张景森
佛山市华燃能建设有限公司
摘要：城镇燃气管道建设过程中，管道铺设过程中受到建筑物设备影响的情况比较常见，需要使用顶管施工技术来迂回处理，从而减少燃气管道建设对城镇正常运行的影响，并保障城镇管道的安全建设。本文通过分析顶管施工的原理，及其在城镇燃气管道建设中的优势，以及其在施工过程中的具体应用来进行研究，使我国城镇建设中，可以灵活使用施工手段，降低工时、提升施工质量，并减少施工影响。
关键词：顶管施工；城镇燃气；燃气管道；管道施工
天然气是一种清洁型，具有绿色环保作用的能源，在国际范围因为其经济性和环保性得到广泛使用。我国城镇的发展带来对天然气需求的快速发展，随之而来的便是城镇燃气管道的建设力度进一步加大。燃气管道因为其特殊性在施工过程中，不可避免地会使用开挖埋下的方式进行地下施工，对周围环境、土地的影响较大，并拥有较高的施工成本。而顶管施工技术便是为了解决此类问题而产生的施工技术。
一、顶管施工的原理
顶管施工技术利用顶管机，在挖好的竖井处进行测量，使用顶管机头牵引、顶进管材，使其在地下行进，并对管线前进路途中的岩石、土壤进行切割、挤压，搅碎变形的土壤，并在管道前行的过程中，使用管道的压力将其压实，这种施工方法能够产生足够的土压力，形成较为稳定的土壤层，不影响地质强度以及地表的建筑、设施。顶管施工技术可以根据施工的管线材质、管径顶管轨迹以及顶管设备可以进行中小口径、钢制、钢筋混凝土、人工、机械等顶管施工的区分。而在城镇管道建设中，多用机械顶管施工技术，同时为了保证土壤、地质环境的平衡不受影响，多采用土压平衡式和泥水平衡式来进行施工，在管线材料的选择时，则需要充分考虑管线用途、以及施工成本。而一般来说，钢筋混凝土的管线拥有较高的强度，和较高的适用性，在施工中较为常见。
二、顶管施工技术在城镇燃气管道建设中的优点
（一）对地表设施、建筑的影响较小
与传统的管线铺设施工不同，顶管施工技术的土方开挖仅在竖井处进行开挖，而管线顶进施工过程，全部在地下完成，既不会影响地表设施、建筑，也不会对设施的正常运行带来不利影响，从而消除施工过程中，过分开挖、回填而导致的对城镇设备、道路运行的不利影响。从而保证施工有效进行的同时，降低施工对周边环境的影响。
（二）有较高的实用性
城镇燃气管道建设过程中面临的特殊情况较多，例如穿越广场、河道等特殊地形。此类地形环境较为复杂，如果使用开挖施工技术，面临的施工量较大，同时对周围环境的影响较大，施工难度也较高，很难满足城镇建设需求。而作为非开挖技术的顶管施工，能够解决在此类特殊环境下燃气管道建设施工，具有较强的适应性。
（三）环境效应明显
以往管线铺设施工采用的技术，先对地表进行挖开，安置管线之后回填，对地表、周围环境的影响较大；并在施工过程中产生较大的噪音、粉尘污染，施工过程中必可避免的产生较大的环境污染。顶管施工其一施工绝大部分在地下进行，对地表的破坏较少，在施工过程中产生噪声、粉尘污染也得到有效地控制。同时顶管施工过程中使用自然物理条件，加以水泥混合对土壤进行加固，保证土壤的受力条件不会改变，从而具有较高的安全性。
（四）具有较高的经济效益
首先，顶管施工技术需要开挖、回填的施工范围较少，从而减少了施工量，有效降低了施工成本；其次，顶管施工过程仅需要在竖井出进行施工，需要的场地、空间极小，而全程在地下的施工无需对地表设施、建筑进行复原；此外，顶管施工工期较短，在施工过程中能够通过有效的技术调整来提升施工的安全性，从而减少返工的情况。综上所述，顶管施工具有较高的经济效益，并在城镇建设中，对城镇的影响最小。
三、顶管施工技术在城镇燃气管道建设中应用
（一）施工工艺选择
现阶段我国采用最广泛的机械顶管施工技术有土压平衡和泥水平衡两种施工技术。土压平衡施工技术使用封闭式盾构，而泥水平衡在施工过程中，通过对全断面对泥土进行切削，并使用泥水压力来平衡土压力和地下水压力，并使用泥水输送弃土。土压平衡施工技术能够承载较大的地层压力，并方式地下水、流沙导致施工中的安全问题；而泥水平衡施工的施工成本虽然较高，但是在面对流沙、地下水时具有更高的施工安全性，因此在选择施工工艺时，需要根据现场施工需求进行选择，在保证施工安全、质量的基础上，选择拥有良好的经济效益的施工技术。
（二）顶管竖井施工
虽然顶管施工技术不需要对地面进行大面积的开挖，但是需要在施工开始前，做好竖井开挖工作，并在施工过程中做好安全措施，避免坍塌等安全事故。顶管竖井主要有锁口圈梁、井身施工以及封底施工组成。在施工过程中，需要根据开挖进度，逐层、自上而下的安装钢制格栅、网片对井身进行支护，并使用喷射混凝土施工来巩固井壁。
锁口圈梁由混凝土结构组成，在开挖之前，需要确定竖井范围内的其他管线设备，若有其他管线，使用人工开挖；若没有，可使用机械开挖减少工期。在开挖施工完成后，使用钢筋进行支模、绑扎，并加以浇筑，增加锁口圈梁强度
在竖井开挖至设计标准后，在井底设置积水坑，并使用水泵将积水排除。
（三）机械设备安装
安装顶进设备时，需要提前对设备后背墙进行加固施工，使用钢筋混凝土浇筑，在混凝土后背墙拆模后，使用30cm的横铁与竖铁进行标识并确保后背墙的土抗力强度满足设计标准。其次，为了避免施工过程中遇到的地下水渗漏、漏浆等问题引起的土壤塌陷、沉降等现象，在顶管机进出的洞口处需要安装止水圈，并使用水泥砂浆填满缝隙。在安装导轨时需要注意，导轨平整度应当满足设计标准，混凝土基础面应当低于枕铁面10-20mm之间，在安装过程中需要保证导轨安装到位，并在使用过程中检查导轨位移情况，群宝顶面高程偏差在0-20mm之间，而导轨内距则需要控制在2mm以内。导轨安装完成之后，使用吊车将顶管机头进行安装，对设备轴线、油缸轴线等参数进行一致性的检测，并调整减少偏差。安装完成之后，对顶管机的电路、油路、注浆系统等进行调试，确保顶管既能够正常工作。
（四）顶管施工
对顶管机入洞口进行加固施工，并在施工完成之后，使用风镐除去门砼，保持洞口附近土层情况完整的前提下，切开井壁支护钢筋，并使用人工向洞内开挖0.5m后，将顶管机头进行安装。待止水圈安装结束后，启动顶管机以及顶进设备，根据施工现场的地质条件以及顶进施工的情况，来调整刀盘转速和扭矩。如果顶进阻力较小的情况下，顶管行进速度应当控制在15mm/min，确保行进方向正确，当顶管机头全部进入土层之后，可以慢慢提升顶进的速度。
顶管施工前30m应当作为施工的试验阶段，观察施工沉降情况，并对现场图纸的流塑性、土仓压力、顶进偏差等情况进行计算，进而调整后续顶进参数。在顶进过程中，需要使用润滑泥浆并快速、持续的成环状进行注浆，降低顶进施工的阻力，并在每顶进30cm之后进使用光靶上的激光点来确认偏移情况，一定要做到实时调整，细微调整。
最后，在接收竖井处，进行出洞口的土体加固，并在检测后开始机头出洞施工，顶管机头应当快速解除上切削面，并及时安装洞口止水措施，减少顶进开挖面的暴露时间。在顶管机刀盘到达接受竖井之前，需要在10-15m处做一次贯通测量，从而精确计算出刀盘与洞口之间的距离，当刀盘到达洞口200mm-500mm左右时，需要停止顶进工作，确保施工安全。
结语：顶管施工技术是极具代表性的地下施工，对空间、场地范围的要求不高，不会破坏地表的设施建筑，因此拥有更强的经济性和环保性，适合在城镇燃气管道建设中使用，具有更高的社会、经济效益。
参考文献：
[1]韩旭. 顶管施工技术在城镇燃气管道建设中的应用研究[D].北京建筑大学，2018.
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[3]张德金. 顶管施工技术在城镇燃气管道建设中的应用研究[J]. 现代物业（中旬刊）,2019(06):211.