中交第二航务工程局第三工程公司 江苏镇江 212000
摘要：目前在市政工程的顶管施工中会涉及到很多不同口径、不同类别的管道施工，比如排污管道、自来水管道、雨水管道、燃气管道、热力管道及天然气管道等等，所以为了减少因为土层过度扰动而造成地面沉降、周围建筑物地基沉降及降低施工对周围环境的其他影响，顶管施工技术在市政工程中被广泛使用。本文以马来西亚吉隆坡城市污水处理D43标（南区）顶管项目为例，根据施工中遇到的技术难题及施工管理，对顶管施工的优越性与施工中的技术要点进行论述。
关键词：市政工程；顶管施工技术要点；顶管施工的优越性；纠偏措施
随着国家对城市建设的大力扶持以及城市配套产业的快速发展，人们对城市功能和市容市貌提出了更高更好的质量需求，不仅要求其具有健全的城市服务功能，还要求各项市政工程的施工不得破坏周围环境及影响市民的正常生活，尤其地下管网工程施工。现代城市规划与建设中不可避免地将在地下铺设各种功能、口径不同的管道，为了不破坏施工现场周围环境，减少对车辆、行人出行造成不良影响，顶管施工技术在市政地下管网工程中得到广泛应用。与传统的开挖埋管法相比，顶管施工技术是一种非开挖施工技术，具有了自身独特的优势。就本项目而言，主要是对吉隆坡城市污水系统的改造，大部分管线都分布在老城区，底线管线分部复杂，周围建筑物较多，给污水系统的改造带来了很大的影响，所以地下顶管施工技术将发挥很大的作用，大大降低了传统开挖技术带来的负面影响，对项目的成本也有所降低。
一、顶管施工技术及优越性
（一）顶管施工技术
顶管施工技术是一种用于市政工程施工的非开挖掘进式管道施工技术，具有噪音小、施工场地小、对周围环境影响小及交通通行影响小等优势。由于城市地下管道种类多、地下管线错综复杂，采用传统的开挖埋管法必然对施工现场周围环境造成一定破坏和影响，因而产生了顶管施工技术—非开挖施工技术。非开挖技术是指利用微开挖或不开挖技术对地下管线、管道和地下电缆进行铺设、修复或更换的一门科学，具有经济、高效、保护环境、地面建筑不用搬迁、不影响交通等特点，是一种高科技且实用的技术。
（二）顶管施工技术的优越性
与传统的开挖埋管法相比，顶管施工技术在施工工序、施工进度及管道施工等方面具有明显优势。具体内容如下：
施工工序的选择：以马来西亚吉隆坡城市污水处理D43标（南区）顶管工程中的污水管道为例，由于该工程中排水管道种类多，口径为225mm-1500mm等大小10种口径、管道埋深大，如果采用传统的开挖埋管施工，土方开挖量较大，且土层开挖后需要进行边坡支护处理。如果遇到地下水位较高和土质较软的情况，还需要进行降水和土体改良等处理措施，无形中增加了施工工序、施工风险和施工成本。虽然运用顶管施工技术不能全部消除这些施工工序和环节，但一定情况下可以不采用某些施工工序，比如开挖埋管的边坡支护、大量的土方外运。
施工进度的控制：与传统的开挖埋管法相比，顶管施工技术工序相对较少、土方工程量小、回填作业量小，总体工期相对短一些，有助于在规定工期内保质保量地完成管道施工，并降低对地面交通、周围环境的负面影响。
管道施工的影响：顶管施工技术由于采用的是管道和土体同体积置换的方式，对土体扰动较小，与传统开挖埋管法相比，能够有效减少沿线管道的沉降现象，并减少对土层过大的扰动，避免对地上构筑物及其他设施造成影响。
二、顶管施工技术要点分析
（一）现场勘查与调查，做好施工前期的准备工作
在顶管项目中，为了确定合理的施工组织设计，施工单位需要根据设计图纸进入施工现场，进行实际的现场勘察与调查，做好施工前期的准备工作。根据本工程的特点，具体勘察与调查工作包括以下内容：第一，勘察清楚施工现场或邻近施工现场地下管网的分部情况，根据设计单位给出的UDM（地下管线分布图）对现有给水排水管道、天然气管道、通讯电缆、电力电缆等管道进行现场核实与确认，并分析现有管线是否需要迁移，并将其清楚地标注出来；第二，考察施工现场道路车流、人流等交通情况，需要时要按照规范要求设计TMP-交通管理计划(包括道路交通标识牌、安全指示牌、交通指挥员等)，并根据道路交通情况合理安排施工线路；第三，清楚掌握施工现场及附近现有排水管道接入情况，并与图纸设计路线进行对比，条件允许时可以与设计单位进行沟通，对设计路线进行优化，降低施工难度和施工成本；第四，如果施工现场有桥梁、河流或其他建筑物，一定要查询桥梁和构筑物的设计图纸，摸楚桥墩、桥台基础、建筑物基础等情况，避免管道施工对其带来破坏性影响，减小施工风险；第五，考察现场时还应注意现场实际情况，考虑顶管施工过程中的泥浆处理问题，避免对周围环境造成影响，本项目中地处吉隆坡市区，对文明施工要求很高，所以泥浆处理是一个关键的环节。
（二）施工技术准备工作
经过前期的现场勘查与调查后，施工单位需要根据相关资料和收集的信息进行详细分析，确定施工现场的一些施工技术条件，并根据勘察情况与技术分析确定合理的施工组织设计来指导施工。具体内容如下：第一，掌握施工现场地质情况，比如，土质情况、地下水位高度、土体透水性等。在顶管施工前对施工区域土质情况的判断尤为重要，它决定了施工组织设计的导向性，需要根据土质情况的不同，选择合理的施工技术和施工设备。如果土层中含有砂层或岩层，施工单位需要进一步确定砂层及岩层具体情况，然后选择符合地质条件的顶管设备和施工方案；第二，分析地下水位变化情况，并将其来源、水位高度等情况调查清楚，以便提前做好顶管设备进出洞的准备工作，确定合理安全的进出洞方案；第三，掌握各种顶管施工技术工法的相关技术要点。比如，微型螺旋钻顶管法、水平定向钻进施工法、先导杆螺旋钻施工法、大口径土压平衡顶管法、泥水平衡顶管法等施工方式都具有自身独特的施工工艺和程序，施工单位必须根据实际情况选择最优的顶管施工技术进行施工，降低施工难度、施工风险和施工成本。
（三）施工线路优化设计与井位施工
经过前期详细的勘察工作与技术准备工作之后，施工单位和设计单位便可以此为依据指导项目实施，根据图纸中设计路线进行线路优化或者微调，以方便工作井及接收井施工。此项工作中，施工单位需按照设计图纸上管线的设计平面图，利用测量仪器清楚标注出管线的具体位置，包括工作井和接收井的位置，同时确定每段的顶管长度，合理确定工作井和接收井的位置、数量，并尽可能减少工作井数量，原因在于工作井造价比较高。在确定施工线路过程中，设计人员应尽量使其避开树木、建筑基础、桥台桩基等，严格设计施工线路，避免与其他构筑物或者障碍物产生交叉。另外，在无法避开时，如顶进深度范围内土层或者地下管网较为复杂，施工单位可以与设计单位商议是否可以降低或抬高顶管高程，以避免为施工带来不必要的困难以及对其他建筑物造成损坏等。
（四）顶管顶进施工的技术要点
通过对地质勘查及图纸设计的确认，提前做好顶管施工的工作井和接收井，顶管设备即可进场进行安装及开展辅助工作，待一切工作到位后即可开始顶管施工。根据本项目的施工特点及经验，总结出在顶管顶进施工的整个过程中需要注意以下几点：
1、测量控制网及井下测量平台的准确建立
根据业主提供的测量控制点布置整个工程的测量控制网，在井周围布设一个高精度的控制网，用以测放、检查和修正工作井井区和井下的测量点，如轴线控制点、井下的测量起始点和后视点等。顶管施工的准确与否，与测量控制网及测量平台的准确建立是密不可分的，测量的准确度决定了顶管施工的质量，所以顶管施工一定要对测量工作严格把控。
2、顶管轴线与标高控制
一般顶管工程主要采用按直线顶管测量方法，顶管方向与高程控制可直接用置于井下测量平台起始点上的激光经纬仪对准顶管机上方的激光标靶即可。激光经纬仪发射的激光束偏离激光标靶中心的距离，即顶管的偏差值，但方向相反。
3、顶管设备进出洞技术要点
（1）顶管设备出洞
顶管设备出洞是指顶管机从工作井中破除洞口钢板桩封门或者混凝土砂浆墙进入土中，到开始正常顶管前的过程，是顶管的关键工序，也是容易发生事故的工序。所以顶管设备出洞前，需要再次确认工作井外土质情况，如果地下水较多，则必须采取措施防止地下水渗入井内或者涌砂的现象发生。为此，必要时，顶管设备出洞前，在洞口内壁安装出口器，出口器由内径略小于管节外径的橡胶密封圈和内径略大于管节外径的钢法兰组成，此外如果地质情况较差，必要时要注浆加固工作井外的土体，对土体进行改良，稳固工作井周围土体，以使顶管设备顺利出洞。
（2）顶管设备进洞
顶管设备进洞，是指一段管道顶进完成，顶管设备破除洞口钢板桩封门或者混凝土砂浆墙进入接收井，并作好顶管设备后一节管与进洞口的密封联接的过程。目前就本项目的施工情况而言，顶管设备进洞主要分为以下两种情况:
第一种情况是进洞口外无地下水渗出，此种情况处理方式为：顶管设备进洞时，如果土体内没有地下水渗出，当顶管设备到达洞口外侧，迅速割除钢板桩或者凿除混凝土砂浆墙，使顶管设备可以顺利进入接收井，并做好设备接收工作。
第二种情况是进洞口外有地下水水渗出，此种情况处理方式为：顶管设备进洞前，应提前对洞口外土体进行注浆加固土体，并留有足够的固化时间，必要时设置法兰及橡胶止水圈，顶管设备进入加固土体并到达洞口外侧时，迅速割除钢板桩或者凿除混凝土砂浆墙，使顶管设备可以顺利进入接收井，并尽快将顶管设备顶入接收井，继续接收工作。
4、顶进施工中的减阻措施
顶管过程中，减小摩阻力是重要的一个环节，尤其是长距离顶管。根据顶管施工长时间的广泛应运，发现优质的膨润土泥浆具有良好的触变性与润滑性，将其压到管外壁，包裹住管子，可大大减小管外壁与土壤间的摩阻力。若注浆技术得当，注浆孔分布合理，膨润土质量好，摩阻力可大大降低，可以大大的提高顶管施工的进度和质量。
5、顶管施工的纠偏技术
顶管施工中，顶管操作人员对于轴线的把控、顶管机走势的判断和控制尤为重要，这就涉及到顶管过程中的纠偏技术，在纠偏过程中，应该遵循以下几个原则：
（1）勤纠微纠，多校正轴线
对于顶管施工来说，理想的顶进线路当然是完全沿着设计轴线顶进，但在实际施工中由于各种外界原因，造成了顶进轴线实际是一条微曲线。为了使实际轴线尽可能的趋向设计轴线，纠偏的幅度要小，纠偏的动作要勤。在施工过程中，轴线的校正非常重要，所有测量数据都是建立在轴线正确的基础上，如果轴线错误，就有可能导致纠偏错误，如不及时纠正，就会导致严重后果。在实际施工过程中，由于各种原因会造成轴线发生偏差，所以在顶进一定的距离后一定要校正轴线，保证轴线的准确性。
（2）纠偏措施要有针对性和预见性
本项目中，有部分管径的顶管施工处于地质情况复杂多变的区域，有时候往往相隔很近的距离地质情况却大不一样，顶进一段中土质反复变化，这就给顶管施工带来了很大的困难，因为针对不同的地质情况所采取的纠偏措施也是不一样的。在土质较软的情况下，由于机头较重，机头容易下沉，特别是在淤泥中，机头下沉非常快。在这种土质中，可以采取加大下部油缸伸出量和加快顶进速度的办法来避免机头下沉，必要时可以采取不出土的方式进行顶进，而且这种土质下顶进时一定要快速通过，避免因为长时间的顶进使机头发生大幅度下沉。而在土质较硬的情况下，特别是在机头上下部土质不一样，下部土质比上部土质硬的情况下，容易抬高机头，在这种土质中，应适当的加大上部纠偏油缸的伸出量，控制顶进速度，让刀盘把前方的硬土磨空再顶进。正是由于地质变化较快，我们的纠偏措施更加要有预见性，在顶进之前做好详细的地质调查，做到心中有数，手中有数据，不断的进行分析调整。同时在纠偏幅度较大的情况下，随时注意反纠偏，防止纠偏过大，造成管节断裂。
（3）思想上要高度重视纠偏
总结以往顶管工程多次质量事故的发生，其中一个很大的原因就是没有在思想上引起足够的重视，没有预见到事故发生的可能性。质量事故的发生是一个渐进的过程，在这一过程中，顶管设备操作人员应做到及时发现并采取相应的纠偏措施，而且反应一定要迅速，这样是可以有效阻止管道偏差扩大的，以保证顶管施工的质量要求。
三、结束语
顶管施工技术作为市政工程常用的一种施工方式，为了保证地下管网规划的实施与施工质量，相关人员必须分析与掌握市政工程施工中顶管施工技术要点，并在施工过程中注意这些关键问题。除了文中提到的一些施工关键点，施工人员专业素质、施工工艺及设备先进程度等内容都是影响管道施工质量的重要因素。为此，施工单位应从各个方面分析与控制市政工程中顶管施工技术和工艺，全面保证地下管道的施工质量。
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论文作者:杜景泉,孙前金
论文发表刊物:《基层建设》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/9
标签：顶管论文; 施工技术论文; 管道论文; 土质论文; 情况论文; 轴线论文; 设备论文; 《基层建设》2017年第11期论文;