; 穿墙论文; 管线论文; 土层论文; 《建筑学研究前沿》2017年第30期论文;