摘要：顶管施工技术应用范围广泛，在市政管道工程建设中采取顶管施工技术，无需影响地面构筑，无需地面开槽，直接通过顶管技术完成地下施工。基于此，本文阐述了市政管道工程建设中的顶管施工特征及其主要方式，对市政管道工程建设中的顶管施工及其进行了探讨分析。
关键词：市政管道工程建设；顶管施工；特征；方式；施工要点；控制
市政管道工程建设过程中，如果管道直径大于500mm时，同时在施工现场无法采用明沟开挖的形式进行管道敷设、管道敷设沿线无其他建筑基础，即可采用顶管施工技术。其是一项被广泛应用于市政管道施工的非开挖掘进式管道敷设技术，又称为非开挖管道敷设技术。为了充分发挥其作用，以下就市政管道工程建设中的顶管施工进行了探讨分析。
一、市政管道工程建设中的顶管施工特征分析
市政管道工程建设中的顶管施工特征主要表现为：（1）顶管施工不会因地下施工的扰动而损坏建筑物的根基或影响居民的正常生活。由于城市的管道铺设常常要在公路、铁路、河流以及地下构筑物中穿行，时常会扰动地下已有的管线和设施，但采用顶管技术以后，这个问题得到了有效的解决。顶管施工时，管道可以以曲线前行的方式在地下穿行，它能主动绕开地下已有的管线或障碍物。（2）顶管施工不受恶劣气候的影响。顶管施工是在地下所建的工作井中有序进行的，这就避免了外界雨雪霜冻等恶劣天气条件对施工可能造成的不利影响，施工不会因天气因素而被迫停工。（3）安全、高效、综合造价低。随着城市规模的不断扩大，人们对生活的要求越来越高，许多处于城市中心位置的老城区普遍存在着管道老化、基础设施不够完善等问题，迫切需要进行市政管道工程改造，而且这部分改造项目在当前的市政工程项目中占有很大的比重。并且在城市中心区域或者人流量多的街区进行管道施工时，具有“非开挖”等施工优点的顶管铺设技术就成为市政工程施工企业的首选。
二、市政管道工程建设中的顶管施工方式分析
常用的市政管道工程建设中的顶管施工方式主要：开放型和密封型。其中顶管施工密封型的应用最为广泛，并可分为顶管泥水式推进法、顶管土压式推进法和顶管泥浓式推进法。具体方式为：（1）土压式推进法。该方法主要是采用向工作间的切削仓内注入一定比例的混合材料，使其充满整个泥仓的方法来平衡正面土压力和地下水压力；施工推进中并不需要泥浆泵等输送混合材料的设备，整套施工推进机器造价低廉；不需要对泥浆进行处理，整体推进顶管施工的成本较低。土压式推进工法选用的顶管掘进机一般为单刀或多刀盘土压平衡掘进机。土压式推进工法适用的施工管径一般在φ1000～3000毫米之间。（2）泥水式推进法。通过使用刀盘掘进机并用科学设计的顶速来平衡正面土压力，调节循环水压力用以平衡地下水压力。该工艺的施工特点：在顶管施工过程中施工不间断，施工速度较快，且不需要特别的改良地基或降水处理，地表沉降小。（3）泥浓式推进法。该工艺采用二次注浆处理，不仅能在很大程度上消减与地层间的摩擦阻力，还能顺利排出粒径为顶管直径1/3的砾石等废弃物，保证顶管施工的顺利进行，较适用于城市给排水管长距离顶管推进施工。该顶管推进方法在顶管施工过程中，将地下的土、砾石等废弃物分成两部分通过不同的方式输送至地表后再外运处理。该工艺除岩石外所有土质条件均可适用。顶管施工工艺流程为：挖掘工作坑，制作顶管的混凝土管、组装混凝土管、油泵顶进、出泥、管道贯通、拆工具管、砌检查井、回填。
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三、市政管道工程建设中的顶管施工要点及其控制分析
本文以市政管道工程中的长距离顶管施工为例进行分析
1、工程概况。某市水厂的引水管道需要穿越当地的一条河，在工程设计中决定采用钢管顶管，穿河顶管的顶进长度为642 m，管道覆土厚度为4 m～21.9 m。河宽为77 m，最大深度为5 m，地下水水位和地表的距离为2 m～3 m。顶管穿越的土层主要为黏土土质，包括少量砂姜石。
2、顶管施工要点分析。（1）管道掘进采用泥水平衡掘进机进行施工，在含有砂浆石的地段，需要在掘进机的刀盘上安装特制的贝壳刀，同时选择材质强度较高的合金刀具安装在刀盘上。在顶进出土的过程中，将泥水直接输送到管道外的泥浆场。（2）为了保证顶进施工方向的精确性，采用高功率的激光经纬仪为管道顶进进行导向。同时，在顶进前和顶进过程中，使用风管对管道内进行强制抽排通风，保证管道内部空气清洁，提升测量的通视效果，提高测量精度。此外，在整个顶进过程中，技术人员要不断对顶管轴线和高程进行核对，保证顶进施工的精确度。（3）由于顶管需要穿过河流，因此如果在施工中控制不当很可能会对河道和河堤产生破坏，引发塌方现象。为了避免此类问题的发生，必须采取一定的防范措施：其一，在顶进施工前结合覆土深度和地下水压力对每段距离的进水压力和泥仓土压力值进行计算，据此对掘进机的参数进行合理设置。其二，将掘进机的和钢管的外径控制在2 cm以内，同步开展注浆。其三，在顶进施工完成后要及时利用水泥浆液对触变浆液进行置换，提高周边土体的稳定性。（4）中继间的使用。结合摩擦力计算结果来看，达到了12 000 kN，已经超过了工作井的最大承受力6500 kN，对此，在管道100 m和300 m的位置分别设置了中继间。
3、顶管施工控制分析。（1）合理选择排土方式。排土方式选择的合理性会对长距离顶管施工的效率以及管道顶进推力的大小造成影响，因此在施工开始前，施工人员要结合现场土质情况和顶管管径对掘进方式进行合理选择，在此基础上确定与之相适应的排土方式。例如，顶管的管径较小，则可以选择泥水平衡掘进方式，据此选择泥水输送的排土方式。（2）严格控制测量精度。在长距离顶管施工中，测量工作十分重要，其直接影响着管道顶进施工方向的精确性。因此工程人员必须采用接力测量的方式保证测量工作的持续性，实现对管道顶进方向的动态控制，使管道轴线和标高都处于标准的范围内，以此保证顶进管道的精度。
（3）加强管道周边土体坍塌现象的控制。工程采用顶管掘进机进行施工，由于其比顶进管道稍大，因此在顶进施工中，必须采取一定的防控措施避免管道外壁土体出现坍塌。尤其需要注意掘进面土体平衡的控制，因为一旦出现平衡失控，很容易引发地面隆起或是塌陷问题，对施工作业的正常推进造成影响。为了避免以上问题，可以采取以下措施：首先，及时进行同步注浆和管道后续跟进补浆，对管道外壁空隙进行填充。其次对泥土仓内的各项参数进行精确的计算和控制，同时保证出土量和管道进尺量的平衡。（4）做好触变泥浆减阻工作。在长距离顶管施工中，针对其中存在的各类影响因素，必须采取有效的措施对它们进行控制，最大程度地降低或是消除其对施工作业带来的不利影响。例如，针对顶管管壁四周产生的摩擦力，可以在管道外壁注入触变泥浆形成厚度合理的泥浆套，使管道包裹在泥浆套内，这样可以有效地降低管道顶进过程中受到的摩擦阻力。
结束语
综上所述，管道工程是市政基础设施建设中的重要内容，合理应用顶管施工技术，可以提高项目工程的经济效益和社会效益，并且从根本上改变了城市管网工程乱开乱挖现象，因此对市政管道工程建设中的顶管施工进行分析具有重要意义。
参考文献：
[1]林敏.市政给排水施工中顶管施工技术应用分析[J].江西建材，2017
[2]于彪.顶管施工技术在市政给排水工程中的运用研究[J].绿色环保建材，2018
[3]刘晓.长距离顶管施工技术在市政给排水施工中的应用分析[J].科技创新导报，2017
论文作者:蔡良
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第28期
论文发表时间:2019/8/23
标签：顶管论文; 管道论文; 市政论文; 管道工程论文; 泥水论文; 建设中论文; 方式论文; 《建筑细部》2018年第28期论文;