摘要：随着我国经济的快速发展，城镇规模不断扩大，为满足日益增长的排水量并符合国家对城市污水的监察和管理，必须建设更多、更大管径的污水排水管。顶管施工技术是一种用于城镇市政管道施工的非开挖掘管道推进技术，其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。虽然当前顶管技术的发展已经非常成熟，且顶管施工工艺和方法也层出不穷，但是顶管施工必须严格控制，确保项管施工质量和工期的情况下尽可能降低施工成本，以达到社会效益与经济效益的双丰收。本文通过工程实例探讨了市政道路污水管顶管施工技术，并提出了保证顶管施工质量的措施，以供同行参考。
关键词：市政道路；污水管；顶管施工
引言
市政排水管道工程分布于城市每一个角落，是保证城市地面水及时排除、防治城市水污染并使城市水资源保护得以良性循环的必不可少的基础设施，其具有施工速度快，施工管道内表面光滑，密封性能好，施工安全性好，基本不影响施工区域周围环境或者影响很小，施工场地小、噪声小、作业深度较深等优点。但是，顶管施工周期较长，工程造价昂贵，因此，在施工过程中，必须严格质量控制，保证施工技术工艺符合设计规范要求，从而达到市政污水管施工的顺利实施。
1.工程概况
由于该路段地下管线特别繁多，污水、雨水管根本无法开挖施工，经研究决定交叉路口段污水管变更为顶管施工，管材由DN500PVC缠绕管变更为DNl000Ⅱ钢筋混凝土顶管。实施顶管施工的具体桩号部位为：桩号K0+110-K0+151即W-3-W-4段、W-3-W-3-2段，全长92m。
2.顶管施工技术工艺
2.1工作井施工
用全站仪测放工作井位置及沉井壁的位置。用反铲挖机开挖基坑，人工挖探管线配合。在刃脚处铺设砂垫层，砂垫层，砂垫层应分层铺填、夯实，用水准仪找平。沉井制作采用一次制作一次下沉，井壁模板采用钢组合式定型模板或大模板组装而成，内外脚手架与模板系统要分离，各自成系统，以免由于下沉造成破坏。沉井水平钢筋采用帮条焊接，竖向钢筋采用竖向电渣压力焊，接头按设计或规范要求错开，内外钢筋要设钢筋支撑，每1.5m不少于一个，井壁预埋插筋要有加固措施。同时，沉井刃脚及筒身混凝土的浇筑应分段、对称均匀、连续进行。以免造成地基不均匀下沉而导致沉井倾斜、裂缝。
沉井下沉前应进行结构外观检查，检查混凝土强度及抗渗等级，根据勘测报告计算极限承载力、分段摩阻力及下沉系数，作为判断各阶段是否出现突沉以及确定下沉方法和采取相应措施的依据。下沉前应分区分组依次对称同步的抽除（拆除）刃脚下的承垫木和砖垫座，每抽出一根垫木后，在刃脚下立即用砂、卵石或砾砂填实。沉井下沉采取排水下沉，设明沟、集水井排水，在沉井内离刃脚2-3m挖一圈排水明沟，设3-4个集水井，深度比开挖面低1.0-1.5m，沟和井底深度随沉井挖土而不断加深。筒壁下沉时，外侧土会随之出现下陷，与筒壁问形成空隙，一般于筒壁外侧填砂，保持不少30cm高，随下沉灌入空隙中，以减少下沉的摩阻力，并减少了以后的清淤工作。沉井下沉出现倾斜，如调整挖土仍不能纠正时，可加荷调整，但若一侧已到设计标高，宜采用旋转喷射高压水的方法，协助下沉进行纠偏。沉井下沉至设计标高，经2-3d下沉稳定，或经观测在8h内累计下沉量不大于10mm，即可进行封底。封底一般铺一层150-500mm厚卵石或砂石层，再在其上浇底板混凝土垫层，在刃脚下切实填严，振捣密实，以保证沉井的最后稳定，达到50%强度后，在垫层上铺卷材防水层，绑钢筋，两端伸入刃脚或凹槽内，浇筑底板混凝土。
2.2顶管施工
2.2.1施工准备
沉井底板混凝土强度达到混凝土设计强度的50%后，根据顶管设计高程及轴线预埋钢制导轨，上放顶管设备、液压千斤顶，坑上架设龙门架起重设备，液压油箱及动力设备。顶管施工前应认真熟悉图纸，然后进行顶管轴线的定位，工作坑的放样及进行高程测量。根据已施放轴线及平面位置，预埋导轨。轨道安装完毕后即进行顶管设备、液压千斤顶的安装调试，同时在沉井上架设龙门架起重设备、液压油箱及动力设备的安装。待混凝土底板强度达到设计要求的强度后开始进行管道顶进。2.2.2管道顶进
采用人挖机顶的方法进行，安放第一节顶管时应认真复核管道轴线、高程，准确无误后方可开始进行管道顶进。控制点应设在不易扰动，视线清楚，方便核对的地方，并加以保护。工程开工前先进行现况管线调查，复核管线的位置与高程，现场使用的水准点闭合后方能使用。顶力设备为300t油压千斤顶，行程L=700mm。根据顶力计算，安装千斤顶，与管道中心线对称布置。顶管施工时，顶力不超过5000kN。导轨使用140槽钢，经计算D=1000钢筋混凝土管导轨宽度为700mm，导轨高程用顶管坑内的水准点测设。钢制导轨底部和两侧用槽钢焊接固定。
工程中规定管前挖土长度以30cm为宜，最多不能超过50cm。首节管下到导轨上应测量其高程、中心是否符合要求，确认合格后方可顶进。首节管入土后，每顶进100cm要激光尺测量中心高程一次，及时、细致操作，防止出现偏差。工作坑内设的两个进行校核的水准点、中心点，施工时应对其妥善保护，防止碰撞。
当遇管前方发生塌方或遇障碍物时、后背倾斜或严重变形、顶铁发生扭曲变形现象、错位偏差太大等情况时，应停止顶进，迅速采取措施处理。此外，在顶进过程中，管道一直处于动态，加强顶进施工中的动态管理，是提高顶进质量的首要保证。整个施工段的顶进分阶段的进行自检，不可等到全段顶完再全面检验。顶管工作完后，组织力量对管道内和井内进行清洗。拆除临时砖挡墙，浇注流槽和二次混凝土安装盖板、土方回填、恢复到自然地坪标高。
3.保证顶管施工质量的技术措施
3.1穿墙止水
为避免地下水和泥土大量涌进工作井，在穿墙管内事先填埋经夯实的黄粘土，打开穿墙管闷板，应立即将工具管顶进。此时穿墙管内的黄粘土受挤压，堵住穿墙管与工具管的环缝，起临时止水作用。当工具管尾部接近穿墙管而泥浆环尚未进洞时，停止顶进，绕盘根，表轧兰，再借助管道顶进的顶力，带动轧兰将盘根压入穿墙管环缝。盘根压得不宜过紧，以不漏浆为宜留下一定的压缩量，以便盘根磨损后再次压紧止水。 3.2顶进阶段的测量和纠偏
3.2.1测量与放线
根据建设单位提供的控制点施测污水管线的中心线和高程桩。根据中线控制桩用全站仪将顶管中线桩分别测设在顶管工作坑的前后，使前后两桩互相通视，并与管线在同一条线上。顶管工作坑内的水准点由坑上一次引测，经过校核，误差不得大于±5mm。每座顶管坑内设2个水准点。
3.2.2顶管测量与纠偏
在顶第一节管时，以及在校正偏差过程中，测量间距不应超过30cm，以保证管道入土的位置正确；管道进入土层后的正常顶进，测量间隔不宜超过300cm。常用的纠偏方法有以下两种：
（1）顶木纠偏：偏差大于2cm时，在超挖纠偏不起作用时采用。用圆木或方木的一端顶在管子偏向的另一侧内壁上，另一端斜撑在钢板或木板的管前土壤上，支顶牢固后，在顶进过程中配合超挖纠偏法，边顶边支。利用顶进时的斜支撑分力产生的阻力，使顶管向阻力小的一侧校正。
（2）千斤顶纠偏法：方法基本同顶木纠偏法，只是在顶木上用小千斤顶强行将管慢慢移位纠正。
3.2.3泥浆减阻措施
为减小后座顶力，利用工具管尾部的压浆孔压入以澎润土为主的泥浆作减阻手段，可把管壁摩阻力减到1.0t/m2以下。顶管进入接收井的预留洞时，其允许进洞误差平面为±10cm，高程为±8cm。要求是相当高的，为确保顺利进洞，应提高轴线测高精度，特别是把轴线设至井下时尽量减少精度损失，在确认进洞无误后，在接收井内做好接收的一切准备工作，包括接收平台的搭设等。
3.2.4接口
接口是顶管工程的关键部分，保证做好接口部分是顶管工程成败的关键，因此对组成接口的每一部分都必须严格遵照有关规程的要求逐一分别严格制作。顶进前必须在现场作试安装，对不合格的混凝土成品管应予以剔除。
4.结束语
综合上述，顶管施工采用的非开挖技术解决了管道埋设施工对城市建筑物的破坏和造成道路交通堵塞等难题，在环境保护方面突显优势。近年来，顶管施工技术无论在技术上、顶管设备上，还是施工工艺上都取得了很大进步。但是，在顶管施工中对质量控制还不能松懈，做好顶管施工前的施工准备工作，对施工人员进行施工技术、安全技术交底，从思想上首先确立质量和安全意识，同时，还必须结合当地的顶管施工技术的现状，科学设计顶管施工的路线和施工工艺，保证施工工艺的选择在符合当地经济的前提下，尽可能提高顶管施工的进度和精度，从而达到实际的使用意义。
参考文献
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