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摘要：市政给排水管线施工涉及的因素比较复杂, 要处理好施工和各种城市生活的和谐进行, 管道工程施工要做到尽量程度的减少施工对居民生活、交通、工作的影响。顶管技术以其环保和施工稳定的优势被应用到市政给排水工程建设中，这种施工技术的运用不需要对地面进行开挖，施工作业在地下进行，管道的铺设和维修不会对路面的交通造成影响，同时施工还能够减少对环境的影响，一定程度上可以有效的提升经济效益和社会效益，从而促进我国城市给排水的良性发展。本文主要就顶管技术主要特征进行分析，进一步探讨这种技术在市政给排水施工中的应用。
关键词：顶管技术；市政；给排水；工程；应用
0引言
地下给排水管网的主要功能就是为城市处理污水系统以及提供自来水流动渠道，是城市基础设施的重要组成部分。近年来，我国城市人口不断增加，城市化进程的加快使得市政污水处理以及路面排水等问题不断凸显出来，需要对市政设施不断改进，来解决这些问题，而市政设施的新建和改造需要大量的工程技术人员进行管道安装，在此过程中，顶管施工技术作为一种综合性较强的施工技术在市政给排水施工中被广泛的应用。
1、关于市政施工技术与顶管技术的主要特征
1 .1市政给排水管线工程施工要点
施工方案对不同的管线、管质、管型和不同的路段其侧重点有所不同。针对不同路段,不同的地质和环境情况,应该制订不同的施工方案。市政给排水管线施工存在以下几种情形:
（1）开挖施工。市政管道穿越市政各种建筑物,为避免不必要的麻烦,大多沿路铺设。在非主干道或路边不大影响交通的情况下可采用明挖施工。
（2）顶管施工。市政管道在跨路施工开挖存在影响交通等各方面困难时, 顶管施工是一种可行的方案选择。顶管施工从考虑人员在管道内施工作业考虑, 管径一般在0.8m 以上,有钢管和水泥管两种管型,市政排污管多用水泥管, 自来水和煤气管道多用钢管。
1.2顶管施工技术
顶管施工技术又被称为非开挖管道铺设技术，这种技术具有不需要开挖地面面层就能够穿越地面构筑物和铁路的特征，与传统的开挖敷设技术相比较，这种施工技术的投资比较少，并且在施工中的应用能够大大缩减工程工期。此外顶管施工技术的应用还能够减少施工过程中的噪音和粉尘，减轻施工对环境造成的污染，由于其不需要开挖地面，一定程度上能够减少施工对交通造成的影响，是一种高效率、无污染的施工技术。顶管技术有其优势的同时还存在着一定的缺陷，就是这种施工技术的施工难度较高，在施工之前需要进行详细的地质勘探和水文勘探。
2、顶管技术在市政给排水施工中的应用分析
2.1顶管技术施工准备阶段
在工程施工之前，需要做好材料的准备以及设备准备工作，首先应该选择合适的顶管，顶管的选择需要重点关注顶管的直径以及长度，其中顶管的直径需要根据服务片区的需求及施工的实际情况来决定，对施工中顶管所受的压力以及顶管本身的承受能力综合分析，此外，还需要分析施工墙壁的厚度，只有综合这些情况才能够更好地确定顶管的内径。顶管的长度会影响市政给排水施工的经济性以及施工安全性等多种施工因素，使用长顶管可以节约施工工作次数，并且还会产生较好的施工效果。但是顶管的长度不适中也会影响工程的施工，太长的顶管会增加工程的施工难度，而短顶管在对定压抗施工过程中会对施工成本造成影响，因此说，顶管的选择需要根据工程的实际施工情况进行选择，才不会对周围的施工环境造成影响。材料选择好之后，需要对施工环境进行设置，可以根据施工现场的情况采取有效的施工措施，对工程的施工进程加以控制。市政给排水施工中，需要准备好工作井内的施工设备，检查顶管施工的辅助机械运行状况，确保各种机器都能够正常运行。同时还应该做好施工安全准备工作，保障好施工人员的生命安全以及施工操作安全工作，针对施工中容易出现错误的地方进行计量，并且采取有效的管理措施。顶管机进出过程中会造成泥土流失以及洞口损坏等问题，在正式施工之前需要对这些问题进行处理，避免遗留问题对工程施工造成影响。
2.2顶管施工过程分析
顶管施工需要在确定的管段之间设置工作井和接收井，在设计的工作井内部安装推力设备，其主要目的就是将导轨上的顶管机头推入土体当中，机头作为导向来顶进管道，然后通过工作井将前端施工的土体运出地下施工现场，最后完成整个管道的铺设工作。在整个管道的铺设过程中，顶管井的设计以及顶管施工工序是施工中的重要环节，下面主要就这两个施工环节进行分析。
2.2.1顶管井构造的设计
顶管井分为两种类型，其中一种是工作井，还有一种是接收井，工作井又被分为单孔井和单排孔井，单孔井的形状有三种，分别是矩形、正方形和圆形，而单排孔井的形状一般都是矩形，这三种形状的结构性能有高低之分，其中圆形的结构性能最高，紧接着是正方形，最后是矩形。顶管井的构造主要有很多，市政给排水施工中使用的结构一般都是钢筋混凝土结构。在进行结构布置时，可以在井内设备支撑力，进一步改善结构受力。在施工过程中，工作井的设计需要按照双向井方式进行设计，工作井和接收井之间应该布置一定的间隔，间隔之间的距离需要和设计检查井的间隔距一致，工作井和接收井施工完毕后，再按照设计要求做好设计检查井。
2.2.2顶管的施工工序分析
顶管的施工工序分为穿墙、顶管出洞、注浆及顶管纠偏四个部分，首先应该打开穿墙闷板将工具管顶出井外，再安装穿墙止水装置，可以在穿墙管道内填充水泥粘土，从而起到临时性阻水的作用。为了确保穿墙孔外侧的土体稳定性，在使用工具管进行穿墙之前，采用注浆的形式固定穿墙管的外侧，在施工之前对可能出现的问题进行分析，并且制定合理的施工措施，开启闷板之后迅速推进工具管，做好穿墙止水工作。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其次是顶管出洞工序，这项工序是顶管作业过程中一个值得关注的问题，顶管出洞，就是通过顶管机将第一节管子通过工作井破出洞口封门。正常顶管之前的过程是顶管技术的关键工序，但是这一工序也容易发生事故，为了避免管线偏差问题的产生，需要采取工具管辅助作业。紧接着是注浆减阻施工环节，由于管道在穿插过程中周围会出现空隙，穿插工作出现偏差就会影响到地面的沉降，因此，需要采用灌浆的方式在管道周围形成一种保护套，能够适当的减少地面沉降，起到支撑地层的作用。最后是顶管纠偏工序，施工中会出现机头偏离设计轴线的现象，在此过程中，可以利用千斤顶组来改变机端面的方向，进一步减少偏差。
3、顶管施工技术
顶管法施工方法经常用于城市市政管道的建设中,使用该方法占地面积少,施工控制严格,可保证交通畅通；在穿越铁路、公路、河流、建筑物等障碍物时可减少沿线的拆迁工作量,降低工程造价。因此,对顶管施工技术及其引起的环境效应进行深入分析、探求解决对策具有重要的实际意义。
（1）顶管施工的基本原理:顶管施工就是借助于主顶油缸以及中继间的顶进力,把工具管或顶管掘进机从工作坑内穿过土层一直顶进到接收坑内吊起。与此同时,把紧随在工具管或掘进机后的管道埋设在两个工作坑之间。在顶管施工中主要有三种工作面平衡理论:气压、土压和泥水平衡理论。本文主要介绍泥水平衡顶管工法。泥水平衡顶管的工作原理: 通常把用水力切削泥土, 采用机械切削泥土而采用水力输送弃土, 同时有的利用泥水压力来平衡地下水压力和土压力的这一类顶管形式都称为泥水平衡顶管施工。在泥水平衡顶管施工中,要使挖掘面上保持稳定,就必须在泥水仓中充满一定压力的泥水, 泥水在挖掘面上可以形成一层不透水的泥膜,以阻止泥水向挖掘面里渗透。同时, 该泥水本身又有一定的压力, 因此它就可以用来平衡地下水压力和土压力, 这就是泥水平衡顶管最基本的原理。
（2）顶管掘进机。顶管机的刀盘前面切割面安装有合金滚动滚刀及固定刮刀,刀座和刀盘焊接采用耐磨焊条。滚刀及刮刀在刀盘的4 把刀杆上的布置是全段面切割布置,刀盘每转动一周,滚刀和刮刀对前面土体是全段面的滚动和刮动。顶管机在主顶装置的推动下, 刀盘上的滚刀刀尖对前面坚硬的土体进行滚动挤压, 致使坚硬的土体破裂；刮刀对破裂的土体进行切割,掏空前方土体,使顶管机向前推进。顶管机的刀盘和泥土仓是个多棱体,且刀盘是围绕主轴作偏心转动, 经过刀盘对前方土体切割, 当有大块土体或块石进入顶管机泥土仓, 经刀盘转动时就会被轧碎, 碎块泥土小于顶管机的隔栅孔就进入泥水仓被泥水循环管输送走。
（3）主要施工技术措施
1）泥浆减阻。用泥浆减阻是长距离顶管减少摩阻力的重要环节之一。在顶管施工前,先用水润湿混凝土管材,然后用黄油或机油外涂。在顶管施工过程中, 如果注入的润滑泥浆在管子的外围形成一个比较完整的浆套, 则其减磨效果将是十分令人满意的,补浆管一般布置于中继环后面第二节管段及中断环与工具头及后座中间的位置,注浆孔按120°设置。顶进结束,对已形成的泥浆套的浆液进行置换, 置换浆液为水泥砂浆并掺入适量的粉煤灰, 在管内用单螺杆泵压住。压浆体凝结后（ 一般为24h）拆除管路换上封盖,将孔口用环氧水泥封堵抹平。润滑泥浆用压浆泵通过总管、支管、球阀、管节上的预留注浆孔压到管子与外管土体之间,包住下班钢夹砂管。
2）偏心破碎顶进技术。施工开始时顶进工具头（进洞）,由千斤顶顶进,当顶进n节工具头已经穿过火炬路, 工具头位置在公路边坡挡墙下。顶进第n+1 节管开始,顶进系统排浆出现碎石,有堵管现象发生,排浆泵可听到石子与叶片撞击声, 清理堵管管道和从泥浆沉淀池中捞碴可见碎石（花岗岩）,棱角分明,此时千斤顶油泵油压表明显增大。若顶进第n+2 节时,排浆泵被碎石卡住,则不能正常工作。为了防止继续发生碎石堵管、堵泵而损坏设备, 可制作两个“碎石拦截箱”, 分别安装在工具头后和排浆泵前, 利用它拦截排浆管排出的碎石, 同时采用膨润土造浆、循环泥浆出碴和减缓顶速的方法,防止堵管和损坏设备。从顶进第n+3 节开始,时有堵管、堵泵现象发生,油泵油压明显增大,工具头内的排浆管路被堵塞, 通过正反转、加大泥浆比重、循环泥浆等方法, 工具头才重新启动、工作。碎石对工具头格栅磨损严重,导致格栅脱落,必须对其维修、加固。对工具头脱落的格栅重新制作安装后, 对其余格栅进行加固, 由于加固后的格栅能够很好地解决碎石问题,保持顶力顶进,顶管施工最终顺利完成施工任务。
（4）为了确保该工程施工,顶管作业必须做到如下几点:
1）核算最大顶力,设计足够强度和稳定的后座, 预先做好通过障碍物的各种可靠措施,保证开顶后连续作业,以减少对列车的干扰。做好扣轨、扣梁工作。
2）管道顶入路基前, 如需挖去部分边坡,只能与线路架空工作同时进行,不能提前开挖。开挖后要有防护措施, 如发生路基坍塌,应及时堆码沙包、草袋和回填。涵洞顶进到位后,立即砌筑端翼墙及护锥,防止路基塌方。
3）顶进中严格控制超挖。顶管作业一般超挖不得超过30 cm,管下部135°范围内及管底部不得超挖, 以保持原状土的路基, 并按规定保持安全开挖坡度, 防止塌方。如发生塌方危及列车安全, 应立即停止顶进, 根据线路变化情况降速或封锁线路。
4）要及时测量顶进方向及高程,随时进行纠偏。对顶进过程中的偏差, 必须及时发现并及时纠正, 也是顶管成功的关键。
4、结束语
顶管技术不仅在市政给排水施工中被广泛的使用，并且这种技术在其他地下管道施工中也被当做一种普遍的施工技术进行使用。主要在于顶管施工技术有别于普通的管道施工技术，这种施工技术不会对周围的建筑物造成干扰，对居民生活的影响也较小，并且在市政给排水施工中的应用不会对地面的道路交通造成影响，能够有效的缩短工程的施工工期，同时还能够降低工程的施工成本，无论是对经济效益方还是社会效益都具有好的提升作用，对促进市政给排水工程质量有着很大的帮助。
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论文作者:黄俊东
论文发表刊物:《防护工程》2017年第5期
论文发表时间:2017/7/10
标签：顶管论文; 市政论文; 给排水论文; 泥水论文; 施工技术论文; 管道论文; 工作论文; 《防护工程》2017年第5期论文;