上海宏波工程咨询管理有限公司
前言：国内经济迅速进步，让诸多行业迅速发展起来，城市化建设也不断取得突破，给排水工程在技术以及管理上也在不断进步，但是很多时候，因为给排水施工以及路基土石方是同时进行作业的，协同的效果并不非常理想，这对城市建设是有直接影响的，顶管技术的优势是不需要大面积的路面挖掘，对生态避免了破坏，不会影响到周围的交通以及生活环境，因此受到了行业内的广泛认可。
工程概况：
川杨河是黄浦江的主要支流之一，位于上海市浦东新区，西起黄浦江，往东经杨思、孙桥、笔直到达川沙海边的三甲港，长约29km，河道宽约68米。本工程顶管施工穿越川杨河段为远东8#～远东7#井，顶管工程为DN4000双管顶进，顶进距离为2×1020m，顶进至离接收井约130米时，需要穿越川杨河。远东8#井为工作井，7#是接收井，顶管井均采用沉井施工，工作井设计允许最大顶力15000KN。
1、顶管技术概述
顶管技术是一种非开挖的管道施工技术，与传统技术不同的是，顶管技术可以节省大量的劳动力，不会造成对地面外观的严重破坏，地下可以完成工作的施工以及处理。顶管技术可以让作业水平以及生产资源达到提升，要兼顾经济以及社会效益。顶管技术的主要原理，是借助顶管设备以及施工管道，结合坡度的要求将管道埋入到地下。在地下形成管道交叉，从而实现排水[1]。顶管技术可以节约诸多的资源，不会对地面的交通造成影响，也避免了对环境的严重破坏。
2顶管施工方案
2.1穿越前准备工作
为了让顶管可以在河道中实现顺利的穿越，展开顶管穿越操作之前，要对相关的机械设备展开全方位的检查，尤其是一些容易出现故障的设备，一定要展开全方位的监控以及检查，加强对其中的数据管理，对应急措施进行适当的完善和强化，保证在顶管穿越中，各类的设备都是在良好的运行状态中，在顶管施工中，需要具有一定经验的维修人员，在施工中提供保障，让顶管穿越更加顺利开展，要与相关的单位进行沟通和联系，对于顶管穿越出现的突发事件，需要各部门进行协同，实现最高效率的处理。同时，在施工中互通信息，保证顶管施工安全和河道的正常使用。
2.2顶管机型选择
顶管机型是否合适也是至关重要的，结合对勘察资料以及地质资料的分析，川杨河段顶管需要穿越淤泥质黏土层，这种土层的软弱黏性比较大，所以在顶进施工中，会遇到极大的阻力，但是这种土层的强度不大，含水量高，压缩性极强，有着一定的灵敏性，这些都是对顶管机型进行选择的重要依据。在顶进施工中，开挖面平衡，就是顶管机型顶进中，前端的刀盘会对土层进行削切，削下来的土可以成为挡土舱，这样在顶进中，因为顶管的不断顶进，土体就会对开挖面产生一定的压力，实际的压力与土层的土压以及水压保持平衡，排土量以及切土量是相同的，出土的状态就会比较稳定。
顶进机型的选择是至关重要的，同时要注意挡土舱内的土压计值与实际的土压没有太大的差距，要保持挖土量以及出土量是稳定的，让开挖面更加稳定，地面的沉降控制在一个合理的范围。泥水式挡土舱的水压计监测是与土压情况是差距比较大的，为了更好地促进顶进的开展，可以选择一些土压平衡比较大的刀盘机头。具体选择什么样的机型，还是要结合勘察数据的分析，适当采用合理的施工方案。
2.3 设置顶进试验段
顶管从远东8#工作井通过加固段后便开始建立顶进试验段，试验段长为50米，观测点共设10个断面，每个断面间隔5米，每个断面布设11个观测点，每个点间隔2米。顶管机大刀盘穿越加固桩后即开始对试验段观测点进行沉降和位移观测，每推进2.5米观测一次并详细记录。根据监察反馈信息及时修正顶管施工参数。
顶进速度与机头正面土压力、出土量息息相关，由试验段反馈的沉降数据确定最佳的顶进速率，防止顶进过快对土体扰动变大。
刚出洞进入试验段时，先将顶进速度宜控制在20mm/min；随着顶距的增加，根据实际土压表的读数、沉降观测数据，再慢慢提升顶速（但不应超过50mm/min），观察顶管机油泵表、土压表等读数，确保顶管机各机械、电气、液压系统都正常运行。
顶管机通过沉降观测点时，先欠挖使土体稍稍隆起+5mm，机头通过后再测量沉降观测点，看土体沉降值是否在允许沉降范围内，根据实际测定的数据调节顶速，在沉降试验段内控制机头在最佳平衡状态。
2.4施工监测措施
在施工过程中，必须加强对川杨河的监测工作，实施中及时收集、分析和反馈河道及周围环境信息，实现信息化施工，确保施工安全，对川杨河泊岸设置沉降监测点，并且对顶管穿越河道的轴线上，采用在河底设置标杆，将标杆露出水面，并在标杆上刻画标记作为沉降观测点，每隔5米布设一个沉降观测点。监测管理可分为通过前、通过时、通过后三个阶段来实施。
3、给排水系统中顶管技术的应用
3.1前期准备
顶管技术的前期，需要进行准备的是材料、设备以及人员的准备，和对施工的安全规划。在顶管技术开展施工之前，要保证所有的设备设施准备妥当。严格依据施工图展开顶管技术施工，在排水施工中所需要的各类材料、设备等准备完善之后，可以进行正式的顶管技术施工，施工单位一定要做好各类的安全防护，特别是设备以及人员防护，要避免顶管作业造成水土流失，也要避免在顶管技术作业中人员出现伤亡。
3.2工作坑位置设置
保证出土以及排水工作可以顺利实现，在顶管技术作业之前，要布置工作坑的安全位置，这是为了对地面以及地下建筑进行保护。借助钢材料以及混凝土结构，可以建立密封保护，另外是在施工中，企业还要设置框架保护支撑。顶管技术实际应用中，顶管井是分成工作井以及接收井两个部分的，需要同时开展两部分的施工，普通井结构则通常是钢筋混凝土。3.3顶进管后背墙设计
后背墙的主要作用，是对千斤顶提供支撑的作用，后背墙是有一定坚固度的，通常情况下后背墙是借助加宽以及加厚的方法，完成对后背墙的制作，后背墙需要保持足够的坚固度，对后背墙进行设计的时候，要借助加钢筋的工艺，让后背墙保持受力的均匀性，借助钢板可以实现对后背墙的支持和辅助，让后背墙的寿命达到适当的延长。此外是对后背墙展开设计，要保证顶进的方向以及后背墙的表面维持垂直的状态，对后背墙的误差展开控制，水平扭转以及垂直度都是要进行控制的重要指标。
3.4顶管机进出洞口位置加固
进出洞施工中，为了保证进出洞的可靠性以及安全性，要借助旋喷桩对进出洞区域展开加固，主要是加固后靠土体，防止因为进出洞施工，出现泥土流失的情况，设置必要的止水装置。
3..5、顶管井设计
排水管道的实际施工中，借助顶管技术，要结合顶进的设备，将圆形以及箱形的构造物，进行缓慢的顶进，然后就会形成一个交叉的通道或者是涵洞，在进行顶进之前，排水管的管段要设置好工作井以及接收井，并安装必要的推力装置，将机头逐渐推入到土层，借助机头的导向作用，对混凝土管进行向前顶进，从而将前端的土体运出，将排水管道完成铺设。因此在顶管井设计时需考虑顶管管节长度、顶管机型长度、油缸推进长度、后靠背长度、吊装作业所需工作面等数据，确保顶管井尺寸满足顶管需求。
3.6注浆减阻措施
3.6.1、润滑泥浆材料主要采用纳基膨润土、纯碱，CMC。
3.6.2、注浆孔布置
每节混凝土管布置6只注浆孔。 每隔20米安装一个隔膜式耐震压力表（测压范围：0～0.4mpa），可观察管外触变泥浆的压力，以便随时调整。
远东7~远东8#井顶管覆土为10m，注浆压力设定比管顶土压力略大0.02Mpa左右，即控制在0.07Mpa。
3.6.3、注浆原则
注浆原则是注浆时必须保持"先压后顶、随顶随压、及时补浆"，即机尾同步压浆：
主要是为了形成良好的原始浆套，对间隙进行合理的填充，然后沿着洞口或者是沿线进行补浆，针对管道不直导致的浆套缺损，则是要进行适当的补充，并且要考虑到实际减磨，若是实际减磨超过一定的限度，通常考量的标准是f=2.5KN/m2，这样就要对泥浆的成分进行适当的调整，然后在材料中，可以加入一定特定材料，让润滑效果更加出色。比如聚丙烯胺高分子材料。
3.6.4、泥浆置换与注浆孔的封堵
当顶进段施工后，需要做好泥浆的置换工作，对于已经形成的泥浆套，要进行浆液置换，并进行固化。置换浆液为水泥浆。压浆体凝结后（一般为24小时）对空口进行封堵和采取与管道内壁相同的防腐措施。封堵采用螺栓封堵方式，预留注浆孔内螺纹已在管道制作时预留并与管道外壁相同的防腐措施。
3.7 顶管管道纠偏
用勤测微纠原则进行精心施工，避免穿越段纠偏量过大而引起穿越段地面较大沉降。
勤测微纠：通常情况下，顶进不超过一米的距离后，这个时候就要对工具头轴线以及标高情况展开测量，确定其中没有数据的变差，要及时通知纠偏人员，及时对工具头进行纠偏，让轴线以及标高达到设计的范畴，结合工具头出现的偏差情况，纠偏人员会将偏差出具，输入到计算机系统中，借助计算机系统的分析，纠偏程序就会列出纠偏力的情况，然后对工具头展开纠偏操作。
角度纠偏：要注意对纠偏角度的控制，纠偏角度一定要小，10-20度是比较合适的纠偏角度。
纠偏操作需要注意避免大起大落。若是发现了某个部位，出现了非常大的偏差问题，进行纠偏就是要非常质疑，需要让管道回到设计的轴线上来，保持合适的曲率半径，这是在纠偏中需要做到的，但是也要避免管道出现非常严重的弯曲应力，必要的时候，可以采用方法，对工具头展开纠正，然后继续进行顶进施工。
4、顶管技术施工要点
4.1线路规划
因为在顶管技术的实际作业中，采用的顶进方法要进行挖掘方式，因此需要做好对地下水位的控制，地下水位需要控制在管道一米距离左右，这样可以防止各类物质以及水进入到管道内，让管道出现堵塞的问题。在顶管技术的顶进作业中，需要作业人员对所需要的各类材料以及设备进行严格的检查，在顶进作业的实际开展之前，需要将顶铁安装好。在进行滚动的时候，要保证活塞处于合理的距离，结束运转之后要将顶泵及时关闭，结束前进。这样可以看出，在顶管技术的整个作业中，顶进是非常核心的一个环节，其中线路的规划则是对顶管技术的开展有着决定性的作用，要保证顶管线路的合理规划，这样顶进施工才会更加顺利，顶管技术的优势才会发挥出来。
4.2出洞程序
在给排水施工中进出洞施工，都是顶管技术中非常关键的能力，在进行顶管穿墙的施工之后，就要借助挖掘机，完成拼接预处理。从而避免让工作井外有渗漏的质量问题出现。在出洞程度中，要注重对施工管理以及控制，保证质量控制的力度，管道可以实现正常的出洞，对于水渗漏的问题也是要进行严格的处理。另外是在顶管技术实际作业中，施工人员要具备一定的开拓创新精神，需要保持严谨的施工态度，依据技术标准执行出洞程序，要具备足够的责任意识，提升自身顶管技术水平以及综合素质，这样才能将出洞程序控制到合理的范畴，让顶管技术更好地开展。
4.3监测系统
很多时候在给排水施工中，与遇到周围道路复杂，建筑密集以及地下线路密布的情况，这样为了让顶管技术顺利开展施工，就需要足够科学和有效的监测系统，在顶管技术的实际施工中，这是非常关键的问题。监测系统可以实现对顶管技术作业的实时监督，可以随时操控观察在顶管技术施工中，是否有沉降问题以及裂缝的问题出现，若是出现质量的问题，就需要及时安排专门的人员，在施工现场进行整顿。另外是监测系统可以对顶管技术施工中使用的材料质量进行严格的控制，若是有材料质量的问题出现，就可以及时发现，并上报进行更换和调整，避免在顶管技术施工中出现材料和资源的浪费，用质量合格的材料，为顶管技术的施工质量提供基本的保障。对于顶管技术施工中各个环节，需要实时监测的系统，这需要一定的技术水平以及质量意识，并且要注重在顶管技术实际应用中，对技术标准的严格执行，要严格依据施工图纸，开展各类的技术操作。
结论：总之，以往在给排水施工中有诸多的问题存在，新时期需要提升技术水平，提升工程各方面的效益，顶管技术满足现实的需求，可以为广大施工企业提供良好的参考意见以及技术支持。
参考文献：
[1]潘驰海.衡水南水北调配套工程水厂以上输水管道工程的顶管施工措施探讨[J].绿色环保建材，2019(04):233+236.
[2]王志斌.顶管穿越铁路设计施工中的控制与管理--以给水管道穿越郑州至新郑机场城际铁路为例[J].智能建筑与智慧城市，2019(03):108-110.
论文作者:许重阳
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第11期
论文发表时间:2019/9/19
标签：顶管论文; 技术论文; 作业论文; 后背论文; 管道论文; 远东论文; 管井论文; 《中国西部科技》2019年第11期论文;