上海欣升城建工程有限公司
摘要：市政设施是指在城市区、镇（乡）规划建设范围内，设置、基于政府责任和义务为居民提供有偿或无偿公共产品和服务的各种建筑物、构筑物、设备等城市生活配套的各种公共基础设施建设。常见的城市道路，桥梁，地铁；与生活紧密相关的各种管线：雨水、污水、上水、中水、电力（红线以外部分）、电信、热力、燃气、石油等，还有广场、城市绿化等的建设等都属于市政工程的范畴。文章就以实际工程为例，针对其工程中的顶管施工技术要点进行探析，对其中存在的问题进行总结，以供读者参考。
关键词：市政工程；顶管技术；施工
1 工程概况及周遭环境
常州市江边污水处理厂管网扩建工程起点为黄河路与长江路交叉口处，新建污水管道沿长江路西侧绿化带敷设，最后至黄海路与现有DN3000主干管接通。本工程施工范围沿长江北路南起黄河路，北至北海路。主要由污水管道、工作井、接收井及放空井组成，污水管可分为W25-泵站段和W1-W11段顶管施工，顶管顶进长度约6km，其中Ф1800顶进73.92m、Ф2200顶进5709m、Ф2600顶进291m，主要采用钢筋混凝土管。顶管井涉及顶管工作井7座（W22、W24、W3、W5、W6、W8、W10）、顶管接收井7座（W25、W23、W1、W4、W7、W9、W11），新桥泵站放空井一座。
本工程周遭环境涉及京沪高铁、沪蓉高速和东风大沟。前者是顶管顶至里程约94m处时，需穿越呈东西向京沪高铁，从架空高铁两跨之间交叉穿越，与西侧桥墩净距为11.8m，东侧桥墩净距16.8m。后者按原设计图纸显示W3#-W1#段顶管顶至172m处时，穿越东风大沟河道，需在该河道下方穿越195m，穿越河道平均宽度约为19m，实测河底标高为0.04～-0.16，实测河道内混凝土盖板保护区域顶标高为2.873～2.891。因此，在施工过程中也要将这两个环境地点加以考虑。
2 顶管工程的主要内容
W3#～W1#段顶管为Ф2200混凝土顶管，顶进长度为613.75m，顶管覆土约8.38～8.81m，主要穿越土层为⑤1粉砂夹粉土。
设计双曲线顶管段从W3#工作井出发呈南北向，在两座高铁桥墩中穿越，沿东风大沟河道下方平行顶进，下穿DN1000西气东输天然气管和DN400苏南成品油管，在从沪蓉高速西侧桥洞下方穿越，最后接入W1#。
图1 W3#～W1#双曲线顶管平面图
3 顶管具体的施工技术及问题处理
3.1 顶管进、出洞措施
顶管进出洞洞口加固采用高压旋喷桩加固，加固范围顶管两侧各2m，长4m，高度为顶管上下各3m。
根据设计图纸要求，并结合穿越河道实际经验，在工作井洞口安装双道止水装置。该装置必须与导轨上的管道保持同心，误差应小于1cm。工作井洞口止水装置密封为橡胶止水法兰。
基坑导轨、主顶油缸架、承压壁、出洞口应严格控制好设计轴线安装精度高，并确保牢固稳定。
机头出洞口推进时，要将机头和前3节管子的上端用拉杆连接好，以防机头出洞入土后叩头。
接收井进洞口与工作井出洞口的施工是相似的。首先必须确保进洞口外侧土体的稳定，使得洞口打开过程中不致出现洞口外侧土体涌入井内，所以应对洞外土体采用土体加固的稳定措施。
洞门建筑空隙封堵：顶管机进洞后，洞圈和顶管机、管节间建筑空隙是泥水流失的主要通道。待顶管机进洞第一节管进洞达到预留位置时，应及时进行封堵措施。
出洞时封门砖墙的凿除风险较大，由于土体加固存在不均匀的可能，要防止地下水回渗导致的洞口坍塌。所以在开凿封门砖时要事先降水，并要明确地下水位确实下降到洞口底标高1m以下后才能施工，为防万一，砖墙必须逐层削除，破砖见土后要迅速清除障碍物，尽快顶进。
顶管后期进洞时亦相同，提前约72h降水，保证接收井洞口水位低于洞口底标高，在保证轴线和沉降的前提下适当降低顶进速度，进入加固土区域后要耐心缓进，注意顶管机电机负荷变化、泥浆内颗粒变化等细节，待顶管机刀盘刮蹭到封门墙外壁后停机，接收井侧开始迅速破墙，然后顶管机送管入井并及时吊装出基坑，保留设计井内长度后及时封堵。
3.2 曲线顶管施工技术及问题处理
W3#～W1#段顶管现为R=800m双曲线顶管(直线125.21+曲线270.00+直线46.51+曲线112.17+直线59.86，W1#接收井→W3#方向排列)，按照实际顶管方向首先需进入59.86m直线段，再进入112.17m曲线段，即顶进第28节管节为始曲点开始进入第一段曲线，顶进第56节管节时进入第一段曲线的顶点阶段，顶进第84节管节时进入第一段曲线的终曲点，随后进入46.51m直线段，然后顶进至107节管节为反曲始点，即开始进入270m的第二段反向曲线段，顶进至175节管节时进入第二段反向曲线段顶点，顶至242节管节时进入第二段反向曲线段终点，随后进入125.21m直线段，最后进入W1#接收井。
曲线顶管时按顶管轴线进入第一、第二段曲线的始曲点、顶点、终曲点使用机头后方的纠偏油缸配合轴线跟踪测量进行线形的控制。
根据本工程W3#～W1#段双曲线顶管曲率半径R=800m所得，单节管节相对于前节管节，管前端的相对位移是1.18cm，即每节管节需单向纠偏1.18cm，相对于2.5°的纠偏角度来说2米顶程最大前端位移可达10.7cm。因此，10.7cm＞1.18cm，理论性可行。
（1）管内通风问题处理
由于顶管距离长，管内施工作业频繁，管内空气流通不畅，并且顶管穿越的土层，可能存在沼气等有害气体，为保证作业人员的健康，在管内采取抽吸式通风方式，将污气外排；另外，还要设置针对有毒有害气体的报警装置，用以备用；如果发现沼气，要立即停止施工，保证施工人员的安全
（2）顶管用电安全问题处理
因本工程为长距离顶管，虽然采用高压电作为动力，但管内用电也必须注意安全。可靠的触电、漏电保护装置是管内供电系统所必须配备的。采用36V的低压行灯井上井下与管内进行照明用电。施工中应保证高压电缆、配电箱具有良好的绝缘性能，电缆接头应连接方便可靠，电器设备的检修维护必须有专人负责。同时作业人员必须具备高压电操作技能，做到持证上岗。
（3）管节吊运问题处理
顶管施工中管节需在地面吊运入井，垂直运输十分频繁。故极易发生坠物伤人事故。因此施工中应在井四周设安全挡板，防止井边坠物伤人；起重行吊等设备有限位保险装置，不带病、超负荷工作并定期检修；行吊操作由专人持证上岗；吊装时，施工现场有两名指挥，井上下各一名；定期检查料索具，发现断丝超标、钢丝绳棱角边损坏等现象，及时报废更换；同时加强施工人员教育，严禁向下抛物。
3.3 顶管施工中遇到的问题和解决措施
（1）顶管姿态控制与纠偏
①顶进纠偏必须勤测量，偏差超过5mm时开始使用机头配置的纠偏油缸进行纠偏。向哪一边偏转，即调整相应方位纠偏油缸。顶管顶进时，在机头中心设置一个光靶，根据光靶反映的读数，即可知道目前机头的方位。
②偏差超过15mm时，立即向项目部回报偏差情况，现场结合实际顶管情况及时采取措施。
③顶管贯通前150～50m时，控制顶进速度，同时开始全线复测，，将最终得到的最可靠的数据作为顶管数据。
④必须避免布设在工作井后方的仪座顶进时移位和变形。
⑤制定严格的放样复核制度，并做好原始记录。
（2）止退装置
当顶管机和管节往后退时，机头和前方土体间的平衡受到破坏，容易导致土体坍塌，若不采取一定的措施，将难以对路面和管线的沉降量进行控制。本顶管施工技术就可以解决这个问题，就是采取特有的止退装置。
（3）图表及信息化管理
顶管姿态应严格落实图表化管理，（顶管姿态折线图、顶力控制曲线图、顶管切口里程图）上墙管理措施，以便能够直接反映出管道轴线位置，指导顶管司机的操作控制，确保报警值及处理方法。正常施工无异常时保证做到每米一测，异常时适当增加测量频率。并设定每百米顶段复测一次，若有其他异常情况，视实际情况随时布置人工复测。
顶管时需委派专人在顶管顶进施工时统计当天顶管进行里程、管节数量、轴线偏差数据、顶力数据等进行统计及时上报。
顶管施工时做好试验段，收集各项数据，以便后期更好控制顶管掘进。同时，在顶管施工中，派专人沿顶管轴线进行巡视，观察有无冒浆、渗浆情况，并及时进行修补。
（3）顶管在穿越段的问题
①穿越高速公路、京沪高铁
本工程顶管施工时，高速公路及京沪高铁已经开始运营，本次施工时顶管段扰动土体，可能会对高速公路及京沪高铁基础产生一定的影响。所以穿越难度相当大。针对本工程的地质、施工条件，结合各方面的成功经验，我们在顶管施工时特别对高速公路及京沪高铁桥梁加强监测及相关保护措施，确保高速公路和京沪高铁的稳定、安全。
泥水平衡式顶管土压力大小还与顶管顶进速度以及出土量有关：若顶进速度加快而出土率较小，则土压力会增大，其结果将导致造成地面隆起。反之顶进速度放慢，出土量增加将令土压力下降，引起地面下沉。为此顶进过程中应做到：降低顶进速度，严格控制顶进方向，减少纠偏，特别是杜绝大量值纠偏，保证顶管平稳穿越。
②穿越东风大沟等河道措施
对顶管设备进行特殊处理；合理选定施工参数，并及时调整、加强监测；实施信息化施工；检测施工参数；检测顶进姿态和对周围环境的影响；严格控制顶进姿态；注意管壁外优质触变泥浆的制作和压注。
参考文献
[1]赵彦坤.浅谈市政工程施工中的的顶管技术[J].科技创新与应用，2012.
论文作者:芦佳佳
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年3月下
论文发表时间:2017/7/11
标签：顶管论文; 洞口论文; 曲线论文; 机头论文; 轴线论文; 河道论文; 高铁论文; 《建筑学研究前沿》2017年3月下论文;