中铁上海工程局集团市政工程有限公司 上海市 200331
摘要：现阶段，我国的经济发展的十分的迅速，市政工程建设也越来越完善。随着我国经济的高速发展，雨污系统建设的严重滞后，各大城市水污染问题日益严重，在习近平总书记提出的“绿水青山就是金山银山”的号召下，水环境综合治理已经成为我国今后发展的必然趋势。水环境综合整治工程作为市政工程的一类，包含了市政工程的所有特点，地质条件复杂、地面交通繁重，传统施工方法受限，非传统、非常规的施工方法将在特殊条件下加以运用实践。一些施工由于交通繁重、填石地质等因素，以往传统明挖或机械顶管施工无法同时满足施工要求和适应周边环境，为了避免阻断交通，同时适应填石层特殊地质，人工顶管施工可满足施工期间车辆的正常行驶，又可以适用于孤石、填石等特殊地质条件，即克服了机械顶管遇石层无法施工的缺点，又避免了明挖施工对交通的影响。
关键词：特殊地质条件；人工顶管；施工
引言
目前顶管工艺中敞开式、手掘式工具管施工最为普遍,因为施工人员可以直接进入工作面挖掘,随时可以观察土层与工作面的状态是否稳定,遇到障碍物,偏差情况时可以及时采取应变措施,妥善处理,同时造价低廉,又便于操作。其缺点也是显见的,工作效率较低,地下水位需降低至管底以下方可进行。顶管工程施工前必须对管道沿线实地勘察,了解地质情况,地上及地下建筑物、构筑物以及给排水、燃气、电力、通讯等设施的分布状况,以便制定适合本地施工的顶管施工工艺,并需进行沿程顶力计算,以便确定千斤顶规格、型号,以及顶进靠背的结构强度设计并要考察地下水的分布状况,考虑是否要防范地下水。工具管是顶管工艺的关键机具,一般具有以下功能:掘进、防止塌方、出土和导向等,对于人工手掘式顶管工艺,常用简易工具管,其构造简单,适合掘进,纠偏简单,造价低廉,制作方便。
1、特殊地质条件下人工顶管施工的重要性
随着居民生活质量的不断提升，城市污水排放量也随之增长，建设和优化地下排污管道线路，合理地处理污水对整个城市的环境和发展有着巨大作用。以涑河河道整治工程为例，如果采取以往的开槽埋管的传统方式，尤其在城区交通繁忙地段，道路、植被、护栏、浅层埋设的管道、电缆等都使其成为工程开挖实施的困难因素，也很难完成本工程的施工建设。为了避免以上因素干扰，应选取更为合适的顶管施工工艺，可做到不挖槽就可以敷设地下排污管线，对地表干扰小、环境破坏力小、干扰交通少、泥尘污染小的特点。
2、人工顶管的关键环节
2.1顶力分析及千斤顶选择
为了更经济、更快速、一次性完成人工顶管施工，施工前综合考虑人工顶管所穿越的地质条件和环境因素，分析人工顶管受力特性（人工顶管主要包含管口正面阻力和管道外壁的摩擦阻力），选择最佳的千斤顶型号和截污管材质，避免施工中顶力不足或管材破坏，避免施工风险。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过对人工顶管正面阻力及管壁摩擦阻力的分析，在通常情况下，总顶力由两部分组成：顶进正面阻力和管周摩擦阻力，即F=PA+Pf[1]。例如，某工程人工顶管在最不利地质条件下产生的总阻力为F=1980kN，为了防止地质变化的不确定因素，人工顶管工程采用2个200t的千斤顶，上下对称分布，额定最大顶力合计4000kN，千斤顶顶力实际利用率估算为70%，即最大顶力为2800kN，根据计算总阻力=1980kN<顶力=2800kN，满足要求。顶管主站拟配备2台2000kN油压千斤顶，按左右对称布置。
3.2高程测量
高程测量一般使用水准仪,轴线测量采用全站仪,转动测量采用重球。目前顶管施工中一般采用激光经纬仪,测量方便、准确。测量发现顶进偏差时应及时纠正,纠偏必须在顶进过程中,不能停顿时纠偏,在顶进过程中纠偏,应将某一偏差角度分为几次纠正,以减小顶进阻力,这对保证顶管质量和防止顶力陡增都有重要作用。一般纠偏常采用超挖土量的方法来达到纠偏的目的,此法适用于粘土及砂土中,纠正范围100mm～200mm,当偏差大于200mm时可用圆木或方木顶在管子偏离中心一侧的管壁上,另一端装在有钢板的木板的最前侧土壤上,与架稳固后,利用千斤顶施力,使管子得到纠正。测量发现管道中轴线标高有偏差时,应及时分析产生偏差的原因及继续偏差的趋势,以及控制偏差可能发生的量。掌握时机进行纠偏,偏差往往存在一定“惰性”即不在意小偏差时,随着顶力的不断增加,偏差会越来越大,给纠正工作带来较大困难。只要做到“勤顶、勤挖、勤测、勤纠”发现偏差马上纠正,一般都能控制在允许偏差的范围内。
3.3水位线及填石处理
在施工过程中，避免盲目、野蛮施工，严格按照施工方案实施。人工顶管施工过程中，为了防止石头掉落，管段掘进前将管前端刃口部分切入石层中，然后自上而下分层开挖，严禁自下而上开挖，以防止正面塌方，危及施工人员安全及路面下陷，严格控制作业人员的作业时间，由于施工空间狭小，该工程采用多班组轮流间歇施工，每间隔1h必须轮换1个班组，人工作业时必须时刻保证作业人员与外界的信息沟通，实时关注作业人员的身体状况，如有突发情况，应立即撤出施工作业人员。由于该工程施工段地质水位线较高，为了防止施工期间，管道出现涌水，为了保证作业人员的生命安全，避免地下水渗漏造成地面沉降，施工前，设置降水井，降低地下水位线，使地下水位线降至基底以下0.5～1.0m。同时开挖工作坑时，应设置好排水、降水系统。工作井采用机械开挖，需按设计做好安全防护，确保线路安全。挖石顶进过程中，如果石头粒径太大，人工在管内无法凿除处理，必须采用小型凿岩机破除管内石头，然后继续顶进施工。挖石时，根据不同的地层必须采用适宜的开挖方式。在顶管切入土体后，应严格控制其水平偏差不大于5mm，其高程应为设定标高加上抛高数，其数值可根据土质情况、管径大小、人工顶管自重力以及顶进坡度等因素确定，以抵消人工顶管到达接收坑后的“磕头”而引起误差。当出现“磕头”现象时应迅速调整，必要时应拉回后重新顶进，但必须抓紧时间迅速完成，以减少对正面土体的扰动。人工顶管开始顶进5～10m的范围内，允许偏差应为：轴线位置3mm，高程0～+3mm。当超过允许偏差时，应采取措施纠正。在软土层中顶进混凝土管时，为防止管节飘移，可将前3～5节管与人工顶管联成一体。并严格按照勤挖，勤顶，勤测的原则，挖1次顶进1次测1次，挖掘弃土由人力运到工作井内吊卸弃置。因客观因素暂停作业时，应将顶管切入石层中，使管前端内充满一定的土塞长度。
3.4顶管纠偏
纠偏是指顶管偏离设计轴线后，利用顶管制纠偏机构或其它措施改变管端的方向，减少轴线偏差的方法。当测量结果超出允许范围外，就要进行纠偏，顶管纠偏是逐步进行的，形成误差后不可立即将已顶好的管子校正到位，应缓慢慢进行，使管子复位，不能猛、硬纠调，以防产生相反的结果。纠偏采用人工与顶管联合应用的方法进行。由于第1节管要承受纠偏较大的不均匀反复应力，故第1段管质量一定要好，同时为保证纠偏较大的灵敏度，第1段管长度不宜过长。顶进中发现管位偏差10mm左右，即应进行校正。1）纠偏应在顶进过程中纠偏，边顶进边纠偏。2）纠偏应用小角度来逐渐进行，不能急拐或突升突降。每纠偏均要仔细记录过程纠偏值。
3.5泥浆置换
顶管施工完成后，由管线线路范围内的管道及其周围土体内进行注浆加固处理，必须由管内通过注浆孔向管与土体空隙内注射水泥浆置换出管内存留的膨胀土和水的混合物，使得可以充填其间的空隙，且可使管外壁土体密实固结，从而可以避免出现顶管施工造成的地面沉降问题。工程所采用的注浆的水泥为42.5号普通硅酸盐水泥，浆液水灰比1∶1，注浆压力控制在0～0.3MPa内，然后根据实际注浆时压力稍微有所调整。需要注浆的设备为注浆泵、搅拌机、注浆管等。注浆完成时，及时采用与注浆孔配套的螺丝堵封堵，防止注浆浆液的外流；冲洗管道内部并且把废水处理好，保持管道内部清洁干净。
结语
通过工程实际运用，得出以下几条人工顶管法利于截污管道施工的结论：①人工顶管施工法适用于交通繁华、地标干扰因素比较多的地带，减少了地上因素的干扰及阻断交通的困扰。②建立工作井和接收井，在井内进行顶管的施工，适用于地层深中距离地层顶管，工艺流程简单、操作方便、降低施工成本、经济效益好，是一种比较好的截污管道施工选择的方案。③施工过程中保证了质量和安全，减少了泥尘、杂土等对环境的污染，响应了政府部门的绿色、文明施工。
参考文献
［1］涂兆林.我国城市污水处理现状与发展对策［J］.市政技术，2017（11）.
［2］郑衡.顶管法地下管道安装在木湖工程中的运用［J］.广东水利水电，2016（14）.
［3］刘锦荣.顶管施工技术［J］.甘肃水利水电技术，2017（05）.
［4］李日辰.地下管道低级的注浆加固［J］.山西建筑，2015（04）.
论文作者:脱伟伟
论文发表刊物:《中国住宅设施》2018年2月上第3期
论文发表时间:2018/10/22
标签：顶管论文; 偏差论文; 地质论文; 作业论文; 管道论文; 阻力论文; 注浆论文; 《中国住宅设施》2018年2月上第3期论文;