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摘要：在当今社会城市化飞速发展的过程中，城市基础建设日趋完善，作为城市基础建设之一的城市排水系统为城市的持续运行提供保证。市政给排水是城市排水系统最为重要的部分之一，其作用也在城市排水系统中举重若轻。市政给排水是城市运行、居民生活的基础之一。在科技日新月异的现在，市政给排水系统也在飞速发展，技术与设备都在不断更新，为城市的发展运行始终提供坚实有力的支持与保证，在这些创新改善的技术中，市政给排水中的顶管施工技术是非常具有代表性的，因此我们在本文中将对市政给排水中的顶管施工技术进行详细的分析：
关键词：市政给排水工程；顶管施工；技术分析
由于当代城市化的发展，传统的施工模式已经无法再适用于今天的新城市，因此对于施工技术上的创新已经成为必然的趋势，而作为城市化建设基础的市政给排水系统，因为其遍布整个城市，犹如城市的“动脉”，因此免不了时常施工维护，或者搭建新管道，如果按照传统的施工模式，需要将施工点进行大面积开挖，不但工程量浩大，而且由于城市地下埋藏有很多电缆、水管和光纤等，容易被施工挖断，造成无法估计的损失。而市政给排水中的顶管施工技术则极大地弥补了这些不足，它的优点包括有：施工范围较小，对周围交通，人员影响较小；施工速度快，效率高；顶管施工工程噪音小于传统施工噪音；而且基本在任何环境下都能施工，克服了地质条件、天气条件等因素的影响，可以有效提高施工效率和施工质量。
1.首先比较顶管施工和开槽埋管施工的优劣点
以上只是大致列举出了顶管施工的优点，接下来我们将进一步详细对比顶管施工与传统开槽埋管的优劣点。开槽埋管施工的劣势相较于顶管施工较为明显：（1）经济性。开槽埋管施工，施工面积大于顶管施工，施工难度高于顶管施工，施工成本多于顶管施工。其次当管道施工完毕后，需要回填，回填需要达到相应的标准，需要考虑密实度、并且铺设碎石、还要浇筑钢筋混凝土等，这样一来二去，在施工量上升的同时，相应的，施工周期以及施工预算都会大幅度上升，因此开槽埋管施工无论在哪个方面来说都是不划算的。（2）环境因素。首先某些地方的土质可能不适合大面积开挖，尤其是土质较硬的地方，这样的土质在施工中对施工队带来的挑战是巨大的，消耗时间不说，同时也会增加设备的损耗，人力的过度消耗，在不知不觉中增加施工预算。在有些可能会有地下水的区域，需要提前设置排水沟，用来使水排出，方便施工（3）实际作业的可行性。对于实际作业来说，开槽埋管施工所遇到的现场不确定因素更多，有些因素可能无法一时解决，从而导致施工进程的终止。
顶管施工首先是封闭环境施工的，同时也不需要考虑可能会有的土质、地下水等因素的影响。同时施工周围不需要围栏这些，极大地减少对交通的影响。施工优点也有很多，比如施工所需时间短、施工所需预算少等。
2.市政给排水顶管施工技术原理剖析
市政给排水顶管施工技术原理：工作管装置或顶管掘进机装置需要依靠主顶油缸装置和中继间装置提供的顶推力作为动力，从工作坑推进来进行相关的工作。工作坑中一般放置在工作管装置和顶管掘进机的工作管道，当工作管装置和顶管掘进机装置穿过层层土层后进入接受坑后，需要将其吊起以方便工作。
3.市政给排水顶管施工技术的工程顺序
3.1顶管施工前的准备工作
无论任何一个工程，在施工前做好相应的准备工作都是非常必要的，充分的准备工作会使得工程的进展变得更加顺利，顶管施工亦是如此。
在顶管施工前，我们首先要做的准备工作有：实地勘察，设计并完善施工方案，选择符合要求且经济预算合理的顶管，对于顶管的选择，考虑因素是多方面的，比如顶管的材质一定要适应施工区域的土质条件，还要能承受住一定的压力。当然最主要的就是顶管的直径和顶管的长度，这些在施工项目的方案中都应该是注明的，顶管直径的决定因素包括有：顶管所承受的压力、工程项目中的墙壁厚度等。顶管长度也有一定的要求，过长的顶管会导致施工难度增加，并且对施工人员的专业素养要求也高，而且管道日后维修保养都会比较困难。当顶管长度没有达到预期的长度时，施工的工作量会相应地增加，从而引发一系列问题。只有选择合适的较长顶管才会避免上述问题，同时，对于顶管的材料要选择符合要求的，不能随便采用，要根据具体的土壤环境等来选择。因此在施工前需要对施工环境进行调查、研究，根据具体的环境选择具体的方案，这样才会保质保量地完成相应的施工。除了上述方面外，为了施工的高效，需要采用合适的机械，同时在机械运行期间做好相关的保养和正确使用，这就需要有专业的人员来进行上述操作。安全大于天，对于施工来说，最应该首先考虑的就是人员的安全。除了保证施工机械和施工环境的正常外，同时也需要施工人员有相应的安全知识素养和安全意识，因为顶管机在进出洞口时常常会出现泥土松动流失等问题，对于人员安全也有一定影响，所以在施工时需要考虑好解决相关问题的方案和计划。
3.2工作坑
工作坑是由工作井和接收井组合而成。工作坑的整体结构是用钢筋混凝土结构修筑，除了安全系数高，其耐腐蚀性也是比较高的。当然还有WMS工井法和钢板桩井法等，但是一般不常采用，所以在这里不详细介绍。而工作坑的形状一般有圆形、方形和腰鼓型，这种不是随便采用的，一般是需要依据施工地点的情况和土质等因素来确定的。为了安全起见，工作坑需要设置预留洞口，以防主洞口由于某些不可抗力因素而关闭，这个预留洞口一般设置在沿着顶管路线的前顶方向。
3.3顶管施工的主要设备
顶管施工的主体设备大致有：主顶设备、后靠背和顶铁、起重设备、基坑导轨、注浆设备等。顶管机是用来进行矫正管道在正常轨道行进方向并且将渣土取出，因此，顶管机的选用主要由施工地点的土质所决定，主顶设备是同顶管机行进方向一致的机械设备，它通常被安装在工作坑上部。顶管机和主顶设备之间是相互作用的关系，主要原理是在顶管机和主顶设备之间设置相应的管材，这样的话，主顶设备在工作时所产生的反作用力会均匀作用到工作坑壁上，顶铁是位于主顶设备和顶管材料之间的设备之一，主要分为两种：U型顶铁和环型顶铁，顶铁主要功能是：会将产生的顶推力分散均匀作用于管材，这样做的好处是保护管材并且能够将作用于主顶设备的作用力进行拓展延伸。顶管管材由于很重，一般采用相关的机械设备来安置在工作坑中。而注浆设备必须选用适合的，不能随意选用，注浆机会制造出能够保护管材、降低顶进机阻力的泥浆套。当然，除了上述主要设备，还有各种设备，比如：测量系统、洞内通风、和照明设备。
4.顶管施工的控制技术
顶管施工是一项工程技术，有着相应的组成部分，每一部分都是必不可少的存在，一般来说顶管施工的控制技术分为五部分：选择管道、计算顶力、工作坑施工、顶管的进出洞和注浆。
4.1 选择管道
一般来说，管道的主要选择有：复合管、钢管和钢筋混凝土管等。这三种管道并不是随便选择，而是要根据实际的情况来判断，在判断选择哪种管道的同时，还需要考虑接口类型和连接强度。钢筋混凝土管是应用最为普遍的，选择钢混凝土管的主要原因是：管道需要抵制住比较大的作用力，而且钢筋混凝土的材质耐腐蚀，能够耐住居民生活废水等的腐蚀而不漏水，是很好的选择。管道的选择除了考虑材质外，还需要考虑顶管的相关长度，因为不同的施工场所管道线路并非只是笔直，有些是弯曲的，所以顶管的长度受到限制，需要选择合适的长度。此外选择管道的原因还有施工的成本、土壤中各种化学物质的侵蚀以及施工的工作坑的高度。
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4.2 顶力的控制计算
顶进设备的顶力需要各种设备来提供，比如顶铁、油缸、千斤顶和油泵，所以对于顶力的控制需要进行相关的计算，因为顶力过大会导致管道工作坑可能承受不住而破裂，导致施工失败。如果顶力太小的话，会达不到理想中的效果。所以在需要数学的算法，算出顶力大小需要考虑的条件有：（1）管道的材质和管道相应直径的影响。因为在实际施工中，管道直径取决于顶力的大小，二者之间成正比，一方变大，另一方变大，大的顶力可以无视相关的阻力，能够加快施工速度。当然，如果计算不好，导致定力过大，将会导致顶管破裂，如果顶力过小，会导致无法克服阻力，导致施工受阻。因此，我们应当根据现实的需要考虑的因素来计算并且控制顶力。（2）管线有偏差会导致的后果。在顶管施工时，由于某些管线并不是那么笔直，所以在施工前需要对管线进行相关的修正。同时由于管道在线路的某一段所受的压力也并不均衡，所以施工前也需要注意。当然在修正管线时需要把握相关的精度，修正过小没有效果。修正过度会导致施工效率为负。同时还得需要另外的工作量来弥补这个过错。让施工工作量量和施工时间都会增加，同时也增加了施工成本。
4.3 对工作井的施工控制。
工作井施工主要包括有装配式和现浇式。工作井是进行顶管施工的基本设施，无论是哪个工程，有充分的前期准备是保证施工进度与施工质量的先决条件。因此工作井必须要建造结实可靠，同时我们可以在工作井外壁设置水泥搅拌桩或者相关的支撑物体，这样可以使工作井支撑推力和后推力的能力增强。同时，工作井也需要设置得宽敞些，为相关的工作做好铺垫。
4.4 顶管出洞
顶管出洞是顶管施工技术的核心环境，同时也是操作难度最大的一个环节，因为在这个过程中有可能因为小小的一点管线偏移就导致整个顶管施工失败，因此，如果管线有些许的偏移，我们需要将管线用相应的工具管调零。除此之外，还需要防止下跌的风险，因此我们也需要在工具管工作前设置初始角，在工具管下加相关支撑的方法等。
4.5 注浆减阻
注浆减阻的意思是用注浆来填充管道与土壤间的空隙，形成能够减阻的泥浆保护套。顶管施工的过程中可能会导致部分土地的沉降，如果是在建筑、铁路、公路等下面施工的话，如果不采取措施进行防沉降的话，可能会导致建筑的塌陷，道路的断裂等，因此防止地面的沉降是必须的，而注浆可以使得顶管施工周围的土质变得结实，不会让土地发生沉降。同时，在进行注浆减阻过程的开始，需要对顶管机头的下部进行压浆操作，同时也需要在中续间和混凝土管道之间进行补浆。
4.6顶管施工中顶进阶段的测量技术应用
在顶进阶段进行测量与放线：一般来说，市政给排水管道的线路中心线与高程桩的控制点会由相关的建设单位所提供，顶管工作坑需要在两侧去设置和管件线路一致的中线桩，这样可以保证其相关的交流。同时设置在顶管工作坑的水准点需要两三个，因为其一般都会存在相应的误差，所以要进行核对，其误差范围应当保持在5mm以内，测量与纠偏顶进管件：对于市政给排水管道顶管施工而言，为保证管道到位，技术的先进与否就显得至关重要，在顶进工作开展到第一节管件时，对相应的偏差进行初步校正，在三十公分内进行一次测量，当到达土层后，在三百公分内再进行一次测量，然后看其是否存在相应的误差，如果存在，可采用以下两种方法进行纠正，（1）顶木法，这种一般在超挖纠偏法作用很小时使用，偏差范围要控制在 2cm 内可行，一般措施是在管道偏向的另一端顶进木头，和超挖纠偏法相互配合，解决相应的问题。（2）千斤顶纠正法，这种方法是将千斤顶变成木头，具体原理和顶木纠偏相同，采用千斤顶来将管道用强力纠正到正确的方向。在顶管施工中，一般测量和纠正相关的错误的仪器主要是激光水准仪与全站仪。
4.7顶管施工注意事项
在市政给排水顶管施工中。需要注意下面几个方面。首先，在施工前需要了解相关施工区域的土质情况，如果是较为松软的土质，则需要进行相应的加固措施进行处理。另外就是需要注意的重中之重就是施工人员的安全问题，要严格按照相应的安全施工规范来，同时企业对施工人员一定要定期进行相关的安全教育。最后就是需要注意控制好顶管的推力。以上就是需要重视的施工注意事项。
5.顶管技术在市政给排水施工控制重点
5.1 规划好合适的顶进路线
在进行顶管顶进工作之前，需要制定出相应的合适的顶进方向路线。在后续的环节中，我们可以采用相应的千斤顶等成套设备来检查测量顶进的线路是否符合设计环节设计的线路。这个环节需要多次进行测量，以保证轴线方向与当初设计方向的一致。如果轴线设计不合理，或者说在后续施工过程中出现了偏差，会影响到整个顶管施工的进程甚至包括质量，这是非常严重的。
5.2 管道材质的选择
在一般市政给排水工程中，所采用的管道有钢筋混凝土管道、塑料管道等，在我国，采用钢筋混凝土管道居多，同时对管道的直径也有硬性要求：直径大于五十厘米，管道长短的选择同线路的情况有关，一般来说，短距离，或者是弯曲线路采用短管；如果是远距离并且且线路较直采用较长管。到底选用哪个需要靠现实的情况来决断。一般情况下，如果可以，尽量使用较长管，因为这样顶管施工的效率高，同时质量也高。
5.3 控制出洞程序和设置相应的监测系统
出洞程序作为顶管施工中最为关键的一环，是保证顶管施工能否正常进行的关键所在。一般情况下，当顶管进行穿进工作时，为了避免渗水现象，避免不必要的麻烦，需要利用挖掘机进行相应的拼接处理，只有严格规范和控制出洞程序，管道的进出才不会受阻。这就需要各单位完善相关规章制度，丰富相关施工人员的知识技能。上述说过，在某些情况下，顶管施工可能会导致地表出现沉浮现象，影响建筑和道路安全。因此在这种情况下，我们必须完善相应的监测系统，做好相应的监测工作，目的就是为了避免在施工过程中或者施工后出现地面沉浮现象。使得施工质量达到标准，同时也会提升顶管施工的整体施工质量。
6.结束语
综上所述，对于市政给排水工程而言，选择先进的适当的方法要比一味的堆人工、堆预算、堆时间好，因为当今社会是一个高速化发展的社会，无论在各行各业都追求高效率的工作，以追求社会经济与社会发展的效益最大化。同时在人类社会发展到今天的过程中，高效简洁的方式方法一直都是人类发展进步推动机。对于市政给排水工程来说，顶管施工技术就是市政给排水工程发展的推动机，当然不排除以后有其他更为先进的方法。然而，顶管施工技术并不是完全完美，很多因素都会对其产生或大或小的影响，为了减少这些影响，我们必须要严格管控顶管施工相应的规章制度，不能流于书面，而应当做到实际，这样做才会使得市政给排水工程保质保量，为社会的稳定运行和发展提供切实保障。保障了广大社会人民群众的基本权益。而顶管施工相关的工程人员，必须是能够全面了解现场顶管施工的难易度，并且熟知顶管施工相应的专业知识和专业技能，并且拥有一定经验，能够做到临危不惧，冷静迅速地处理发生的突发状况，同时不满足于现有的经验与知识，能够对顶管施工工艺进行改进，能够构建完整的工程技术体系，不断适应相关工艺仪器设备的发展，对现场顶管施工技术在市政给排水工程项目建设中的强化控制与管理产生积极的作用。总之，只有当市政给排水工程顶管施工达到完整实施，才能保证市政给排水工程的质量，才能让城市的正常运转得到保证。
参考文献
[1] 何锐广.给排水管道的顶管施工技术探讨 [J].中国科技博览，2011
[2] 李程.浅谈市政给排水工程中的顶管施工技术[J].现代物业（中旬刊），2018
[3] 任磊，于娟.顶管施工技术在市政给排水施工中的应用[J].住宅与房地产.2018
论文作者:尹一松
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年5期
论文发表时间:2019/7/10
标签：顶管论文; 管道论文; 给排水论文; 工作论文; 市政论文; 土质论文; 开槽论文; 《建筑学研究前沿》2019年5期论文;