陈德强
广东华坤建设集团有限公司 广东东莞523073
摘 要:市政的排水施工，对于整个城市的雨污水收集排放和多降水季节城市内涝排水有着十分重要的意义，随着市政排水工程的不断完善和发展，长距离顶管施工设计技术已经成为了市政排水工程的重要技术。其可以基本满足城市排水施工需求，本文以其作为研究对象深入分析其在施工中的应用。
关键词:市政给排水；长距离；顶管；施工技术
引 言
市政工程的排水施工具有循环利用水资源、保障居民日常用水充足、防洪排涝、治理污水等作用。为充分发挥其作用，解决城市水污染问题，为人们提供便利，促进城市发展，有必要使用现代化先进施工技术。在众多施工技术中，长距离顶管技术因其优势而得到了广泛应用，对其进行探讨具有现实意义。
一、长距离顶管施工技术运用优势
顶管施工技术即通常所说的非开挖管道施工技术，是目前城市排水施工中经常使用的一种技术，由于运用顶管施工技术不需要开挖沟槽，是对城市环境的破坏及影响十分轻微的一种技术，采用该技术大幅减小了对道路路面及设施的破坏，减少了对地面交通及周边民众工作生活的影响，同时也提高了施工效率，为后续施工提供便利。而长距离顶管施工技术由于其顶距长，沉井数量少，更是具有下述3点优势。第一；施工应用环境方面的优势。能适应多种复杂条件下的施工，包括交通繁忙的城市道路（尤其是穿越路口）、居民居住区、公园等，该技术能辅助施工单位克服复杂环境障碍。排水施工位置多处于城市内，施工期间容易影响居民日常生活，但是运用该技术可实现短期高质施工，减少了对区域居民的影响。第二；施工占地方面的优势。运用该技术只需局部施工占地，且有范围小等明显优势，在相对狭窄场所亦可以实施，能极大缓解城市道路交通压力，减少安全隐患。第三；成本及工期方面的优势。市政工程建设数量随着城市化进程的加快而不断增多，排水施工因其多在原有设施基础上进行，排水主管网（尤其是污水管网）的埋深及管径也不断的增大，采用顶管施工往往具有明显的优势，而顶管施工的成本及工期受沉井的影响较大，长距离顶管施工技术由于其具有顶距长，沉井数量少的优势，故而在成本上能极大降低成本，提升施工进度。下面以某个实际工程为例，阐述长距离顶管施工技术的实际应用。
二、项目概况
某污水管网项目，工期5个月，其中顶管3980米，数量较多，约占整个管线长度40%，主要分布范围为四处：一处为城市主干道的绿化带下，长度2822米，埋深5~9米，管径1米；两处穿越主干道路口各长85米，埋深5.5米，管径1米；一处位于城市次干道的一侧，长1008米，埋深4.5~5米左右，管径1米。
三、工程特点及重难点
3.1施工周边环境复杂
顶管布置位置为城市主干道、次干道及穿越交叉路口，施工均需占用原有通行道路，周边环境及地下管线复杂，人流量及车流量大。对安全文明施工和交通疏解要求高。
3.2管线避让及改迁复杂
工程范围内市政地下管线避让种类多，有通信、电力、燃气、供水等，且数量大；开工前与施工过程中需与各管线管理部门保持协调沟通，并对现有管线情况进行详细调查。
3.3顶管施工难度大
本工程在工作井和接收井施工时对原有道路通行影响大。根据地质勘察报告显示，该段顶管埋深较大，且地质条件复杂，穿越的地质有风化岩地质、淤泥地质、黏土地质等多种地质，管位位于地下水位以下，顶管施工的排水、施工安全、质量控制难度较大。
四、市政排水工程长距离顶管施工技术
根据地质报告显示，现场实际地质风化岩居多，条件比较特殊，综合考虑地质情况、现场施工环境及人工顶管的工艺特点，采用人工顶施工。为尽量减少施工占地对交通的影响，缩短工期，最大顶距适当加长至85米。施工工艺流程：测量引点→工作井施工→测量放样→龙门吊安装→井下导轨安装→液压系统等设备安装→地面辅助设施安装→挖设好第一节管的顶进空间→下管→顶进→挖土→顶进→测量管节偏差调整顶进速度至第一节管推进结束→关闭顶进系统→挖土→重复以上步骤。
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图1 人工顶管开挖示意图
4.1人工顶管施工方法
顶管方式主要采用手掘式顶管，管外径为1200mm。手掘式顶管是最早发展起来的一种顶管施工的方式，由于具有施工操作简便、设备少、施工成本低、施工进度快等优点，现在仍被许多施工单位采用。从已施工的实例来看，在强风化岩中采用手掘式顶管工作时，每一个工作坑每天可顶进5～6m，速度较快。手掘式顶管是一种敞开的顶管工艺，因此要特别注意防止发生有毒、有害气体中毒现象，井内必须采用鼓风机鼓风，以便稀疏井内的空气。另外还要注意防止涌水现象，在施工的过程中，如果发现渗水现象比较明显的地方，这有可能存在涌水，对这样的位置我们一定要特别注意，在旁边准备好防范措施。
（1）引入测量轴线及水准点
将地面的管道中心桩引入工作井的侧壁上（两个点），作为顶管中心的测量基线。将地面上的临时水准点引入工作井底不易碰撞的地方，作为顶管高程测量的临时水准点。
（2）下管
下管前，要严格检查管材，查证出厂证明和现场入场检验。第一节管下到导轨上时，应测量管的中线及前后端管底高程，以校核导轨安装的准确性。要安装户口铁或弧形顶铁保护管口。
4.2千斤顶和顶铁的安装
千斤顶是掘进顶管的主要设备，本工程拟采用4 个200T液压千斤顶，总推力800T。千斤顶的高程及平面位置：千斤顶的工作坑内的布置采用并列式，顶力合力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线，防止产生顶时力偶，造成顶进偏差。根据施工经验，采用机械挖运土方，管上部管壁与土壁有间隙时，千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/4~1/5处为宜。安装顶铁应无歪斜、扭曲现象，必须安装直顺。每次退千斤顶加放顶铁时，应安放最长的顶铁，保持顶铁数目最少。顶进中，顶铁上面和侧面不能站人，随时观察有无扭曲现象，防止顶铁崩离。
4.3顶进施工
工作坑内设备安装完毕，经检查各部分处于良好状态。即可进行试顶。首先将工具头下到导轨上，就位以后，装好顶铁，连接好各系统并检查正常后，校测工具水平及垂直标高是否符合设计要求，合格后即可顶进工具头，然后安放混凝土管节，再次测量标高，核定无误后进行试顶，待调整后各项参数后即可正常顶进施工。顶进施工时，主要利用风镐在前取土，千斤顶出镐在后背不动的情况下将顶管向前顶进，其操作过程如下：
①安装好顶铁挤牢，工具管前端破取一定长度后，启动油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作行程，将管子推向一定距离。
②停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞回缩。
③添加顶铁，重复上述操作，直至需要安装下一节管子为止。
④卸下顶铁，下管，用环形橡胶环连接混凝土管，以保证接口缝隙和受力均匀，保证管与管之间的连接安全。
⑤测量：在顶第一节管时及校正顶进偏差过程中，应每顶进20～30cm，即对中心和高程测量一次；在正常顶进中，应每顶进50～100cm时，测量一次。中心测量：根据工作井内测设的中心桩、挂中心线，利用中心尺，测量头一节管前端的轴线中心偏差。高程测量：使用水准仪和高程尺，测首节管前端内底高程，以控制顶进高程；同时，测首节管后端内底高程，以控制坡度。工作井内应设置两个水准点，以便闭合之用，经常校核水准点，提高经度。一个管段顶完后，应对中心和高程再作一次竣工测量，一个接口测一点，有错口的测两点。
⑥纠偏：当测量发现偏差在10～20mm时，采用超挖纠偏法，即在偏向的反侧适当超挖，在偏向侧不超挖，甚至留坎，形成阻力，施加顶力后，使偏差回归。当偏差大于20mm时，采用千斤顶纠偏法，当超挖纠偏不起作用时，用小型千斤顶顶在管端偏向的反侧内管壁上，另一端斜撑在有垫板的管前土壁上，支顶牢固后，即可施加顶力。同时配合超挖纠偏法，边顶边支，直至使偏差回归。
⑦管前挖土要求：由于实际地质中风化岩需要采用人工配合空压机掘进、施工难度比较大，在一般顶管地段，可超挖管端300～500mm，在管周上面允许超挖15mm，下面135度范围内，不得超挖。
⑧接口的处理：由于顶管的管材为F型接口，顶管完毕后，对于管与管之间的缝隙，采用膨胀水泥砂浆压实填抹。选用硅酸盐膨胀水泥和洁净的中砂，配合比（重量比）为：膨胀水泥：砂：水=1:1:0.3,随拌随用，一次拌和量应在半小时内用完。填抹前，将接口湿润，再分层填入，压实填抹平整后，在潮湿状态下养护。
⑨土方运输：由手推车、小翻斗车负责，管内斗车需安装轨道轮，方便出入，在施工现场远离井口30m以上的地方，选择多个地点，设临时推土坑，堆放成孔土方，每天采用挖掘机装土，由15T自卸汽车运输到场外堆弃。
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图2 土方运输
4.4顶管施工质量标准
顶管施工主要质量标准；顶进不偏移，管节不错口，管底坡度无反坡。顶管接口套环应对正管缝与管端外周，保证密贴。管端垫层粘牢不脱落。管缝填充料和顺，不流淌，橡胶圈安放正确。管节不得有裂缝，不渗水，管内不得有泥土及建筑垃圾。
五、顶管施工过程中应注意的问题
第一；顶进过程中油泵操作工，应严格注意观察油泵车压力是否均匀渐增，若发现压力骤然上升，应立即停止顶进，待查明原因后方能继续顶进。第二；管子的顶进或停止，应以工具管头部发出信号为准。遇到顶进系统发生故障或在拼管子前20min，即应发出信号给工具管头部的操作人员，引起注意。第三；顶进过程中，一切操作人员不得在顶铁二侧操作，以防发生崩铁伤人事故。第四；如顶进不是连续三班作业，在中班下班时，应保持工具管头部有足够多的土塞；若遇土质差，因地下水渗流可能造成塌方时，则应将工具管头部灌满以增大水压力。第五；管道内的照明电信系统一般应采用低压电，每班顶管前电工要仔细地检查多种线路是否正常，确保安全施工。第六；工具管中的纠偏千斤顶应绝缘良好，操作电动高压油泵应戴绝缘手套。第七；顶进中应有防毒、防燃、防暴、防水淹的措施，顶进长度超50m时，应有预防缺氧、窒息的措施。第八；氧气瓶与乙炔瓶(罐)不得进入坑内。第九；人工机管应在旱季施工，先抽水后施工，保证地下水位低于工作平面。
六、结束语
综上所述；在市政排水工程施工中，长距离顶管施工技术具有施工过程中对地表干扰小、对城市交通及周边环境影响小、施工精度高、速度快且施工成本较低等显著优势，是市政排水工程施工的常用施工方法。市政排水工程施工中应用长距离顶管施工技术，不但可以提高施工效率和质量，而且还可以降低施工过程中对交通和环境的影响，具有较好的经济效益、环境效益和社会效益。
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