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摘要：在城市建设中，为保证城市污水排水系统的需要，必须建立完善的污水处理系统，在建设中要优化设计结构，保证管道施工顺利进行。非开挖技术能在不破坏地表的情况下，对地下管道进行铺设，达到优化管道设计结构的目的，在实践中具有重要作用。
关键词：城市污水管道设计；非开挖施工技术
引言
随着现代城市的规模日益扩大，地下管线越来越多，对城市市政配套管道设施设计与施工中技术性与经济性的要求越来越高。在施工过程中，非开挖铺设管道技术以其不需开挖路面，交通不断行，对周围环境影响能减少到最小，管道埋深的范围较大等独特优点，将在市政建设应用中越来越广泛。
一、工程概况
拟建东莞市塘厦镇2016～2018年截污次支管网（一期）工程石鼓村位于塘厦镇南侧，南与石马接壤，西接大坪社区。石鼓社区内建筑密集，南部有较为大型的工业区。区域内地势相对平坦，南高北低，道路密布，工程建设条件较好。社区内修建有向阳路、工业大道等两条主要市政道路，片区内道路宽阔，路网纵横。片区内污水主要经由道路雨水管道流入内河涌。污水最终去向为利是陂水。
本工程仅在K167揭露有（2-1a）层中粗砂，分布范围不明确，因勘察期间场地不具备补勘条件，建议施工期间进行补勘，明确分布范围，并在基坑开挖时采用截水措施。
依据《市政工程勘察规范》（CJJ56-2012）附录B及结合东莞地区顶管施工经验，顶管与周围土层的摩擦系数、沉井外壁与土体间单位摩阻力建议值详见表。
拟建顶管管道穿越设计拟在（2-1a）层中粗砂、（2-2）层粉质黏土、（3-1）层粉质黏土、（4-1）层全风化砂质泥岩、（4-2）层强风化砂质泥岩内进行穿越。但在（2-1a）层中粗砂中穿越施工时，由于岩体均匀性较差，经常会出现机头跑偏现象。该层顶进施工过程中要根据刀盘转速、土质、进排浆量来确定顶进速度，弱顶进速度跟进不同步，刀盘与前方土体形成泥水隔层，容易造成路基坍塌和管道下沉。在（4-2）层强风化砂岩中穿越时，由于岩体均匀性较差，强度较高，对顶管穿越工艺而言，顶管施工在这层中控向和掘进度存在一定困难，考虑到地下水的影响，建议顶管施工采用泥水平衡式。
二、污水管道设计与非开挖施工技术的优化设计
2.1管段设计方案的拟定
关于设计城市污水管道的流速，约束条件也很多，只有在满足所有设计流速的约束条件的前提下，通过科学计算选择一个尽可能最小的设计流速，才能对各项参数，作出正确的优化选择，这在优化施工程序的设计方案中也很容易实现。若在已知设计流量并初步确定流速的情况下，选择一个尽可能接近最大设计充满度的管径，则该管径就是该条件下可选择的最小管径。但在具体约束条件下，除了最小管径外，并没有对管径大小的具体要求，而对设计充满度却有严格规定，因而无法直接选取一个最优管径来满足有关约束条件。
2.2管径设计的优化
由于管道管径的可选择尺寸在实际施工中可能变化，因此在此基础上，通过最优化计算得出最优解往往不能与实际施工情况相符，造成施工困难。通过直接优化法对各种方案或可调参数的选择、计算与比较，来得到最优解或满意解。在对各管段的设计参数进行优化选择的同时，其是根据管道管径性能的指标的变化，确定目标函数，这个目标函数可用来为各方案提供一个统一的可操作标准，为了全局利益，增加人机对话功能，使各管段设计参数优化选择服从尽可能降低整个管网工程总造价这个全局目标。
三、污水管道设计与非开挖施工技术的控制方法
3.1顶管施工的原理
顶管施工就是借助主顶油缸及管道间的中间推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推到接收坑内。为了降低顶管对周围土体的扰动，在顶管过程中必须进行注浆润滑，需要带注浆孔的管节。带注浆孔管预制与件通管节预制基本相同，主要不同点为其在普通管的前后两端加设注浆孔预埋件，以便注浆使用，也就是把紧随工具管或掘进机后的管道埋在两坑之间。带拉杆的管节预制方法与普通管基本相同，其不同点主要为在管节前后两段加设预埋拉杆。管节的吊运、装车、下管均采用特制的吊车及专用吊管顶进行。
3.2管道顶进技术
全部设备经过检查并经过试运转，前七节管用拉杆连接，以防止管节漂移。防止工具管出洞后下跌，工具管出洞后，由于支撑面较小，工具管容易出现下跌，为此需在工具管下的井壁上加设支撑，同时工具管与第一节管之间连接，加强整体性。在顶进时，封门拆除后将工具管立即切入土层。工具管要严格调零，将工具管调整成一条直线，此时仪表所反映的角度应为零，调零后将纠偏油缸锁住。注意测量与纠偏。开始顶进5M～10M范围内，施工偏差超过允许偏差时，应采取措施立即纠正。工具管进入土层后的管端处理还应在进入接收井的工具管与管端应设枕垫，管道两端露在工作井中的长度不得小于0.5M。顶管结束后，管节接口的内侧间隙将按设计要求处理。
3.3注浆工艺技术
顶管施工采用优质的触变泥浆材料触变泥浆的配合比将根据现场实际地层、土质及触变泥浆的技术指标确定。顶管结束后，需立即用水泥浆置换触变泥浆，并密封注浆孔。压浆方法要以同步注浆为主，补浆为辅。在管子预埋注浆孔，每隔3节管在一个断面设置注浆孔4个，并具备排气功能。浆体的配制、搅拌、膨胀时间，都必须按设计及规范要求进行。在顶进过程中，要经常检查各推进段的注浆减阻效果，及时加以改进施工工艺。注浆设备与管路要可靠，具有足够的耐压与良好的密封性能，注浆孔统一编号并注明施工顺序。注浆过程中发现压力突然下降，流量突然增大时，应立即停止，检查是否冒浆、跑浆。注浆孔的布置为两边各一排，注浆应管道两侧同时进行，两侧的注浆顺序呈三角形分布，同一次序的孔可同时施工，不同次序的孔，按规定次序进行。注浆前应做好孔口的注浆工作。当发生以上情况时，应立即采取措施处理阀内管的侧孔被打开，密封换向短节连接在冲砂管下部，液流通过换向阀内管进入油管内部，进行正冲砂。
结束语
非开挖施工技术在城市管道施工过程中占地面积小，对周围地面、环境及低下管线影响小，造价低，具有很强的实践性。顶管施工工艺也会进一步应用于我国基础设施建设的各领域，在采用顶管施工技术后，可减少大量的土方开挖量，减小对周围建筑物与周边居民的影响，取得良好的经济效益与社会效益。
参考文献：
[1]蔡正茂.非开挖技术在城市污水管道施工中的应用[J].福建建筑，2012（23）.
[2]陈家骏.非开挖技术在排水工程中的应用研究[M].同济大学，2012（23）.
论文作者:庄怀志
论文发表刊物:《基层建设》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/18
标签：管道论文; 注浆论文; 顶管论文; 工具论文; 污水论文; 管径论文; 城市论文; 《基层建设》2018年第1期论文;