摘要：在非开挖施工方法中顶管施工是最常见的施工方法之一，主要在城市道路施工中应用。本文首先概述了顶管施工的有关知识，其次介绍了城市雨污水管道顶管的施工工艺，然后分析了城市大型雨污水顶管施工安全的有效措施，最后提出城市大型雨污水顶管施工中的常见问题及处理措施，以供大家参考。
关键词：城市；大型雨污水；顶管；施工管理
最近几年来，随着我国现代化进程的不断加快，城市建设得到迅速发展，在城市给排水系统中，每个城市都改造了以往的排水系统，在市政基础设施建设中排水管道工程占据重要的地位。在城市大型雨污水管道建设中，为了保证已有道路是畅通无阻的和道路两边已有电力线、房屋等设施的安全性，雨污水干管应该采取顶进方法进行施工。并且施工单位必须要结合实际情况，重视城市大型雨污水顶管施工管理，只有这样才能提高城市大型雨污水施工质量。
一、顶管施工的相关知识
（一）定义
顶管施工是一种非开挖施工方式，也是一种少开挖或者不开挖的管道埋设施工技术。顶管施工方案就是在工作坑内部依赖顶进设备引起的顶力，努力克服管道和附近土壤之间的摩擦力，将管道根据预期设计的坡度顶进土里。而且将土方全部运走。只有在上一节管理顶入土层后，下一节管子才可以逐渐顶进。
（二）工作原理
顶管施工术是在盾构施工后而兴起的地下管道施工方式，其根本不需要将面层挖开，而且可以穿越各种类型的地下管线、公路、地下构筑物以及河川等等，顶管施工利用管道间中继间以及主顶油缸等多种推力，将掘进机或者工具管从工作井内部穿插过土层直至推进接收井内部，再将其吊起。同时应该在两个工作井之间埋设掘进机或者工具管，以此更好地实现非开挖辐射地下管道的施工方式。
（三）分类
一般来说，在顶管施工中常见的平衡理论有三种，第一种是土压平衡理论，第二种是泥水平衡理论，第三种是气压平衡理论。并且适应性是顶管施工最显著的特征。由于设计要求、施工条件以及地形情况是不同的，所以应该选择与其相适应的顶管施工方法，怎样准确的选择配套辅助设备和顶管机，对于顶管施工而言是至关重要的。
（四）发展现状
经过十几年的发展，我国很多实际工程中已经普遍应用顶管施工技术，而且始终保持着迅速发展的形势，不管是在施工工艺上还是在顶管设备上，都获得巨大的进步，在有些方面已经达到国际遥遥领先水平。伤害隧道股份有限公司在2001年在常州已经完成直径2米、长度2050米的钢筋水泥管顶管工程，这是当前我国最长的顶管工程。嘉兴市污水处理排海工程在2001年8月到12月，一次性顶进长度距离2050米的钢筋混凝土顶管，因为选择适合的顶管机具形式，有效解决轴线控制以及减阻泥浆采用等各种技术难题，只要5个月就能够顺利完成所有顶进的施工，从某种层面上来说创造了一项新的顶管施工记录。整个长度距离3600米、管径长度1.8米的钢管从23米到25米深的地下在2002年已经横穿黄河，在钢管直径、顶进长度、地质条件等多方面，在我国都是第一次。其中，距离最长的一段处于黄河主河床上，长度距离超过1260米，还要穿过厚度较大的黄河主河槽，不只是国内西气东输工程的主要工程，还是当今世界上地质条件复杂下制定大的钢管一次性顶进最长距离的顶管工程。上虞市污水处理工程在2001年，第一次在顶管中应用玻璃纤维夹砂管。无锡长江引水工程在2008年由中铁十局十公司使用国产设备直径距离2200毫米的钢管双管同一时间顶进2500米。以上几项工程项目都代表着国内顶管施工质量已经上升到一个全新的高度，接近国际水平。但是相对于欧美发达国家而言，比如：美国、英国以及法国等等，其施工技术和机械设备都是非常先进的，但我国仍旧存在很大的差异。
二、城市雨污水管道顶管的施工工艺
（一）顶管设备构成和安装
雨污水管道顶管设备，一般是由五个部分组成，分别是泥浆搅拌、压注系统、导轨、主顶油缸以及油缸支架。[1]以下详细叙述其每个组成部分。第一，泥浆搅拌和压注系统。这两个部分主要应用于将全部膨胀化或者搅拌成浆的膨胀闰土，输送到土壤和管壁之间所用的每个设备的总称。这个系统构建应该安装在主顶油缸附近。第二，导轨。上部导轨使用16号槽钢生产加工而成，下部导轨使用12号槽钢加工成支撑导轨，两排导轨之间的水平连接杆使用8号导轨，将两排导轨的支架连接在一起。第三，主顶油缸。在顶进中主顶油缸是关键装置之一，也是管节顶进的最大推动力，在油缸支架上安装主顶油缸，将其后端紧紧固定在后背，将其全部安装完后，使用输油管道将控制台、主顶泵站以及主顶油缸进行连接。第四，油缸支架。油缸支架主要作用于支撑以及固定主顶油缸。其主要是使用12号槽钢加工形成的。
（二）顶管设备的正确选用
选择合适的顶管设备有利于保证城市雨污水管道顶管施工正常进行，全方位确保施工质量达标。[2]顶管设备的主顶站选用顶力达到400吨，，最大形成1300毫米的两台机械设备构成，这样就让机械设备的最大顶力可以达到600吨。选择的纠偏千斤顶各台顶力应该是40吨，最大行程是110毫米，总共有8台相同型号的机械设备构成，而且将其安装在顶头的后面。液压装置是顶管设备的重要组成部分，其构成部件主要是液压控制箱、管道、液压元件以及液压总站。[3]为了可以在最大限度上降低顶管顶进中所产生的阻力，通常在施工现场顶进中采用水质量合格的泥浆，其膨胀土系统主要是由四个部分组成，分别是备用池、阀门、拌浆池以及储浆池。
（三）管道的接口和顶进
在完成设备调试后，实行管道顶进作业。采用吊车在导轨上放置管道，在顶进中采用机械设备使管机头完好无损的顶进土壤里，土体进到管道内部形成土体堵塞，当土体堵塞和要求相符合的时候，必须要及时停止顶进操作，然后在完成管道内部取土操作。通常，对于管道内部取土都使用人工挖取的方法，并且将土壤输送出来。取出管道前要求严格控制机头前端和取土操作是平齐的。[4]当土体堵塞排除工作完成后，再做好管道顶进操作，顶进蛇毒应控制在114米左右，之后再进行下一节管道的放置，根据顺序逐次进行管道顶进操作作业。接口的时候，管道采取“T”形接口。两个相邻关节使用“T”型钢套相连接，钢套材质选择16号锰钢，采用环氧富锌漆二镀。使用“T”型结构可以在一定程度上提升管道的总体性，降低管道内底相互之间的错口出现几率，而且将木楔塞进管壁和钢套环之间，各道顶进工序完成后将木楔挖出来，而且使用石棉水泥进行填充，在施工中应该始终保持管道之间接口是平顺的。
（四）顶进中的操作和控制
第一，顶管出洞前必须要做好所有设备调试的提前准备工作，出洞后每根顶管之间相隔距离是500毫米，实施一次性的测量操作，而且将顶头标高提升10毫米。[5]第二，为了避免管节出现偏移的情况，从第1节到第7节顶管都要使用拉杆进行连接。地上，顶进中根据少顶以及勤顶的基本原则做好施工操作。第四，钢套环橡胶圈防水支撑F型。无论是楔形橡胶圈外观还是断面组织，都必须要满足均匀、紧密的要求，不能出现裂缝、钢套环接口也不能拿出现显著的缺陷，而且应该保持钢板和肋部之间保持垂直状态。第五，使用厚度是20毫米的松木制作加工成的木垫环，在加工全过程中一直保持凹凸扣具有相对性，并且木垫环之间的缝隙要符合均匀性的基本要求。[6]第六，对橡胶圈进行安装前可以涂抹适量的黄油，以便于安装过程正常进行。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆若安装中发生扭转的现象，露在管道外面或者位移，应该要求将橡胶圈拔出来，而且进行第二次安装。[7]第七，整个顶管安装作业结束后采用配比是2:1的水泥浆转换成膨胀型润土浆，以此确保管道外围土体具有非常少的渗水量，而且有强大的支持。
三、城市大型雨污水顶管施工安全的有效措施
在顶管施工过程中，即便从最简单化的手掘式顶管施工而言，也要综合考虑其挖掘是否具备较强的稳定性，其主要包括两个方面的内容：一方面，工具管前挖掘面土体是否具有稳定性。另一方面，接收井和工作坑附近土体是否具有稳定性。在工程施工中只要发现有异常情况，可以及时采取适合的施工策略。[8]结合作业主要条件的危险性评估结果，城市雨污水顶管施工可以采取以下几种安全技术策略：使用超前地质探测法，避免流沙和塌方情况出现；合理设置稳定的排水系统，在第一时间将井下积水全部排走；增强工作井下空气检测，建立良好的井下通风条件。
（一）防突泥、突水
第一，在施工准确中应该做好工程地质、水文地质实地勘察工作，确定施工现场是否存在不良地质的情况，比如：突水、突泥等等，为制定科学的施工设计方案提供大量的技术数据信息。第二，在施工过程中，必须要避免泥浆从洞口或者上层的位置流失，对地下水压力的实时变化要认真观察，立即采用适宜的解决对策，确保挖掘面具有较强的稳定性。第四，地下水文降低到管底不超过0.5米的位置，以保证管道内部不是潮湿的，而且采取有效策略，一面顶管管道内流进其他的水源。[9]第五，在管道顶进停下时，应该采用避免管钱塌方的策略。
（二）防止中毒和窒息
首先，使用最新的检测技术，再加上机械通风策略。检测时应该使用最新的检测仪器设备，强制性通风，让有毒气体含量达到相关的安全标准后，才可以正式下井。特别是要注意在泥水中不会释放出很多硫化氢，一旦工人下井空气流量就会不断加大，从而导致井下毒气骤然升高。[10]因此，应该持续朝着井内进行强制通风，在施工作业中应该对其定期检测。其次，在下坡顶管施工中，必须要立即将管道内部所有积水排出来，严格控制管道内部的温度和湿度，进而提高管道内部的含氧量，不断改进工人的作业环境。最后，顶进长度超出50米的时候，不只是要施工间断，还要持续保持通风。
（三）防止触电
第一，施工用电线路要科学布置，负责用电塔接和用电维护的工人都必须要持证上岗。其二，不同类型的机械设备，应该将其分开施工以及熔断保险，禁止一个电闸上有多台机械设备。第三，用电设备要使用接地保护或者接零保护，对于移动式用电设备应该将保护装置安装在配电箱内部，根据相关规范要求架设照明线路，绝对不可使用一根地线和火线的方法，也不能采用保护接地线当做零线。[11]第四安排专门的人负责看管机械设备以及抽水泵等等，而且随时随地检查其实际运行情况和电器绝缘情况，只要找到安全隐患，就应该马上改正。并且抽水泵也禁止带电移位，使用防雨水将开关盒完全覆盖住做好绝缘保护。第五，配电装置的柜门位置都要标注内部电气系统接线图、具体用途以及名称等等，避免出现错误的操作。同时，配电装置也要根据其准确工作部位进行牢固的安装。配电装置都要配上专门的锁，而且专门的人进行关闭和启动。[12]第六，用电人员和电工在工作过程中，应该根据有关规定将防护用品以及绝缘用品穿戴好，采用专门的绝缘工具。
四、城市大型雨污水顶管施工中的常见问题及处理措施
（一）管道轴线的纠正
各节管道顶进结束后需要检测其中线，仔细查看和设计要求是否相符合，若出现较大的偏差，应该采取挖土方法将其校正。[13]一般来说，可以使用以下两种方式：其一，管道内挖土法。也就是在开挖面的一端保留适当土体，另外一端进行开挖。顶进的过程中，土体的正面阻力转移到保留土体的一端，此时管道就会向这端纠正。其二，管道外挖土法。首先，应该将管道内部的土壤全部挖出来，而且还要挖出一个刃口，管道外形成洞穴的形式。在这个洞穴的外源，一端在刃口的里边，另外一端在刃口的外边，顶进中管道沿着洞穴从上到下的方向不断向前移动。但是纠正时必须要注意，通常管道发生误差都有较强的惯性，只有在顶进一些距离后才可以准确反映出纠正的效果。因此，在纠正的过程中需要对工具管的纠正角度进行反复调整，在管道进到中线的时候，应该确保工具管向前移动方向和中线是统一的，否则很有可能会导致纠正过量。
（二）地面沉降
之所以出现地面车江，主要原因在于管道顶土层缺乏稳定性、土体不牢固、地下水量超标等等，挖掘中管道内部出现塌方的情况，顶进过后又不能及时处理注浆导致。[14]对地面沉降进行预防的时候，首先应该防止出现超挖的情况，结合土体的稳定性，确定顶进间隔的距离和挖掘深度，而且还要采用有效的方法避免顶管进入地表水或者淡水，避免掘进过程中发生塌方。其次，只要出现塌方，必须要在管道顶进后，在塌方里程位置进行正确的注浆处理。
（三）管节破裂
一般管节发生破裂是因为混凝土管质量不达标或者顶进中偏心加载导致。[15]偏心加载产生的损坏主要出现在并没有进洞的顶铁和管节接触的管口位置，改变顶铁的着力位置，使用加大边圈承压面积，在顶铁和管壁之间添加缓冲垫等方法后，就不会存在该情况。若管节损坏的存在毫无规律可循，随时随地都会出现，这时可以考虑是否因为管节质量不达标，应该及时更换质量达标的管材。
结语：
现如今，在城市大型雨污水管道工程建设中顶管施工已经受到普遍应用，而且解决了以往施工方式难以解决的问题。然而有关的施工技术仍旧出现初步研究阶段，尚未成熟，施工过程中存在一些不足，为了确保城市大型雨污水管道施工的高速发展，必须要不断促进有关施工工艺和质量控制策略探究。
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论文作者:陈福建
论文发表刊物:《新材料·新装饰》2018年8月下
论文发表时间:2019/3/13
标签：管道论文; 顶管论文; 污水论文; 城市论文; 导轨论文; 设备论文; 油缸论文; 《新材料·新装饰》2018年8月下论文;