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【摘 要】顶管施工法是目前应用较多的管道敷设方法,而曲线顶管是顶管工程的前沿技术,解决了直线顶管在基础设施日益完善的城市为了避让障碍物而不得不增设顶管井甚至在地下对接的问题,大大优化了施工方案。
【关键词】施工方案；顶管
引言
市政给水管道是城市基础设施的重要组成部分,在近年的市政给水管网施工中,传统的挖槽埋管地下管线施工技术对地面交通有很大影响,而采用顶管技术对交通的干扰比较小,具有很大的优势。顶管技术是以顶管施工原理为基础,并且包含具体非开挖管道铺设方法的总称。顶管施工在管道沿线按照设计方案设置工作井和接收井,使油压千斤顶在埋设管道中挺进,并在此过程中控制顶管方向直至将管道挺进到接收井内。非开挖技术通过少开挖或者不开挖对地下管线进行铺设或者对其工艺进行更换。
一、顶管施工的相关概述
（一）顶管施工
顶管法又称为非开挖管道敷设技术，其原理就是在管道的沿线按设计的方案设置工作井和接收井，工作井内设置坚固的后座，吊进油压千斤顶以及要顶进的钢管或混凝土管，接好照明，泥浆管，油管等管线，然后用油压千斤顶缓慢顶进，通过压浆系统使管节周围形成泥浆套，管道在泥浆套中滑行，在顶进的过程中通过激光经纬仪测量顶管的方向，边顶进边排土边调整，直至将钢管或混凝土管顶至接收井内。
（二）顶管施工特点
（1）地面活动不受施工的影响，地面交通所受影响小；（2）施工产生的震动、噪音降低，大大减小施工过程对周围居民生活和环境的干扰，同时不影响已有管线和构筑物的使用；（3）将施工面由线缩小到点，大大缩小占地面积；（4）可在地下很深处或者水下敷设管道，安全穿越公路、铁路、河流、建筑物，这样可以减少沿线的拆迁工作量，从而达到降低工程造价的目的。因此同时，顶管施工也存在一些缺点，如施工技术难度高、施工需要非常详细的工程地质和水文地质的勘探资料。
二、顶管技术施工应用分析
（一）工艺流程
施工准备→测量放线→工作坑构筑→工作坑设备安装→管道出洞准备→挖土掘进→压力推进→接口安装→进洞→砌筑检查井→竣工验收。
（二）施工准备
（1）现场平面布置：平面总体布置包括起重设备、自动控制室、料具间、管片堆场、拌浆棚及拌浆材料堆场、注水系统、弃土坑的布置等。始发工作井内安装发射架、顶管机、前顶铁、主推千斤顶、反力架等顶进设备，工作井边侧设置下井扶梯供施工人员上下。
（2）降水井：降水井是为了降低工作井及管道施工段的水位，使地下水位处于最低施工面以下30一50cm，避免地下水对施工产生不利影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆降水井应根据土层的渗水性能确定降水井的类型，考虑到本工程施工范围内地下水位高且土质渗水性能好，故采用管井进行井点降水。该降水井采用水泥混凝土管材，直径400cm，井深8m，用公称口径75mm的潜水泵进行排水。
（3）工作井：工作井是顶管施工过程中的关键环节，下管、出土、顶进均在工作井内完成，因此工作井的筑砌对顶管施工质量和施工安全起到非常重要的作用。
工作井一般采用分层开挖的方法施工，首次开挖4m深，墙体砌好后，从底部悬挂式开挖直至需要开挖的深度，做基础券墙体与上部结成整体；其尺寸应能满足设备使用要求，一般直径4m，墙厚240mm，深度根据管道流水设计高程综合考虑导轨、水泥砼基础及碎石垫层而定，水泥砼浇注时应严格控制基础设计标高，并用震动棒振捣密实；严格控制后靠背与基础、后靠背与管道纵向中心线的垂直度。
（4）顶进管选择。首先根据工程性质和需要确定 其内径，并根据顶进管的受力确定配筋和壁厚从而确定外径。考 虑到挖土工人会在顶管工程面上进行作业，一般选用管径大于500 mm；其次，是顶进管长度的确定。如果使用长管，在直 线推顶情况下可以减少装管次数，但是，如果施工过程中路线发生偏移，偏离原定路线情况更为严重，恢复正确路线难度也比较大。同时，顶压坑的长度增大，挖坑、支护、回填及恢复费用相应增加。采用短管则会降低管路顶进的可控制性。
（5）顶进设备的选择：顶进设备主要包括千斤顶、顶铁、高压油泵、工具管和运土设备等。千斤顶是掘进的主要设备，按照理论计算和实际情况确定运用4只千斤顶，分两列布置，主顶运用单冲程千斤顶，总行程为1.1m，最大顶力为30KN，主顶总顶力最大可达120KN。工具管分开挖舱和操作舱两部分，中间有钢板密封隔离，开挖舱设有挡土格栅、防爆照明灯、泥土搅拌器、高压水枪、加气孔，底部为吸泥口。隔离钢板中央设一道水密闸门，供人员进入开挖舱排障。
（三）下管
运用卷扬机、滑轮组下管。管节应避免碰撞导轨。第一节管下到导轨上，和机头导向环连接牢固，管道中心线按照施工图上的位置而定，前端和后端的高程应合乎设计要求。确定准确后才可顶进。
（四）顶进
为了保证管外围充满泥浆套，充分发挥减阻和支承地层的作用，顶进应和管外围注浆同步进行。顶进速度一般为3～4cm，分钟，最大不超过5cm／min。顶进刚开始时要勤测量，每顶进30mm就要对中心和高程进行一次测量，正常顶进每0．8—1m，测量记录一次，并保存好原始顶进记录，发现超偏及时纠正。纠偏使用顶管机头附设的纠偏系统。为了保证施工质量，顶管施工的前3m和正在校正偏差过程中要对高程和中心线一镐一测。顶进纠偏操作要坚持“勤测量”、“勤纠偏”的技术原则，同时还要遵循以下两点：首先，每次纠偏量不宜过大，而且要注意发展趋势；其次，当出现高低和左右均发生偏差时，先纠正偏差大的，后纠正偏差小的。
在顶进中若遇到下列情况之一时，应当立即停止顶进，并迅速采取有效方法，安全处理完毕后才可继续顶进，发生塌方或者遇到障碍物；后背倾斜或者严重变形；顶铁发生扭曲；管位偏差过大且校正无效；顶力较设计值大，接近管节端面的许可承受顶力。
顶管完成捻口后，对管道进行置换加固(压水泥浆加固)。压浆由管内预留的压浆孔进行压注，压浆次数不得少于3次，两次间隔时间不得大于24h，并做好压浆记录。
结束语
总之，顶管过程是一个复杂的力学过 程，它涉及材料力学、岩土力学、流体力学、弹塑性力学等诸多学 科，必须进行严密的顶管计算，采取先进的顶管设备，才能成功 高效地完成顶管施工的工作，但从目前来看，顶管技术仍需要市 政工作人员继续探索，寻求进一步的发展。
参考文献：
【1】周先桂，潘承猛，莫培华.顶管施工在市政道路给排水管道中的应用研究【J】.企业导报，2011（16）.
【2】沈培丽.顶管施工在市政排水工程的应用技术分析【J】.科技信息，2011（25）.
论文作者:徐安军
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第6期
论文发表时间:2016/8/15
标签：顶管论文; 管道论文; 千斤顶论文; 工作论文; 高程论文; 设备论文; 偏差论文; 《低碳地产》2015年第6期论文;