【摘要】顶管施工具有场地占地面积小与开挖量小等优点,尤其适用于市政建设的污水管道工程及综合性管道工程。本文介绍了顶管施工的特点，探讨了城市污水管道顶管施工的主要工艺，分析了施工中的注意事项。
【关键词】污水 管道 顶管 技术
中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
顶管施工的特点
根据顶管技术在操作上的特性，我们又将其称为非开挖管道敷设技术，作为非开挖技术的代表，它具备无需开挖路面就可以穿越地面建筑物和地下错综复杂的地理环境，直接铺设管道的优点，同时还具有施工噪音小、粉尘少等技术优势，是一种既经济又环保的且施工效率快的技术工艺。在国内大部分的市政工程尤其是给排水管道的整修和铺设工程中大都采用此技术。在具体的施工作业中，通过顶管技术我们可以大大缩小施工面积，过程中的噪音小、震动小，将对附近居民生活的影响降到最低，现有的地下管线和路面构筑物不会影响到工程的施工进行，还可以安全穿越铁路、公路、河流、建筑物。当然，顶管技术的施工难度是比较大的，在工程开始前还需要掌握丰富的当地水文地质勘探资料和工程地质材料。
二、城市污水管道顶管施工的主要工艺
1、顶管设备组成及安装
顶管设备主要由后背、油缸支架、主顶油缸、主顶泵站、导轨、穿墙止水、泥浆搅拌及压注系统组成。
(1)导轨:用16号槽钢加工而成,下部用12号槽钢做成支撑导轨,两排导轨支架之间用8号槽钢作为水平连杆,连接两排导轨支架。
(2)后背:是用来承受主顶油缸后坐力的构件, 并将主顶油缸传来的集中力均匀地传给井壁。后背采用钢板、工字钢和混凝土加工而成,安装在主顶油缸的后面。
(3)油缸支架: 是用来支撑并固定主顶油缸的构件,用12号槽钢加工而成。
( 4 )主顶油缸: 是顶进的主要设备,是管节顶进原动力,装载油缸支架上,后端紧靠后背,主顶油缸安装好后,用输油管与主顶泵站和控制台相连。
(5)主顶泵站:是给主顶油缸供油以及主顶油缸回油的设备,该泵站安装在工作井旁。
(6)穿墙止水:是安装在管节外壁与井壁之间的构件, 其主要作用是在顶进过程中防止工作井外的泥、水沿管壁流入井内。
(7)泥浆搅拌及压注系统: 是将膨润土搅拌成泥浆并充分膨化后输送到管壁与土壤之间的设施总称,该系统安放在主顶油缸的旁边。
2、顶管设备的选用
(1)主顶站选用每台顶力400t,最大行程1300mm两台组成,设计总站顶力可达600t。
(2)纠偏千斤顶选用每台顶力40t,最大行程110mm的8台,安装在顶头后面。
(3)液压装置有液压总站、液压控制箱、管路及其他液压元件组成。
(4)减少顶进阻力所需泥浆在现场拌制, 膨润土系统有泥浆泵、拌浆池、储浆池、备用池、泥浆管、阀门等组成。
3、管道的顶进与接口
在设备调试完毕及一切工作准备就绪后,开始进行管道的顶进作业,利用吊车将管道安放在导轨上, 顶进时先将管机头顶进土内,让土体进入管内形成土塞。当土塞达到一定长度时,即停止管道的顶进,而进行管内取土。管内取土采用人工挖取,同时将土送出。管前取土原则上控制与机头前端平齐。当土塞清除结束后,再进行管道的顶进,当工作坑内的管道顶入115m时, 即进行下一节管道的安放, 如此循环将管道顶进。管道接采用“T”形接口,两相邻管节间利用“T”形钢套环进行连接,钢套环采用16锰钢,防锈采用环氧富锌漆二镀。采用“T”形接口可以提高管道的整体性,减少管内底之间错口产生。在钢套环与管壁之间塞入木楔,顶进工作完成后,挖除木楔并填充石棉水泥,在施工时应保证管道间接口的平顺。
4、顶进过程的操作与控制
(1)顶管出洞前,做各种设备调试工作,出洞时每500mm测量一次,出洞时,顶头标高比设计标高提高10mm。
(2)前7节管用拉杆连接,以防管节漂移。
(3)顶进过程中,严格按照勤顶、少顶的原则操作。
(4)采用F型钢套环橡胶圈防水, 楔形橡胶圈的外观和断面组织应致密、均匀、无裂缝、孔隙或凹痕等缺陷,钢套环接口无疵点,焊接接缝平整, 肋部与钢板平面垂直。
( 5 )木垫环采用20mm厚的松木加工制作而成,加工时要求凹凸口应对中,环向间隙应均匀。
(6)安装橡胶圈前涂抹黄油,如发现有位移、扭转或露出管外, 必须拔出重插。
( 7 )顶管全线结束后,应立即用2∶1水泥浆将膨润土浆置换出来, 以确保管道外围土体有足够的支撑和较少渗水。
(8)顶管结束后,管节接口后内侧间隙用水泥砂浆密封,再进行防腐。
(9)纠偏时应在顶进过程中采用小角度逐渐纠偏。
5、管道的轴线、高程误差的校正
管道产正误差后, 由机头前安装的导向油缸、纠编油缸进行管道纠偏,由于顶进时管子间已有连接, 误差是逐渐累积和逐渐校正的, 在纠正时采用趋势图辅助判断偏差趋势。在顶进过程中每500mm测量一次, 并进行数据整理然后绘制成如上曲线图, 根据曲线的斜率分析机头偏差发展趋势进行管道的纠编, 先根据偏差的实际情况逐渐调整纠偏角度, 当曲线到达峰值之后, 我们可以判断顶管子已经是开始往回走, 甚至可以判断最前部的管机头已经开始向中心靠拢。这样我们就应该把纠偏角度逐渐的减小, 然后在适当的时间把机头摆正(前后段没有角度),假如机头往回的趋势过大,则应进行反向纠偏,直至管道的高程趋于正常范围内, 此时纠编角度也趋于零。纠偏动作一定要在顶进过程中进行,尽量减小纠偏所产生的折角, 否则纠偏所形成的折角将导致所有经过的管口产生连接误差应力。
三、城市污水管顶管施工注意事项
随着顶管施工技术在我国城市污水管道中应用越来越广泛，国家出台相关法律规范对顶管施工和推广程度进行管理和监督，并结合顶管施工的实践经验和国内外先进顶管理论，科学制定符合地方实际要求的顶管施工操作规范，从而有效地解决市政污水管道施工中盲目施工、无序操作等实际施工中的问题。例如顶管施工过程中的断管、混凝土性能不达标造成空洞等问题，严重影响污水管顶管施工的正常进行，进一步影响顶管施工技术的推广和革新。
在实际排水管顶管施工中，在顶管掘进过程中，由于在设计施工中设计参数的不科学和施工测量、监控力度不够，致使顶管整体受力不均，在某些区域内综合作用力的作用下，发生顶管的破损甚至折断。因此，在污水管顶管施工前，必须科学计算受到各方面的受力情况，并科学配比混凝土，保证其符合顶管施工所需的性能，从而确保顶管施工的顺利进行，但一些施工单位由于施工技术、设备、人员等诸多问题，没有科学的执行国家相关施工规范和施工流程，致使在顶管施工中发生管道破裂等问题。为了避免这些问题必须强化顶管施工规范，确保排水管顶管施工质量。针对顶管施工中由于混凝土性能不符合施工要求给顶管施工主体混凝土结构带来空洞，影响混凝土固有的、额定的强度，在施工中要确保混凝土主体密实，使其符合顶管施工的强度要求。另外，由于顶管施工中施工单位的设备、技术落后，再加上施工技术人员综合素质不高，对顶管施工整个操作工序理解不够深入，并没有制订系统的施工程序和制订科学合理的施工方案，实际问题的解决能力不足，经常会给顶管工程的正常施工带来隐患，必须强化顶管施工技术人员的专业技能和责任心，并加强对施工现场所遇问题的解决和综合处理能力，从而保证污水管顶管施工保质保量地有序进行。
结论
随着国家加强对城市污水、雨水的搜集处理力度，只有建设更多的排水管道才能满足需求，然而，对于城市特别是城市中心采取顶管施工不仅能降低施工对城市交通、绿化带等市政设施的破坏，还能节省施工成本，在城市排水管顶管施工中，必须做好顶管施工前的准备工作，矫正好泥水平衡压力和管壁摩擦阻力，解决好施工中出现的问题，并及时引入和发展新的管顶施工技术，在确保顶管施工质量和工期的情况下尽可能降低施工成本，为进一步完善和发展城市排水管顶管施工技术提供基础性的理论知识和实践经验。
【参考文献】
[1]何耀涛.市政工程中顶管施工技术要点[J].中国市政工程,2008(6).
[2]余彬泉.顶管施工技术[M].北京:人民交通出版社,2003:79—91．
