湖南省第三工程有限公司 湖南省湘潭市 411104
摘要：伴随城市的不断扩张，地下管网、管线系统也愈加复杂。市政给排水工程是一项与居民生活息息相关的基础设施，如何提高工程质量成为了关键。顶管施工作为一种非开挖技术，无需开挖便可穿越地面建筑物、公路、各种地下管线。为此，在市政给排水工程施工中，必须重视顶管施工技术的应用，提高施工技术水平，规范施工工艺，全面提升工程建设质量。
关键词：市政给排水；长距离顶管；施工
引言
顶管法施工时通过顶进设备的主顶油缸等部件，从起始工作井将顶管掘进机从土层内穿过直至接收工作井，随后依次顶进连接其他管道，并埋设于起始工作井的管线土层内的地下管道施工工艺。相比其他施工技术，顶管施工无需开挖路面，便可穿越公路、地上建筑物及各类地下管网等。作为一种综合性较强的机械化施工技术，顶管施工具有显著的适应性，可根据土层组成、土质条件、施工条件等具体情况，选择与之相适应的顶管设备及施工工艺。同时，顶管施工还具有连续性及不可逆转性。当一项顶管工程开始施工后，便无法随意暂停，若停工时间过长，将会大大增加顶进失败的几率。在顶进施工中，如果顶管机出现问题，需及时找出故障原因，并及时处理。文章针对市政道路施工中给排水长距离顶管施工技术进行详细的分析。
1.工程概况
某市政给排水工程施工周边地层环境复杂，沿线管道较多，且存在大量障碍物。为尽可能减少对周围环境及构造物的影响，决定采用全线钢顶管施工方案，顶管段为J42B井～J45井。结合工程施工现场情况，决定采用2根内径3．6m的钢管，27．1km为单根总长度，7．2m为2根管道的间隔距离。据地质勘查结果显示，沿线管道所处地基土主要由黏性土、粉性土和砂土等构成，且以水平层理分布，具体分层情况如图表1所示。
图表1.地基土分层表：
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2.施工方案选择
本工程所在管道沿线情况复杂，分布有大量民房、厂房，且地下管线纵横交错。原计划搬迁其中2处顶管井所在位置的民房、厂房，然而，具体实施过程中困难重重，因此决定另选其他解决方案，根据工程建设实际情况，决定采用以下3种施工顶进方案。
2.1直线顶进方案
实施直线顶管方案的根本目的是为了与桩基避开，管道覆土厚度为23m，顶管穿越⑤2－1层黏土层，此土层属于微承压水层，若在此类土层内穿越顶管施工难度较大。加之管道具有较大埋设深度，工作井和接收井顶管施工的开挖深度将超过29m，且本管道沿线环境复杂，地下管线纵横较差，需要加大保护力度，深基坑施工风险很大，且成本高。
2.2斜向对接方案
由J45井和J42B井分别顶出管段之后，便可于地下对接。14m为斜向对接方案管道覆土厚度，顶管将穿越④层淤泥质黏土层，且在顶管施工中此类土层施工效果最好。相比直线顶进方案，此方案的工作井和接收井顶管施工开挖深度相对较小，仅为20m，同样深基坑施工风险也相对较小，在可控范围之内，且成本较直线顶进方案偏低。然而，该施工方案需加固对接点位置的土体，将大大增加施工范围，并导致造价增高，基于本路段沿线环境复杂，加固困难重重，，因此，在土体加固施工中，此方案难度系数偏高，且成本较高。
2.3曲线顶进方案
根据现场施工特点，可由J45井顶进一段直线段之后，可通过曲线顶管的方式和障碍物避开之后，进入J42B井。曲线顶进方案与斜向对接方案的管道覆土厚度相同，均为14m，且同样由④层淤泥质黏土层顶管穿越，此层土层顶管施工最佳。20m为顶管施工工作井和接收井的开挖深度，其深基坑风险较小，属于可控范围。此外，与斜向对接施工相比，曲线顶管可与障碍物避开，根本不需要加固周围土体，且对附近环境影响不大。在充分考虑施工环境、施工难度、施工风险等多种因素的前提下，决定采用第三种施工方案，曲线顶进方案，即大口径长距离的曲线钢顶管施工工艺。
3.市政给排水长距离顶管施工关键技术要点
3.1曲率半径和管节长度
因管道沿线地层情况复杂，且存在大量障碍物，为避开管位上的障碍物，结合工程实际情况，可设880m为管线曲率半径，170m为管线弧长。据相关研究表明，中继间布设的间距和允许转角直接决定钢管曲线顶管最小曲率半径，因此，可按下式计算钢管曲线顶管的最小曲率半径。Ｒmin≥L/2×sin(k×α/2)其中，最小曲率半径可由Ｒmin表示;系数可由k表示，一般为1°;管道中继间的间距可由L表示。根据上式可以计算出，本工程钢管曲线顶管的中继间的间距8m，可设40个中继间。由于中继间数量过大，将大幅增加成本，甚至会增加施工难度，若仅仅依靠中继间来完成施工难度很大。为此，本工程决定选择单元管曲线顶进法进行施工，其方法为：针对钢管按一定长度进行分节处理，且采用活络接头作为钢管管节之间的处理，接头处采用专用设计，为形成曲线，接头处应满足偏转角需求。此外，可将若干个纠偏油缸设于管节接头位置，在特殊情况下，适当调整管节的偏转角。施工过程中，可将橡胶圈设于管节之间进行密封处理，该设置主要充当临时止水作用，待完成曲线顶管施工之后，可在管内焊接管节，从而连成一个整体，保证施工正常开展。此外，在直线段上，可将中继间布设于各条管线内，共2个;曲线段上，无需设置中继间，可将纠偏油缸设于2节管节之间，共3只[1]。
3.2管节接头处理
由于本工程选择薄壁钢管结构，为增强接头位置环向刚度，需将加劲板设于钢管管节接头2端，以此进行接头位置径向变形控制。在不均匀顶力作用下，钢管极易产生变形、失稳问题，可沿整个管道一周在管节接头两端进行加劲圆环设置，并将临时木垫片设于2个圆环之间，厚度为20mm。在顶管施工中，可将天然橡胶圈设于管节接头处，起到临时止水作用，避免渗漏。同时，要尽可能减小接头处前后管节之间的空隙，从而达到管节间插入施工要求。根据施工要求，可在12000kN控制曲线顶管最大允许顶力标准值。待结束顶管施工之后，需及时去除加劲板、加劲圆环，从而达到过水断面的需求。并采用焊缝的方式对2节管节进行连接，且在2级以上控制焊缝质量。
3.3顶进施工
待完成各项准备工作之后，便可按照设计要求，正常顶进施工。开始顶进时，便可开启各项操作工作，如总电源开关、主油泵、渣浆泵等，在此过程需对泥浆输送机和主顶千斤顶的速度进行适当调整，保证满足顶进施工要求。待其进入平衡状态后，便可开启压浆系统，在整个顶进施工环节，要实时查看掘进机的状态与施工趋势，随时微调千斤顶，避免偏差，做好机头方向控制[2]。
结论
简而言之，顶管法施工时，地下管道铺设是最常见的一种暗挖法施工形式，在市政管网建设中得到了广泛应用。通过顶管施工法，无需开挖路面，可减小对周边环境的干扰，且无需中断交通。在充分了解顶管法基本原理的基础上，结合工程实际情况，确定采用曲线顶进方案，即大口径长距离的曲线钢顶管施工工艺，并在此基础上，对顶管施工关键技术要点进行了分析与探讨。
参考文献：
[1]邵斌.市政给排水施工中的长距离顶管施工技术[J].中国新技术新产品，2019（04）：111-112.
[2]马海燕.市政给排水中的长距离顶管施工技术研究[J].建筑技术开发，2019，46（04）：83-84.