摘要：随着经济科技的发展，市政工程建设不断增加，对地下管网建设要求不断提高，要求地下管网工程施工要减少对道路交通及周边建筑物影响，减少在地下管网工程过程中对周围居民生活的影响。顺应时代潮流发展，朝着社会要求的方向改变，必须要提高施工技术，下面本文研究了顶管施工技术在市政工程中的应用。
关键词：顶管施工技术；市政工程；应用
引言
我国市政工程中顶管施工技术从20世纪90年代以来得到了快速发展，顶管施工技术主要是一种非开挖施工的施工方式，通过先进的管道顶进设备将管道顶入土体中起到管道埋设的目的。由于顶管施工不需要大面积破坏路面，与开槽埋管相比可以有效的减少对周边建筑和环境的污染以及很好的解决施工地段的堵塞，因此顶管施工具有更好的经济性和高效性。
1市政工程顶管施工适用范围与优势
1.1适用范围
施工区域内存在建筑物群而无法利用开挖进行地下管线施工或者采用沟槽开挖施工的工程和会对周围建筑物的稳定性带来不利影响的管道工程等，这时就需要运用顶管施工技术。对黏性土、粉性土和砂土特别适合使用顶管施工技术，其次为碎石、卵石、风化残积土等非黏性土。但对于淤泥、沼泽地及岩石不适用。
1.2顶管施工工艺优势
①可以穿越公路、铁路、河流等障碍物；
②降低人工成本，提高了施工效率；
③对交通的影响少，无需隔断交通，也减少了交通拥堵；
④施工过程中地面的沉降量低，噪音与粉尘等建设公害产生量较少，文明施工程度高。
2顶管施工技术在市政工程中的应用
本研究装选用的工程是处于某市的大渡口污水处理厂污水管网工程，在此工程中包含A线管网D1000-D1200，长度达3.68km，B线管网D600-D800，长度达1.28km，C线管网D800-D900，长度达3.39km，这三个排水系统它们的总长度为8.35km。在整个系统中A线路排水系统是最为复杂难做的，因为穿过重要的道路，穿过老城区和一些人口比较密集的地方，所以在管网施工过程中肯定会对当地的道路交通和周围的建筑物一周周围人们的生活带来比较严重的影响。
2.1施工准备阶段
顶管施工前，可尽量要求设计方或业主提供施工线路上详尽的地勘资料。尽量明确施工土层的分布情况、力学参数及物质性质等。砂层考虑含沙量及砂的级配关系及粗细情况，岩层考虑是否有裂隙，风化岩还需明确是弱风化、中风化及强风化中的哪一种，明确其抗剪强度及抗压强度有多大。若设计单位及业主提供的资料不一致或不详细，施工单位须业主补测，确保资料的准确性。另外，分析施工现场周边的建筑物、水文及交通情况，且同时要考虑施工后地表变形的控制，保证施工能安全、经济、稳定的推进。市政工程建设施工顶管技术时，首先要对整个管线系统进行全方位分析，须确保施工情况良好、技术风险小且顶板短。另外，认真分析测试现场获取的数据，确保施工时顶管设备的施工环境良好。
2.2顶管施工
2.2.1顶进技术工作井和接收井设置
在实际的工作井和接收井施工安排中要根据当时工程的特点，此次工程建设施工设置七个工作井和九个接收井，工作井和接收井主要是利用C30现浇钢筋混凝土矩形的井结构，再具体设置时保持工作井的内净空达到6.5m×5m，接收井的内净空达到4m×4m。而且在设置工作井和接收井的地方保证其地质条件稳定，处于地下水比较贫乏的位置，在开挖时从上到下分层施工挖掘，在管道进出的地方留有足够的余洞，挖完之后先用砖进行封堵后期再取出，避免出现意外情况，也方便了后期施工操作。
2.2.2地面设备顶进设备的选型和布置、安装
工作井地面设备选取上要利用顶管技术施工所需要的各种设备，例如，液压系统、配电站、倒装设备等。此次工程施工实践中主要是选取两台电动空压机（1m3和3m3）的及其作为气压系统设备进行空气的生产与压缩，然后把空气净化之后进行储存量足够多时在输入到管道中；在施工中用来洁净施工环境的鼓风机（5kW）设备主要是排烟和施工用气进而保障使馆人员的呼吸安全；对主顶和中继间的千斤顶提供运行的压力油主要是利用高压油泵、溢流阀、油管、控制阀和油箱等液压系统。选好这些设备还要对具体实际进行改变，此时把每个工作井中配备两台高压泵进行并联循环作业并且配备一套完整的压浆系统，压浆系统主要包括泥浆池、注浆泵、搅拌机、管道等，最后为工程建设施工的方面选用一台合适的门式吊机。
井内顶进设备主要是选取在此项技术施工中最重要的施工设备主千斤顶，根据当地的实际需要，测算出此项目需要2台2000kN油压的千斤顶进行作业施工，并且在布置时要左右对称，千斤顶的油程保证在1500mm，设备中的电动油泵要供给主顶油管，满足这些才能顺利进行施工。
2.3顶进施工
2.3.1顶管出洞
在做好一系列准备工作之后，开始进行施工顶进技术操作，顶管出洞，在顶进施工中，为了预防积水从洞口和外壁间缝隙流进工作井中要在工作井的内部留有必备的有机头和出洞洞口，并且要保证预留之间是密封的，形成一个完整的密封的内套环结构，套环内不再设置一些防水橡胶板，把整个套环安装在预留部位，加固焊接在外围打在预埋钢管上面，保证紧密结合。
2.3.2长距离顶管施工的设计
顶进技术进行顶管施工在一定情况下需要考虑设计长距离顶管施工，这主要是管道受到外壁的摩擦力比较大机头前面土体压力作用比较大，而此时工作井内部的千斤顶推力没有那么大，这样就必须设置相关的辅助增加推理的系统。在进行一次性的增加推理的顶进长度计算式，推算公式为：N=（L×S×F+A）×K，取一定的相关值利用公式可以计算出本次施工中一次性的顶进长度，本工程中A线的一次性顶进长度最多为70m，而且由于在此线路管道中全线长度为1230m，应用顶进技术分设了7个工作井，所以在工程施工中必须要布置中继间来完成整个工程操作。
2.3.3中继间的设置
设置中继间，主要是根据工程实际需要的，中继间设置的主要作用是在长距离顶管施工中增加推力，此系统的主要构成主要是千斤顶组、壳体和千斤顶紧固件、承压法兰片和其他一些相关的液压系统，电气操作系统。详细的结构图如图1所示。
图1中继间结构示意图
中继间推进的过程当中，最佳后支撑点的选择是后油压管道，使用中继间结构当中的千斤顶组来推进前半段油压管道，采用主千斤顶来对油压管道的后半段进行推进，每次推进的距离大约是30cm，在施工的过程当中，使用千斤顶组来对油压管道进行分段推进，可以实现长距离顶管的计划。在油压管道当中进行分段中继间安装，安装的具体位置需要由管道当中的阻力决定，安装位置在最前方的中继间在顶管的过程当中主要受到来自机头和管道外壁的阻力，应该为其储备足够的安全顶力。在经过精细的运算之后发现，每4000kN的推进力可以将特定段的油压管道向前推进70m，所以安装在最前方的中继间的位置应该在距机头20m的位置，其后的中继间相邻两个之间距离为50m。
结语
在市政工程的管道施工中，顶管技术已是不可或缺的重要技术支撑，其突出的优越性更胜传统的开槽开挖施工工艺，但相对的难度也有所增加。充分学习并掌握好顶管技术会为城市建设带来更大的经济收益和环保效益。
参考文献：
[1]郑伟.市政工程中的顶管施工技术及质量控制措施[J].山西建筑，2014（12）：120~121.
[2]李森林.市政工程中顶管施工技术要点[J].建筑与发展，2012（6）：48~49.
论文作者:周煌杰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期
论文发表时间:2018/10/1
标签：顶管论文; 千斤顶论文; 管道论文; 施工技术论文; 市政工程论文; 油压论文; 设备论文; 《基层建设》2018年第26期论文;