摘要：在全球经济一体化建设的时代大背景之下，我国的城市化建设在持续扩大，市政工程建设在我国现代社会经济的发展中，地位日益凸显。其中城市供水、排水、水利、能源和电网工程等基础设施建设正在飞速发展，因为顶管法在经济和环境保护上具有很大的优势，所以顶管施工技术必将得到更广泛的应用。
关键词：市政工程；顶管施工技术；应用
引言
近年来，市政工程日益增多，要想提高施工效率与保证施工质量，就一定要将先进的施工技术应用其中，在市政工程的施工建设中，顶管施工技术有着占地面积比较小、噪音比较小、对地面活动的影响比较小低等优势，非常符合市政工程复杂的施工环境，被广泛应用在市政工程中。
1顶管施工技术概述
1.1顶管施工技术概念和优势
顶管施工技术指的是采用顶管掘进机成孔，将预制成形的管道从顶进工作井顶入形成连续衬砌结构的管道修建技术，该施工技术是一种与盾构技术相似的地下非开挖管道铺设技术。
顶管施工技术具有下面几个方面的优势：①施工占地面积小，对城市干扰少，无阻碍城市交通，无需迁改管线，对地面环境影响较小，文明施工程度高；②断面尺寸多样，适合各种形式断面的结构施工；③具有综合成本低、施工周期短。如图1为顶管施工示意图。
图1顶管施工示意图
1.2顶管施工的基本原理
在进行顶管施工时，施工人员首先要在工作坑中进行支座的设置并且完成液压千斤顶的安装，借助主顶油缸和管道间中继间的推力将工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推到接收坑内吊起。与此同时，施工人员还要紧随工具管或掘进机将预制的管段顶入地层。在顶进施工的过程中还要兼顾地层的开挖，并且要采取合理的施工方法做好管道的埋设施工。在施工的过程中，首先要进行顶管工作井和接收井的制作，将其作为一段顶管的起点以及终点，工作井中有一面或两面井壁设有预留孔，作为顶管出口，其对面井壁是承压壁，承压壁前侧安装有顶管的千斤顶和承压垫板（即钢后靠），千斤顶将工具管顶出工作井预留孔，而后以工具管为先导，逐节将预制管节按设计轴线顶入土层中，直至工具管后第一节管节进入接收井预留孔，施工完成一段管道。
2市政施工中的长距离顶管施工制约因素
顶管是技术最大的特点是长距离，通常情况是施工顶进的距离大于等于100毫米，目前其会受到很多因素的影响，包括推力、施工环境、排水管道材料等，因此在进行施工的时候管道不断的改进，需要不断的增加顶管机的推力。如果是不了解管道及管道后座所造成的承受能力，考虑到施工的安全性，不能增加顶管机的推力，因此会在很大程度上限制施工顶进。管理施工材料需要充分的考虑环境因素影响，并充分的了解到管道和土壤之间的摩擦系数，选择摩擦系数最小的钢管。不仅如此，钢管的横断面和重量也会直接影响到顶管施工顶进力，对此在选择的过程中需要结合实际情况进行。
3市政给排水管线工程施工要点分析
3.1施工场地的实地勘察
超前探查地下管线，尽管抢先的非开挖顶管施工设备具有在施工时探查行进路程不远间隔管线的才干，但是选用在地上提早查明地下管线仍是值得翻开的，这关于保证通讯、电力、上水、排水、煤气等其它管线安全运营，保证大众正常日子仍有必要。顶管施工时在不开挖土体的条件下进行的，但土体的构造、水文以及地下管线等情况会对施工产生极大的影响，所以，在顶管施工前，需要先做好施工场地的勘察工作，确保顶管排水、排土的顺利。①对施工区域的地质情况进行详细勘察，包括土层构造、水文情况等，确定顶管施工线路上不存在硬质较大的阻碍物，并做好地下建筑物、管线的相应保护。②对施工工作坑进行勘察，确定工作坑位置，采取适当的框架来支撑工作坑，保证顶管施工的顺利。穿越修建时对根底的探查顶管在修建物根底下施工时，需求明晰施工施工路程上所遇到的根底类型，关于有些根底顶管顶进前可采用托换、加固办法。
3.2顶管机的应用
在顶管机使用过程中，需要做好数据的测量与记录，时间间隔为0.5s，确保顶管机按照设计的参数进行，预防顶管机技术误差引起顶管施工误差，当出现5mm以上的偏差时，需要对顶管机进行纠正，在具体纠正过程中，要控制校正的次序，不能一次直接校正到位，以免发生管节断裂等不良后果；要采取缓慢校正的方式，使管节逐步复位。施工材料的运输，在顶管施工中，需要使用一定的泥浆，也会开挖处部分土方，要安排合理的运输计划，避免土方堆积或者泥浆不足等问题。非开挖顶管施工核算顶进核算：①包含准确核算顶进推力，依据核算结果选定相应的油缸类型和断定中继间的散布；②作业井方案，依据核算得到的最大顶力，提出作业井的加固方案。
3.3开挖施工分析
在市政给排水管道建设中，往往选取沿路敷设的策略，直接以明挖方式，根据不同土质，按照不同的放坡系数，进行沟槽大开挖，与道路同步建设。当道路周边范围存在既有建筑物等，受场地条件限制无放坡条件时，也可考虑钢板桩等其它支护方案，但所采用的支护方案必须由施工单位报请监理，经专项方案评审通过后，方可实施。
3.4顶管施工分析
顶管施工处理往往应用于这样的情况之下：正在进行施工的市政给排水项目，严重干扰到了城市道路交通的正常运行，为市民出行带来了极大的不便，或遇到现状管线等不便拆除迁改。这时候，考虑到现场施工人员在管内施工的有效性，一般来说将顶管管径-参数控制在0.8m指标以上。钢筋混凝土管是给排水施工中进行敷设作业时顶管管型的首选。
3.5顶管通风工作
有毒气体的检查与防护顶管施工的地层通常会经过淤泥层，陈腐动、植物体会在地下构成有毒气体聚集体，损害施工人员的健康和生命，所以有人员在顶管内操作的状况下，需求守时监测管内有毒气体含量，选用通风设备予以处理。顶管通风常用的方法有两种：①鼓风法，是通过地面机械设备，将新鲜的空气鼓入到工具管中；②抽风法，也就是将顶管中空气抽出换气的方法。
4市政施工中顶管施工技术的应用
4.1顶管井设计分析
在市政工程进行顶管施工的过程中，其顶管井技术根据国内外技术划分，可以分为两种，即工作井与接收井。在具体的施工时，如果从结构整体建设角度出发，在施工的过程中通过选用的是钢筋混凝土结构，如果从结构的形式进行分析，对于单口井装置的形式可选择矩形，圆形以及正方形。除此之外，单排孔井装置大都选择为矩形。在对其进行设计的过程中，就受力状况而言，圆形结构效果最好，其次是正方形，最后为矩形，在整体形式当中，矩形的受力性能相当较弱。因此，为了保证顶管井的整体质量，以及结构的稳固性，就必须加强施工人员对于结构布置的整体水平，通过内设支撑亦或是对于其受力结构进行科学的调整。
4.2顶管施工工序分析
4.2.1穿墙前注浆止水处理
顶管工作井进行穿墙的前提，通过利用压浆水手段完成处理。其中注浆材料主要包含石灰、水泥、粘土，将其进行混合搅拌，制作成浆液，同时注浆液将其与土壤想结合，保证天然土混合，洞口的搅拌范畴保持在4m×4m，从而确保工具机头能够完成出洞操作。其中浆液的石灰，水泥浆，粘土配合比保持为2：1：3，固结后的天然土灌浆后，可以使工具机头光滑的墙壁可以防水和保留效果（注：浆量不得超过17%的天然土）。
4.2.2顶管穿墙
施工时，现施工员应保证墙体闷板保持在开启状态，使顶管掘进装置或工具管装置向顶管井外推。同时，充分混合压实纸加固粘土的压实和强度参数低水泥粘土充分填充，以实现水的安装，强大的抗关键堵水。特别是，在这个过程中，确保密封板环的耐磨性和较高的拉伸率，施工方法应为止水法兰压力板止水，防止因暴露市政供水管壁由于土地结构外的部分，从而引发腐蚀摧毁的状况，制约施工的整体质量。
4.2.3顶管出洞
顶管操作过程中需要有效的进行顶管控制，然后是土层顶进。一般情况下需要实时进行工具管的操作，同时设置一定的支撑力。需要注意的是在使用之前需要采取有效的措施进行控制，设置好初始角，该工作是需要提前进行的，从而能够有效的防止下跌情况。在施工的过程控制好接收井的距离，然后是进行各个轴线的参数观测，如果观测出现差异，需要采取措施进行调整，目前主要使用的方法是顶油缸。
4.2.4注浆减阻
顶管施工过程中需要合理的控制阻力系数，同时也能够在很大程度上降低沉陷，其是顶管施工中非常重要的部分，因此也是受到了高度重视。在注浆减阻时，一般情况下是需要填充一些压住触变泥浆在管道周边空隙中，然后形成了一个全套的泥浆保护套，达到支撑的目的。在本次工程的研究中主要使用顶管技术使用的是注浆减阻方法，在施工的过程中需要初步的进行压浆处理，包括顶管机的头部、尾部等，使用这种操作方法能够确保整个施工工序的有效开展，并进行补浆操作，从而能够有效的补充所损失的泥浆量。
4.2.5顶管纠偏
在千斤顶装置辅助之下，才能完成顶管纠偏施工作业，需要特别注意的是，当给排水管道顶管同时存在方向偏差与高程偏差的时候，应当先处理偏差大的那一部分，以保障整个管线敷设质量的稳定性。
4.2.6闭水试验
在完成顶管对接以后，需要进行闭水试验，试验按照国家验收标准进行。如果有漏水和渗水情况出现，需要及时查找问题原因并进行有效处理。
5案例分析
5.1概况
某顶管为DN4000混凝土顶管（内径4000mm，外径4640mm），顶进距离20m，穿越土层主要为⑤1粘土层，覆土深度约10.58m。顶管设备采用泥水平衡顶管机。2014年10月19日凌晨4点，3N2-1（N08-N07）东线第八节管道顶进完成；5点，东线开始下管道，准备开顶；当管道下放距导轨5m处，东线管道整体后退，后退长度约2.9m。顶管后退影响范围：润虹路北侧半幅，靠近申虹路；路面塌陷呈漏斗型，影响2幅机动车道及1幅非机动车道，塌陷最深约1.2m，东西向长10.7m，南北向10.1~12.9m，面积约117m2。
5.2事故原因
①总包及分包夜班管理人员未尽到管理职责，分包单位现场操作人员未按规定流程操作。②通过前6节管节顶进及处理，第7节管节顶进时未设置有效的止退防退措施，仅凭类似工程的施工经验控制。③在1粘土层中，顶管顶进里程近20m、顶力不大的情况下，注入触变泥浆，导致顶管管道管身与土层接触摩阻力骤减，迎面土压力远大于摩阻力；从而造成顶管后退。
5.3吸取教训积累经验
加强现场管理，项目部及分包施工管理人员管理到位，止退装置专人管理，严格按要求执行，且做好过程记录。根据顶力情况适时压注减摩泥浆。单节管道顶进至最后50cm时，放慢顶进速度，适当降低前仓泥水压力。止退采用管节与基座焊接固定。顶进到位后，油缸先不要完全缩回；缩回3cm，密切观察管道后退趋势后再进行完全缩回，油缸缩回后，及时拼装管节。
结语
顶管施工技术在市政工程建设中具有较为明显的应用优势，而受到地域、技术、经济等多方面因素的影响，使得其施工质量受限。对此，必须要就其运用加以具体分析，从而提升市政建设的工程质量，促进城市化发展。
参考文献
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[3]朱文辉.市政工程中顶管施工技术的应用分析[J].科技博览，2014，25（26）：190~191.
论文作者:吴国勇
论文发表刊物:《防护工程》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/11
标签：顶管论文; 管道论文; 市政工程论文; 施工技术论文; 管线论文; 过程中论文; 工作论文; 《防护工程》2017年第35期论文;