丁杰
上海吴淞市政建设有限公司 上海宝山 201900
摘要：近年来，随着社会经济的发展，我国城市化建设进程不断加快，其建设规模也不断扩大，城市地下管道的施工的顶管施工也逐渐向、长距离方向发展，以最大程度满足城市的生活需求。尤其是在城市中，由于无法进行大范围的路面开挖，在排水管、电力隧道施工中，对于顶管施工应用极为广泛，能够实现地面建筑、复杂地质条件、河流、道路、高压线、地铁等位置的管道施工，在保证电力、水资源输送基础上实现地面建设的顺利进行。
关键词：顶管工程；施工方案；优化
引言
作为一种地下管道施工常用的方法，顶管施工不用开挖面层，而且还能够高效穿越河川、道路、地面建筑物以及各种地下管线，它是在继盾构施工之后逐渐发展起来的，这种施工方法集降低环境污染程度、稳定土层、降低施工成本以及缓解道路等多项优点于一体，目前顶管施工已经被应用在了天然气石油管道、通讯电缆以及地下排水管道等项目之中。其施工原理为，通过管道间、中继间以及主顶油缸的推力，把掘进机或者是工具管穿过土层推到接收井内并将其吊起，或者是将掘进机后的管道或者是紧随工具管埋设在良井之间，以完成非开挖施工。
1顶管技术的主要特征
给排水的施工对于管道技术的应用是必不可少的，其中顶管技术又是管道技术中的常用技术，也是目前给排水工程中重要的应用技术。顶管技术也称作非开挖管道敷设技术，顶管技术最为明显的特征就是在管道敷设过程中不用人为对施工地面进行开挖，减少了管道施工的工作量。这也就降低了给排水施工对自然环境以及周围居民的影响。顶管技术在给排水中，还可以运用到给排水的管道铺设以及维修中。这是因为其能与地面及地下的建筑实现接触，实现铺设与维修的功能。由于顶管技术的应用处于地下，不易产生噪声，同时也不需要对周围居所进行拆迁，对周围的水源及建筑物的影响较小。顶管技术能节省工作量，加快了工程的进度，同时还能维持工程与生态环境的平衡关系，减少工程产生的负面作用，可以让给排水工程的经济效益得到提升。
2顶管工程施工方案的优化
2.1 设备选型和布置安装
宝山工业园区排水配套工程，本工程管径为φ1500，管道埋深在6.5~9.3m。顶管采用泥水平衡顶管施工，管材采用“F”型钢共有1284m顶管施工，管径为承口式钢筋砼管。主顶进系统共有4只2500kN双冲程等推力油缸，行程3500mm，总推力15000kN，4只双冲程油缸组装在油缸架内，安装后的4只油缸中心位置必须与设计图一致，以使顶进受力点和后座受力都保持良好状态。安装后的油缸中心误差应小于5mm。主顶液压动力机组由二台大流量斜轴式轴向柱塞泵供油，采用大通径的电磁阀和系统管路，减小系统阻尼，4只油缸可以单动，亦可联动。
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。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。在设备系统中，电动油泵用于主顶油管的供油。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。
2.2做好顶管施工的注浆压力和注浆量控制
在实际的施工中，必须要以适当的压力进行注浆量和注浆压力的有效控制，保持同步注浆和铺浆既能够降低摩擦阻力，也能够实现降低地面沉降、变形隆起的作用。注浆压力入口的压力通常会稍大于该处的净值水压力、土压力之和。注浆压力过大，容易扰动土体，引起沉降和跑浆，如果过小，则会使浆液填充过慢，间隙不充实。地表变形概率也会增大，同时也会增大顶进阻力。在宝山工业园区排水配套工程中对顶管顶进过程的顶力控制，采用触变泥浆进行顶进阻力的降低。顶进时通过管节上的压浆孔，向管道外壁注入一定量的减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆环套，减小管节外壁和土层间的摩擦力，从而减小顶进时的顶力，泥浆套的好坏，直接关系到减阻的效果。
2.3顶管顶力控制措施
关于顶管顶力控制问题，在实际的顶管施工时，通过刀盘正反转而完成了顶管机的大转角调整，然后再经过顶管机的调整之后，还可以使顶进速度飞速降下来。除此之外，通过这种方式还可以明显降低顶管机压力，在最大限度上避免顶管机在出洞时发生失误现象。在宝山工业园区排水配套工程中，顶管顶进时严格按照勤纠偏、勤测量以及小量纠偏的相关要求进行。在泥浆选择时，遵循同次、及时、足量三个原则。此外，在施工之前还需要认真验收和保养相应地设备，能够在设备出现故障问题时及早发现并处理。出现顶力过大问题的情况下，就要立刻停止顶进，并查找导致这种问题出现的原因，进而采取前述的措施来加以解决。
2.4顶管规格的选择
根据国家标准，不同规格的给排水工程，对于顶管规格的应用是有标准的。管道的选择也是顶管技术应用的一部分，会直接影响管道施工总体的成本及经济效益。首先是对管道直径的选择，根据实际的施工规模来确定管道的直径。通过对地质的测量，分析管道敷设出的压力大小来确定顶管的材质、壁厚、内外径以及所需要的钢筋规格。一般情况下，顶管的直径为1m以上,这也是为方便施工人员在井下进行作业。对顶管规格的选择，长度是其中重要的参数。顶管技术在运用过程中，顶管是通过接管来实现的，所以顶管长度的选择会直接影响接管次数。虽然顶管长度越长，接管次数越少，施工质量也会越好，但是一旦顶管施工出现较大的偏差时，施工人员的修正难度将会大幅提升，同时顶管越长，顶管井的尺寸也更大，费用也越高，成本也会增加。顶管越短，越能适应顶管弯曲，但可控性会变差，因为受到旁边土层的阻力增大。所以对于顶管长度合理的选择是顶管技术运用的重点内容。一般而言，顶管的长度与直径比超过2.1则宜选择长管，比值为1.15则应选择标准管，若比值不超过1.1则宜选择短管。
2.5 精确管道位置土体压力和出土量的控制
为防止顶管施工所引起的地面沉降，必须要进行管道位置、土体压力和出土量的的精确控制，如果顶管压力和静止土压力相当，则周围土体受到扰动就小，地面也不会出现大面积的变形，所以控制出土量和顶进速度是为了降低因过量的挤压而增加的地层的扰动隆起。通过对顶管机提供的压力进行控制。测定地表沉降土层变形移动和土压力等参数的优化，能够按照测试的结果进行实时的调整，并修正施工的参数，确保开挖面的稳定。
2.6设置中继间
中继间的设置，目的在于满足长距离顶管施工的需求，能够在顶进施工时提供更大的推力。中继间主要由千斤顶设备组、紧固件、承压法兰片等设备和元器件组成，同时配置有相关的电气操作系统。在中继间工作过程中，应当将后支撑点设置在后油压管道位置，然后利用千斤顶设备组来给前半段油压管道提供推力，然后用主千斤顶给后半段油压管道提供推力。根据该工程的长距离顶进施工情况，中继间每次推进距离约为 25cm 。施工时，要操作千斤顶设备组来开展分段推进工作，满足长距离顶进施工需求。然后，要根据管道阻力，在管道中分段进行中继间安装。安装位置在最前方的中继间在进行顶管的过程中，会受到管壁及机头产生的阻力，为此，要针对性储备适量的安全顶力。该工程技术人员通过科学计算，油压管道每推进 65m 左右，所需要的推进力约为 4000kN。由此反推，安装于最前端的中继间位置应当设置在距机头约 20m 左右的位置，后面相邻两个中继间距离应当控制在 50m 左右。
结语
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
[1]潘志坤.深圳顶管工程沉井制作与下沉施工技术[J].价值工程,2019,38(35):214-217.
[2]赵鸿.给排水工程中长距离顶管施工技术措施的应用研究[J].建筑工程技术与设计,2020(2):157.
[3]刘超.给排水工程中长距离顶管施工技术 措施的应用研究[J].建材与装饰,2019,(35):29-30.