广东省建筑设计研究院 广东广州 510176
摘要：随着我国城市化进程不断加快，综合管廊等管道项目越来越多，特别是市政工程中的给排水管道施工项目越来越频繁、复杂，而顶管施工技术在提高经济效益、社会效益方面具有显著作用，在各大工程中有实际应用。本文通过顶管技术在市政给排水施工中的实际应用案例分析，探讨顶管技术的优缺点及适用性。
关键词：市政给排水管道 顶管技术 优缺点 适用性
1、概况
随着区域经济一体化的发展，我国在基础建设方面的重视，市政建设尤为突显，城市管网建设属于市政建设中的一部分，传统的开挖埋地下管线需要在有操作空间（如：红线范围内场地空旷，建筑物少，地质情况良好）的前提下进行开挖，如若需穿越已建道路、公路、河道、铁路等则采用传统开挖无法实施，需要采用非开挖槽技术进行施工。
非开挖施工，根据管材和管径及地质情况又可分为：顶管施工和牵引管施工（适用于DN600以下的HDPE管）。顶管施工，即利用顶进设备制造推力，让管道可以克服和周围土层之间的摩擦力，同时把管道依据设计坡度顶到土层里面，完成管道埋设工作。一般顶管工程包含工作井，接收井以及两井之间的管道，长距离顶管还包括中继间等。
我国顶管施工技术起步较晚，而且我国区域经济发展不均衡，导致顶管技术在应用时遇到很多问题，但顶管技术作为非开挖管道施工技术的代表，其仍然具有广阔的发展空间和应用前景。
2、工程实例
2.1 给水管道采用顶管技术通过高速公路实例
（1）工程概况。韶关市某道路工程路线主要呈南北走向，全长5.95公里，韶冶片区及曲江区双侧设置给水设计管道，管径为DN600，沿途穿越韶赣高速。为了避免给水管道施工对韶赣高速通行及土层影响，该工程给水管穿越韶赣高速采用顶管施工。
（2）地质状况。根据韶赣高速两侧钻孔资料显示，该处土层为粉质粘土（褐黄、黄色，湿，可塑为主，以粉粘粒及粘土为主，含少量砂粒，夹较多灰岩碎屑，为灰岩风化残积土），地基承载力基本容许值[fa0]=170～180kPa。
（3）工程方案。该工程顶管距离约65m，距离较短，埋置位置较浅，结合地质状况，采用SMW工法工作井结构形式，设置8m直径顶管井及5m直径接收井。给水顶管顶设计高程至韶赣高速现状路面高程差为3～4m。顶管管材采用F型Ⅲ级钢筋混凝土管，顶管管径为DN1200待顶进施工完后内套DN600球墨铸铁管。该工程顶管机的顶力不得小于2500KN。
该工程施工需特别注意的问题：a.对车流量和人流量等交通状况进行考察，如果有需要，可以在路口设计交通导向牌，同时施工路线可根据交通道路的实际情况进行合理的安排。b.施工管线图层，由于工程地质和水文地质条件的频繁变化，需要对土层的变化情况进行充分的了解，然后进行顶管施工作业，与此同时，对于回填土地段，必须及时进行加固处理，从而避免地表较大下沉现象的出现。
2.3污水管道采用顶管技术通过现状道路及现状河道实例
（1）工程概况。泰州市某道路西起临河中沟，东至规划园东路（K2+600.332），全长2.6km，道路宽25m，沿线与现状通江路、团结沟交叉。全线敷设污水管d400~d800，横穿通江路、团结沟处污水管管径为d800，因通江路为现状路，不允许对其开挖破坏，团结沟为现状河道(河道宽为20m)，所以采用顶管技术敷设污水管。
（2）地质状况。根据岩土工程勘察报告，污水管埋置的地层为淤泥质粉质粘土层，灰褐色～灰色，饱和，软塑～流塑，含有机质腐蚀物，具水平层理，局部夹灰色稍密状的粉土、粉砂极薄层，无摇振反应，稍有光泽，中等干强度，中等韧性，该层土物理力学性质差，为高压缩性地基土。承载力基本容许值[fa0]= 75（kPa），压缩模量ES=3.94MPa。
（3）工程方案。该工程YDW8、YDW22为圆形顶管工作井，YDW9、YDW23为圆形顶管接收井。YDW8-YDW9段管道埋深为5.1m，YDW22-YDW23段管道埋深为7.5m，顶管距离为35-45m，工作井直径为6.5m，接收井直径为5m。顶管管材采用焊接钢管，管径为D828x16。
顶管工作井及接收井采用沉井结构，采用不排水下沉,水下混凝土封底,井内最低水位标高只能比外地面标高低1.0m。沉井施工顺序为：垫层→支模→绑扎钢筋→现浇沉井下半部→下沉→接沉井上半部→下沉到位→水下混凝土封堵→浇底板。
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该工程施工过程中，需要借助全站仪及激光水准仪实现顶进测量以及纠偏。在测量频率、高程测量、顶管前进方向以及中心线测量上需要保证合理性，一般需要保证1次1m的测量频率，在纠偏校核操作中，需要保证半节排水管实施一次测量校核，在测量以及校核顶管施工高程需要借助激光水准仪完成，从而使定金的方向以及顶进深度保证适宜，工具头一般保证小于等于5mm的偏差为最佳。
3、顶管施工特点及适用性
通过对上述两个实际工程案例进行分析对比，可得出顶管施工在市政给排水工程中具有如下优、缺点：
3.1优点
相对于其他的技术而言，顶管技术目前有着诸多的优势，除了控制精度高以外，还有其他优点：
（1）顶管施工可不阻断道路（韶赣高速、通江路）交通，不破坏道路结构及周围植被，因而可以避免开挖施工所带来的居民生活和交通干扰。
（2）顶管施工对短距离不通航河道无影响。
（3）减少了开挖施工的地下作业工程量，避免地下水作业的麻烦。加快了非开挖工程施工进度，缩短了施工工期，作业面小，综合施工成本低。
（4）在开挖施工难以进行或根本不允许进行的情况下，非开挖工程采用可使管线施工成为可能，并且可将管线设计在施工工程量最经济合理的地点穿过。
（5）该技术被铺设管道的上部土层扰动小，管道的管节端不易产生段差变形，其管道寿命亦大于开挖法埋管。
3.2缺点
目前的顶管技术并不是完美的，还存在着一些缺点，而且进行顶管施工的施工人员的技术要比较过硬，在进行施工之前一定要先开展地质勘探工作，不能粗心大意，优先选用技术更好的施工人员施工，这样才能确保整个工程能安全有序地进行。
（1）对路面沉降的影响。顶管埋深较小时，会使顶管受力较大破损，且不利于岩体开挖时的稳定，引起路面沉降；工程完工后，顶管因腐蚀、承压力不足等原因破损，进而导致路面产生沉降；套管与周边岩土之间为一流水通道，会引起路基内孔隙水大量流失，孔隙水压力减小，路基土层颗粒有少量变形，最终引起路面产生微小裂缝。
（2）软土地基对顶管施工的影响。软土地基含水量高，孔隙比大，处于软土地基的顶管工作井，在地下水位高时由于动水压力剃度大，及容易会发生管涌或流砂现象。这样会造成工作井周边土体流失，使土体疏松，孔隙比加大，严重的甚至会形成地下空洞。
（3）其它因素
1）工作井施工地质有限；
2）顶进管道容易产生偏差；
3）管径小，人工不易操作，需预先顶进大套管；
4）施工周期长，造价高等。
3.3适用性
（1）顶管技术在城市的繁华地带、中心城区或者人流量较大的地区，以及城乡建设中遇到无法迁移或不能实施大型开挖的文物古迹遗址等特殊地段。
（2）对于铺设直径大于500mm的污水管道，施工现场无法采用明沟开挖埋管施工而管线沿线又无其他建筑物的基础时，就可以采用顶管法施工。
4、结语
顶管工艺在市政给排水管道建设中的具体应用技术可以对工程建设质量产生直接的影响，想要确保其施工质量，就需要在实际施工中合理应用顶管施工技术。同时，顶管技术的高低决定着市政给排水工程质量的高低，因此应当不断完善顶管施工技术，以促进市政给排水工程质量的不断提升，为人们的日常生活与工作带来更大的便利，为城市市政给排水工程的快捷建设创造条件。
参考文献
[1]王志航.给排水管道的顶管施工技术应用研究 [J]. 现代物业 (上旬刊 ),2015,05:34-35.
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[3]刘汛.顶管技术在市政给排水施工中的有效应用研究[J].赤峰学院学报(自然科学版),2014,24
论文作者:魏丽娟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第15期
论文发表时间:2017/9/22
标签：顶管论文; 管道论文; 工程论文; 技术论文; 给排水论文; 土层论文; 通江论文; 《基层建设》2017年第15期论文;