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摘要：在市政排水工程施工中，非大开挖的顶管施工技术可以减少对市政道路、建筑物等的影响。并可以加快施工速度，保障施工进度。本文主要针对某市政排水工程中的顶管施工技术做简要分析，对类似市政工程具有一定的参数。
关键词：市政工程；排水工程；顶管施工
某排水工程全长521.25m，横跨城市重要交通干道，排水管道北侧最大埋深9.5m，且对该施工区域的地质状况进行了解，发现该区域管线极为复杂，主要有2条雨水管道、1条污水管道、2条10kV电力浅沟。若采用大开挖施工，受地下管线影响较大，施工难度较大，为了确保施工进度，拟采用顶管施工。管道为C50钢筋混凝土平口管，管道外径2.4m，内径2.0m，每节管道长2m，顶管长度为136m。
1 顶管技术的施工方法
1.1工作井设置及尺寸确定
在进行顶管施工准备工作中，还需要开挖工作井，需要根据设计图纸的基本要求，对工作井的位置进行复测。并对工作井的四周位置进行标定，从而确定工作井的位置，为工作井的开挖做准备工作。
根据工程施工经验可知，工作井的最小宽度需要根据公式B=D1+2b，其中B为工作井的宽度，D1为顶管的外径，b为导向支架两侧的工作宽度，一般b取1m，同时在该工程中顶管为双排，管道净间距为3m。根据本工程中管道的基本参数可以计算出工作井宽度为9.8m。
工作井的最小长度可以根据公式L=L1+L2+L3+L4+L5，其中L为工作井的长度，L1 为顶进圆管后，管道留出的长度，一般取0.5m，L2管节长度，取2m，L3为千斤顶长度，取1.5m，L4后背墙的长度，取0.4m，L5为取土工作长度，0.6m，因此工作井的最小长度为5m。
1.2工作井平面尺寸及深度确定
在该工程中，北支渠顶管工作井是利用检查井进行改造的，其原平面尺寸无法符合工作井顶管施工的要求，对其进行改造后，其长度为5m，宽度为10.2m。
工程所在地地面标高为489.892m，工作井底板标高481.392m，管道内标高为481.892m，底板距离管道的净间距为0.3m，符合导轨安装要求，综上工作井的开挖深度为8.5m。
1.3对工作井（井）开挖、支撑和防护
在工作井开施工中，采用机械与人工相互配合的开挖作业方式。在土层开挖作业时，需要遵循一定的顺序，并在开挖施工中，采用分层开挖土层的方式，确保超挖。同时，开挖出来的土层需要及时进行清理，并及时清理掉土体中的杂物。工作井开挖面积较大，需要对工作井边坡进行保护，采用围护桩支护，及时设置防水墙，避免工作井四周的水流入坑内。此外，为了确保工作井侧壁的稳定性，需要采用钢管和木板进行有效地支撑。并在工作井四周设置围挡，避免人员掉入工作井内发生人身安全。
1.4设备安装与调试
1）顶进设备。在管身和顶进后背建成后，需要安装顶进设备。对千斤顶型号选择时需要根据最大顶力进行合理配置，并留有一定的富余量。在设备安装完成后，需要对顶进设备进行调试，检查液压设备的基本元件是否可靠，千斤顶行进中是否有异常，管路是否发生泄漏；并根据施工工况设置合理的电接点压力表和压力继电器的保安值，并适当对溢流阀进行调整，逐渐增大系统油压、推动管身，并及时测定系统的起动推力。此外，在管身推进中，应检查后背的稳定性。
2）辅助设备。在管身制作完成后，则可以在预埋件上安装顶、侧、底钢刃脚（安装刃脚时，需注意形成船头坡），同时安装人工挖土平台。
3）试顶。在上述准备工作安装完成后，需要对管身进行试顶作业，在试顶施工时，管身发生移动则停止。在试顶施工时，需要对管身、设备的各个观测点安排专人检查，发现有异动应及时停止试验。在开启电机泵站后，在调整系统压力时，当油压每升高5~10MPa时，需要对泵站、管路进行观察；同时在顶进作业时，还需要观察后背和底板的变化情况。
图1 后背墙受力示意图 图2 导轨安装示意图
1.5顶进施工
在顶进施工中需要注意以下事项：第一，顶进设备的准备，顶进设备基座应当坚固，以承受较大载荷的作用，从而为顶管机提供充足的顶进推力，且在顶进作业时，需要确保基座位置不发生移动。第二，在顶管作业时，需要对施工设备进行检查、试运行，确保顶管作业正常进行，且保障工具管的安装质量符合设计要求。
顶管顶进力的确定，根据排水管道相关规范可知，管道顶进施工中的阻力可根据公式：
Fp=?D0?L?fk
其中，D0为管道外径2.4m，L为顶管长度62.78m，Fk为管道外壁与土体之间的摩阻力，根据规范取16kN/m2。计算可得管道顶进阻力为8207.09kN。
2 市政工程中顶管施工技术的要点
根据市政工程顶管施工特点，对顶管施工的技术要点主要包括以下内容：
（1）现场勘查。在对顶管工程施工前，需要 对施工现场的行人、车辆等交通状况进行勘察，并对施工现场安排专人进行交通指挥，减少出现交通拥堵现象。同时，需要掌握施工现场的排水系统，规划最佳的排水路线，将施工过程的污水及时排出。此外，在顶管施工前还需要对施工现场周围的天然气管道、电力线路、通讯线路、供水管道等进行详细的勘察，并在地表准确标注出管线的具体位置，确保顶管施工正常进行。
（2）技术准备。在顶管施工中，需要掌握施工现场的土层物理性质、力学参数（抗剪强度、级配、细度等）等地质基本状况，了解砂层、岩层的基本情况，对地下水位进行勘察，对地下水位高度、来源等进行勘察、记录。根据施工现场的基本情况，做好技术准备工作。同时对施工方案进行审核，对施工过程中的人员职责和权限进行明确，确保顶管施工过程安全、顺利开展。
（3）顶管路线确定和井位设计。根据顶管施工设备和施工环境，需要确定顶进距离，确保顶管施工中现场有序进行。针对工作井的数量，需要合理规划，确定合适数量、满足施工要求的工作井，最大 限度的降低顶管工程施工成本，且在顶进过程中，需安排两个方向顶进施工，减少工作井的开挖。同时在顶进施工时，针对不利顶管的土层，需要采取明挖施工方式。且在顶管线路设计时，需要避开结构物和树木，确保顶管施工路线顺畅。
（4）顶力确定和管材施工。在顶管施工中，对顶进设备顶力大小的设定，需要综合考虑地质状况、顶进设备、机头切削、管材形式、后靠背刚度等。同时，在顶管施工前，需要对施工过程建立模型进行分析，分析顶管顶进中各结构的受力状况，针对受力较大的部位进行加固，确保顶管施工顺利进行。同时还需要做好管材顶进设计，例如端部和细部处理、钢筋布置、配筋量、混凝土强度等，确保顶管施工作业的有效进行。
（5）顶管现场施工管理。为了确保顶管作业顺利开展，以及施工过程安全进行，需要对施工现场进行管理、控制，对施工过程中产生的垃圾需要及时清理油污，将施工垃圾运至其他区域。同时，对顶进设备重要设备安排专人负责，确保顶进设备在顶进过程中正常运行。
3结论
综上所述，针对市政排水工程中的顶管施工技术中，需要对施工过程中的工作井开挖、顶进设备、顶进施工等进行有效的控制，观察工作井侧壁的稳定性，保持千斤顶设备在顶管施工正常运行，从而实现顶管施工正常、顺利进行，推动市政排水工程的可持续发展。
论文作者:袁必烽
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/17
标签：顶管论文; 工作论文; 管道论文; 设备论文; 作业论文; 土层论文; 长度论文; 《建筑学研究前沿》2018年第31期论文;