翟宏琳
身份证号码：370781199201075**** 山东潍坊 261000
摘要：随着我国社会主义市场经济的飞速发展，我国各行各业都得到了极大的提升。在市政工程的建设过程中，地下管网建设水平至关重要，需要在满足市政工程功能需求的同时降低对其他城市系统的影响。顶管施工技术则是一种十分适合市政工程地下施工的技术，具有污染小、成本低等特点。为了进一步提高当代城市建设水平，需要对顶管施工技术的应用进行深入研究。
关键词：市政工程；顶管施工；技术；运用
引言
随着经济快速发展，城市设施与人口增长矛盾突出，城市设施不能满足人口增长需要，如煤气管道铺设维修影响交通，非开挖施工技术是工程建设技术水平的体现，顶管施工技术在城市地下空间施工得到广泛应用。顶管法施工是暗挖施工的常见形式，将掘进机从工作井穿过土层推到接收井，采用非开挖铺设地下管线施工。顶管法施工技术能顺利穿越公路、地下构筑物等。相比明挖施工可节约土地，可保证正常交通通畅，在穿越铁路等障碍时可减少沿线拆迁工作量。顶管技术已有100多年的历史，在国外发展起步较早，美国是最早采用顶管法施工技术的国家。20世纪50年代长距离顶管施工技术得到长足发展，1964年上海一些单位进行机械式顶管实验，由于顶管掘进机设计停留于原始阶段，无针对性的理论指导。20世纪80年代后顶管法施工技术得到长足发展。目前顶管施工日益普及，近年来顶管施工运用到动力电缆等许多管道施工中。
1顶管施工特点
“土压平衡顶管机”是利用安装在顶管机最前面的全段面切削刀盘，将正面土体切削下来进入刀盘后面的搅拌仓内，经过刀盘后面的搅拌杆将其充分搅拌，并使仓内具有适当压力与开挖面水土压力平衡，以减少顶管推进对地层土体的扰动，在出土时由安装在密封仓下部的螺旋出土机向排土口连续地将渣土排出，再由出土设备不断运输渣土；无需土质改良，施工后地表沉降小，不受水资源的影响，渣土运输方便。
2顶管施工扰动机理
顶管施工过程中，随着顶管顶进距离的变化，相邻管线存在加压和减压2个阶次，加压过程中，顶管的推进和挤压使得相邻管线表面产生附加荷载，土体则为荷载传递的媒体，附加荷载的作用使得管线产生附加弯矩和挠曲变形；减压过程中，管线弹性恢复；加压过程主要对管线的挠曲产生影响。周围存在既有管线情况下，顶管施工过程中相邻管线的应力应变状态相对复杂，施工中顶管需要错开一定的纵向间距，防止顶管顶进时土体扰动较大对相邻管线造成不利影响。先施工的顶管叫先行管，会对土层造成初次扰动，使土体的原始状态被破坏，土体通过改变其应力应变状态达到新的应力平衡，并通过应力重分布对先行管产生反作用；后施工的顶管叫后行管，会对土体造成二次扰动，后行管施工使顶管周边土被压实，破坏了土体的二次应力平衡状态，土体通过应力重分布作用于后行管，并调节自身应力应变状态达到第三次应力平衡。顶管以土体作为传递媒介相互影响，因此需要处理好顶管、既有管线和土体三者的相互关系，才能够保证施工安全。
3顶管施工技术的应用
3.1顶管施工技术工程
某工程部分管段受施工条件制约或交通疏解等要求，采用顶管施工。对于管径不小于800ｍｍ采用常规顶管施工；对于管径小于600ｍｍ采用小口径顶管施工，对于工作井采用沉井支护，确保井内作业人员的安全。施工放线根据平面图中标注的检查井坐标确定，以不影响周边现状建筑物、构筑物、地下管线等为原则，尽量减少对现状道路、绿化的破坏，如有变化应由建设单位、施工单位及设计单位共同确认后执行，该工程设计图纸采用珠区坐标系，地形标高为绝对标高。
地质勘察报告场地内分布有软层，管道部分处于软弱土层之中，对顶管施工造成影响，采取降水加固处理等辅助措施。根据气候环境条件，注意针对季节性特点的施工措施，如夏季雨量大，必须采取修建临时截水沟方式连通排水系统，应首先考虑到避开大雨中进行混凝土施工。减少对周边交通及居民生活的骚扰。
3.2设备选型和布置安装
针对该市政工程的具体情况，技术人员选择了两台电动空压机，以此作为气压系统。再选取了鼓风设备，用于净化施工场地的空气，给施工人员提供良好的施工环境。针对主顶、中继间千斤顶用到的压力油，选取了专用液压系统。在所有工作井中配置了两台高压泵，以此作为并联循环作业的基础，同时还配置了压浆系统。另外还选择了一台性能可靠的门式吊机，用于执行施工现场设备、材料的吊装工作。针对井内的顶进设备，技术人员结合实际情况选用了两台油压为2000kN的千斤顶，按照对称结构布置于两侧。需要注意的是，千斤顶油程需要控制在1500mm左右。在设备系统中，电动油泵用于主顶油管的供油。
3.3测量监控
顶管机设备一般都会配置测量系统，主要由测量靶和倾斜仪两大部分组成，且均安装在顶管机的前壳体。前壳体上安装的测量靶通过全自动测量仪器反馈出顶管机的方向、高程偏差数据和纠偏效果；倾斜仪不仅能够反映出顶管机水平和俯仰姿态，也可以判断刀盘是否偏转，倾斜仪的数据结果通过电子传输至操纵台显示屏，显示器数据为0，则代表顶管机水平；若为正值，代表顶管机上仰或向右偏转，反之负值则是处于下俯或向左偏转。顶管施工前，必须首先对测量区域内的导向、水准及相关控制点完成复核检验以保证后续测量的精度。为了能够指导顶进施工，可以在顶管机设备上配置激光自动导向系统，每顶进1节管测量一次，同时每天进行人工复测1次，测得数据与全自动测量数据进行对比可提高数据的准确性。
4顶管施工工艺及方案
顶管工艺的施工流程：工作井施工、安装设备、将管吊装就位、准备施工、土方掘进、测量工程及纠偏、外运废泥、开机顶进。工作井内需要沿着顶管的轴线在临时准备的后座墙上装上刚性后座、刚性顶铁、主顶千斤顶以及导轨等顶进设备。此外，还应在工作井边侧部位安放能够使施工人员上下所用的下井扶梯二座。需要在逐点千斤顶之间的轴线上安装好管内测量起始平台，并与千斤顶的支架相分离，这样能够有效保证顶进过程当中测量平台的稳定性。之后还需要再沿工作井井壁安装好二寸压浆管，四寸供水以及供电管线等设备。同时，还需要在井内二测工作平台上安装电焊机、并且对方以及后坐竹顶油泵车等。压浆管、通风管以及排泥管等管口分别安装在钢管左右偏下位置，在馆内所选用的照明灯需要设定为24V的低压，每隔8m布置一个照明灯。并且在施工阶段内，管道和工作井内排水设备应足量。
结语
总而言之，随着如今各个城市建设工作不断开展，大量地下管道工程的建设需要采用更为先进的施工技术。而顶管施工技术作为一种可以避免大量开挖土方、影响城市环境的技术，在市政工程的建设中有很高的应用价值。施工单位需要深入研究顶管施工技术的相关原理和要点，在做好施工现场地质结构、地下设施勘察的基础上，做好顶管施工方案的设计，选用技术先进、安全可靠的设备。施工中做好施工质量检查和现场通风，确保顶管施工达到设计要求。
参考文献
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