韦启营
中国能源建设集团广西水电工程局有限公司
摘要：市政给排水施工中顶管技术是一种应用较多的方法，特别是深覆土大管径的管道工程以及城市重要干道施工，有着重要作用。但是，根据现阶段市政工程给排水施工顶管技术应用效果看，尚存在诸多不足，有待进一步完善。对此，还需要有关单位给予高度重视，提高顶管施工技术水平与给排水业的良性发展，立足于多方面、全过程应用顶管技术。鉴于此，笔者结合实践研究，就市政工程给排水施工顶管技术应用方法进行简要分析。
关键词：市政给排水施工；顶管技术；应用方法
给排水管网作为城市设施建设的核心，主要处理污水系统、自来水等都是地下给排水管网内。对此，还需要对市政设施进行扩建、改建，相关人员做好管道安装。顶管施工集成了冶金技术、地质技术、化学技术在仪器内，综合多学科技术。管道埋设中应用顶管技术无需开挖路面，只要地下操作就可以完成管道施工与维护，不会对交通量造成较大影响、污染小，社会效益显著进而得到了广泛应用。
一、市政给排水施工顶管技术分析
（一）顶管技术特征
由于市政给排水顶管技术对人们生活影响加大，因此还需要由基本概念与市政工程实际特征应用顶管技术。顶管施工技术是非开挖管道埋设技术，无需开挖地面即可越过地面建筑主体与地下管线。经过实践证明，市政给排水施工中应用顶管施工有助于降低成本投入、缩短工程工期，噪音小、环境影响小。因此，市政工程给排水施工应用顶管技术优势众多。相对于传统开挖埋管技术，顶管技术施工范围小、噪音低，不会对四周环境产生较大影响，适用于各种地质环境，有着高效、安全的特点。顶管施工技术是把施工面由线至点进行垂直地面工作，对环境影响较小、施工效率较高进而在施工中受到了广泛认可。
（二）给排水顶管技术优势
第一，对人们生活影响较少，降低施工影响与建筑主体根据受损可能性。由于顶管管道能够弯曲前进，主动绕过地下原有管线与障碍物。因此，不会影响住宅区的水电等管线。第二，避免植被与绿地环卫设施受到影响，小面积、点状的顶管施工与传统长距离，大面积施工由明显差异。第三，温度环境影响较大，各项施工都是在地下施工展开。同时，安全性较高且环境效益较高、经济投入少，能够顺应城市建设发展。第四，对城市交通无较大影响。
（三）顶管技术适应范围
结合市政给排水顶管技术特点，其适用范围也较广。第一，城市繁华路段，不会对城市道路外表有较大影响，节约施工成本。第二，人口聚居区域，防止公路、铁路、河流、地下建筑主体消极受到影响，降低给人们生活影响。第三，地表植被与绿化环卫，先进施工减少了动土面积。此外，还适用于天气环境较差区域，即使在恶劣天气下也不会影响给排水施工。
二、给排水施工应用顶管技术存在的影响要素
（一）顶管材料质量
市政给排水设计材料质量选择尤为重要，顶管材料要结合管道用途、材料、实际状况选取。一般情况下，给水工程管道建议选取钢管或玻璃纤维塑料夹砂管。排水管道适用于玻璃纤维增强塑料夹砂管或钢筋混凝土管。输送腐蚀性水体或关外水体出现腐蚀时应选择玻璃纤维增强塑料夹砂管。钢筋混凝土材质顶管是城市排水管道最佳选择。因为具有较大承载力且适用性广进而得到了广泛应用。
（二）顶力状态
顶力大小关乎着排水施工质量高低，一般多选择油缸、油泵、千斤顶。形成的顶力效果参差不齐，并且会受到其他因素影响，例如：管道直径、材料。实际施工时为防止偏差问题，各部门还应重视管道偏心压力与受力状态，预留余量参数，防止发生偏差而降低工程质量。施工企业能够结合地质材料与顶管长度编制适合的施工计划，避免顶力过大。
（三）工作坑
工作坑分为接收井与工作井，关系着工程施工质量。现实操作时一般分为圆形井与矩形井两种，根据现实状况操作，例如：顶管工作坑位置方便运输、排水、出土，对地上地下建筑物通过保护与安全生产方案，制定由方木、型钢组成的装配式背墙，后背墙应保持一定刚度与强度。工作坑支撑要生成封闭式结构，矩形工作坑死角保持一定倾斜度，降低工作坑数量，尽量要求长距离顶进，减少挖掘工作坑。在长距离直线管道顶进过程中的可以在工作坑内掉头顶进，拐弯位置尽可能选择双向顶进，增强工作坑应用率。
三、市政给排水施工应用顶管技术方法
（一）顶管井运用
市政给排水顶管施工常见方法为顶管井施工，通常分为接收井与工作井。工作井根据施工方法分为单排井与单口井，其中单排口井多选择矩形。随后为圆形与正方形，不同形状符合市政给排水施工要求。实际施工时一般选择结实的混凝土作为建筑材料保证建筑稳定性，注意工作井类型并科学分配工作井，优化结构受力状态。结束顶管施工后做好检验，提高施工效率。
（二）土体加固施工
顶管技术施工应对四周土体加固，增强施工稳定性。一般条件下，加固体宽度不可低于基坑开挖深度的0.4倍且低于4m，加固体深度至少有3m。基坑土体加固额应选择水泥土搅拌桩、注浆、降水形式。针对地质状态较差的后靠土体应选择高压旋喷桩展开加固，避免水土流失，确保施工的有效进行。
（三）科学选择顶管材料
现如今，市场的新材料越来越多，顶管材料也逐渐多样化，质量差异明显，且材料和价格没有获得准确界定导致材料浪费严重而影响施工进度。管道施工时，混凝土是重要材料，通常在材料采购过程中要求结合标准要求、施工环境采购适合的材料。顶管选择时应保证管道有较强的抗压性，还需要采购人员综合比较多家厂家，选择性价比较高的商家，保证材料的有效利用。同时，做好施工方案检查，若施工方案存在不足立即调节，制定解决方法，提高市政排水质量，保证施工进度。
（四）施工人员专业水平提高
市政给排水施工时，工程质量是第一要素。而施工人员作为市政给排水施工组成部分，其专业水平、综合素养关乎着工程质量。因此，单位还应注意施工人员专业水平提高、团队工作效率提高、增强安全认知，提供系统培训、教育，择优录取，建设一批高素养、高水平施工队伍，从而为排水施工创造条件。
四、市政给排水施工顶管技术应用注意事项
现阶段，我国市政给排水施工仍然存在诸多问题，例如：排水管道维护不及时、一些排水设施没有发挥理想作用。提升给排水施工可靠性，增强水资源的充分利用；提高城市水利施工、关键技术、顶管技术是市政给排水施工的基础前提。对此，还需要有关人员加大施工监督管理，重视工程方案设计，提高施工技术水平进而保证排水施工效果。
（一）事前控制注意事项
顶管施工准备阶段做好机械设备、材料管理，管理人员深入现场展开勘查、探测，选购适合的施工材料，保证施工质量。确保基础设备完整以及地下水位、地下建筑正常，避免地方水土流失。此外，注意操作安全管理，保证现场施工环境安全性，制定保护方案避免安全事故发生。
（二）工作坑施工注意事项
市政给排水施工结合实际状况综合分析，根据工作设备确定供货坑位置和范围，引进先进技术展开工作坑安全检验，技术人员检测后制定施工策略。同时，根据开挖坑设备展开排水施工，经过测量放线确认工作坑位置，机械设备与人工配合施工。
（三）清理遮挡物
顶管施工时常遇到一些遮挡物，例如：石头、木头、塑料废品等杂物，必须要清除遮挡物才能保证后续施工有序展开，否则将影响施工。制定废物清除方案，分析排水施工有效性，不可对施工周围乱砍乱伐，从根本上清理遮挡物。
（四）注意气候温度环境影响
市政给排水施工难免遇到恶劣环境影响，例如：暴风、阴雨等，还应有完善的排水系统，避免受到温度环境影响。另一方面，注意温度天气状态，阴雨天气应停止施工，确保施工人员生命安全与施工进度，制定预防方案。
五、工程实例
（一）工程背景
笔者以某地区管道施工为例，采取顶管施工技术进行工程分析。该工程设计管道长约29.55km，明开挖管道长度约22.45km，顶管约8.54km。管径在DN300mm--DN1000mm，管道材料选择聚乙烯缠绕管与钢筋砼顶管。顶管位于两个系统中，管道深埋2.02--9.54m，顶管管段顶进选择泥水平衡方法。
施工环节为：工作井接收井施工→设备安装→管子吊装就位→密封圈安装→管道内管线安装→开机顶进→管道排泥→内管线接口管节→回收掘进机头→管道贯通→砌检查井→壁后止水、回填。
（二）具体施工方案
第一，工作井设备安装。工作井地面设备安装包含：主控制室与主顶装置安装、泥浆棚搭建、泥浆系统安装。工作井设备安装分为：后座垫铁、导轨、油缸支架及油缸、激光导航系统、穿墙止水设备的安装、泥浆循环系统。备安装、监测设备安装。起重设备选择龙门吊。
第二，顶进施工。顶管机操作选择在管道外控制台操作，安排1个机手操作进行顶管机刀具转动控制、压力显示、实时控制。首先，安装顶铁稳固，管前端进井达到一定长度后开启油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作行程，把管节推到一定距离。其次，停止油泵，启动控制阀，千斤顶回油，活塞回缩。再次，添加顶铁，重复操作指导后续管节安装后停止。最后，拆卸顶铁，下管且焊接稳定，确保管道之间连接稳定，接好排泥与进水管道泥浆管道。重新安装顶铁，反复操作。
第三，出洞顶进。止水施工结束后凿除穿墙位置的混凝土，把工具管吊下工作井，安装完成工具管。校正中线，保证各方向偏差控制在3mm以内，安装并调试各系统、检验穿墙位置的止水设备、补充充足的水泵，保证穿墙过程中系统的顺利运行。吹除最前端挡土钢板，清理硬块，顶进工具头至穿墙管中，工具头和第一节管选择刚性连接，防止工具头碰撞。同时，在工具头最前侧压满泥浆。由于出洞口位于加压注浆固结体，初始顶进施工过程中应尽可能缓慢。出洞保持在10cm--15cm，工具头前端有土压力且因为管道较短，摩擦力较小，为防止管道总体出现较大后退工具头前端塌方。后座千斤顶回收过程中，要求使用2条钢管顶住砼管，防止后退。
第四，出土施工。第一，把管节下至导轨上安装顶铁，校正管道中心与管底标高合理性，确定符合要求后展开管前端出土顶进施工。选择泥水平衡式顶管机出土，在顶管设备内注入泥浆，利用大刀盘切削顶管机前端的原状土并与泥水混合。泥水经过吸泥泵排至地表泥浆池内沉淀，外层泥浆循环利用，沉淀后的泥沙使用汽车运输。第二，冲泥与吸泥泵稳定运行过程中控制冲泥与吸泥泵量，冲泥舱中注意压力控制，舱内泥水压力保持与地下水压力稳定。泥水压力较大将提高千斤顶荷载，泥水冲毁上覆地层达到地表导致突顶问题。泥水压力较小，地下水涌进冲泥舱，顶管机前端塌方损坏上覆地层，导致地面建筑主体受损。因此，加强顶进和出泥速度控制尤为重要。
第五，顶管管节接头和防水。因为该管道属于污水管道，为避免污水渗漏或流入地下水，必须要在管节之间加强防水保护。顶管管材选择钢筋混凝土顶管，选择F型橡胶圈接口，顶进前使用黄油保持外层凭证，降低摩阻力。这种类型管道有着较强的接头防水止水效果，顶进结束后接头选择环氧砂浆填充。
（三）检测与校正
第一，检测方法。顶管中心检测构建地面和地下检测控制系统，控制点要求设计在不容易扰动、视线清晰、便于审核区域，自动测量系统从顶管工作井下一台固定在设备墩上的激光导航仪与工具管前仓指示板结构。激光导航设备和安装在控制室内的微机系统使用专业双向通讯电缆连接。激光导航设备检测根据计算机控制软件命令自动开展，确保顶管质量并保证施工进度。首先，基准点设置。结合基准点做好顶管中轴线、起始位置、工作井定位轴线的检测放线，准确确定桩位。施工单位检察合格后通知甲方、监理部门审核同意后准备后续施工。针对现场提供的点位，如果有出入应与各单位做好交流确定。其次，测量频率。激光导航仪经过微机控制测量频率。通常顶进一节管测量5次，间隔50cm测量一回。穿墙、更正状态下加密监测，顶进20cm测一次且做出顶进偏差曲线图。注意偏差与顶力变化，如有异常问题及时汇报，查找原因后持续顶进。最后，测量方法。由计算机进行测量控制，全部信息化模式，避免人为操作错误。固定在工具管前仓的指示板，对工具管展开各方向偏差检测。
第二,纠偏。超出允许偏差范围后制定纠正措施，纠正偏差要求循序渐进，保证管节复位，通过工具头前端纠偏千斤顶展开控制达到顶进方向控制。首先，警戒参数。工具管顶进控制在5m--10m范围，偏差控制轴线位置3mm，高程0mm--+3mm。其次，纠偏测量频率。纠偏过程中加密测量，顶进20cm测一次，测量准备阶段停止顶进。将后座千斤顶的顶力卸下防止出现信息偏差。最后，编组纠偏。纠偏段共4组液压千斤顶，划分为不同小组配合使用千斤顶形成达到纠偏效果。左上（1＃）组千斤顶+右上（4＃）组千斤顶组合与左下（2＃）组千斤顶 +右下（3＃）组千斤顶组合进行上下纠偏，利用1＃组千斤顶+2＃组千斤顶组合与3＃组千斤顶+4＃组千斤顶组合进行左右纠偏，每次纠偏两侧千斤顶组行程差为10mm。纠偏过程中，起动纠偏油泵顶进纠偏千斤顶设计纠偏形成，锁定油路，纠偏油泵。纠偏反馈：测量观察，经过测量反馈结果判断纠偏效果。偏位降低后恢复4组千斤顶的零行程差状况。
总而言之，顶管施工时轴线左右偏差约3.2cm，上下偏差约2.1cm，符合工程质量需求。总体工程施工未对地面车流量带来较大影响，四周管线与地面建筑主体稳定，社会效益显著。
结语
市政给排水施工应用顶管技术有助于施工效率的提高、工程质量提升，有助于及时发现存在的隐患问题，发挥顶管技术主要作用从而为市政给排水工程施工创造条件。伴随着城市基础设施的完善，要求结合市政工程给排水施工顶管技术特征、适用性做好技术控制，确保施工质量保证顶管技术发挥价值影响，单位实现经济效益与社会效益的提高。
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论文作者:韦启营
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/12
标签：顶管论文; 给排水论文; 千斤顶论文; 管道论文; 市政论文; 技术论文; 工作论文; 《防护工程》2018年第18期论文;