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摘要：本文介绍了顶管技术的特点及工作原理，对顶管技术施工应用进行了分析，探讨了顶管技术在市政给排水工程中的应用。
关键词：市政；给排水；顶管；施工
中图分类号：TU99文献标识码： A
引言
顶管技术以其不影响周围环境或者影响较小，施工场地小，噪音小等特点，目前广泛应用于城市市政工程中。由于顶管技术不需要挖开地面,在地下进行管道施工,减少对城市的污染,提高经济和社会效益,因而广泛受到施工单位的青睐。顶管技术彻底解决了管道埋设施工中对城市建筑物的破坏和道路交通的堵塞等难题，在稳定土层和环境保护方面凸显其优势。这对交通繁忙、人口密集、地面建筑物众多、地下管线复杂的城市是非常重要的，它将为城市创造一个洁净舒适和美好的环境。
一、顶管施工的特点及原理
顶管法又称为非开挖管道敷设技术，它具有不需要开挖面层，就能穿越地面构筑物和地下管线及公路、铁路、河道的特点，相比开挖敷设技术，投资和工期将大大节省。同时，顶管施工技术可以降低噪音，减少粉尘，减轻对城区的交通条件和环境状况的干扰和破坏，属于真正的无污染、高效率的施工技术。顶管施工法由于其上述多方面的优点，在市政工程中尤其是在市政給排水管线工程中得到了广泛地应用。概括起来，顶管施工技术具有几大方面的优点：施工面由线缩成点，占地面积小；地面活动不受施工影响，对交通干扰小；噪音和震动低，城市中施工对居民生活环境干扰小，不影响现有管线及构筑物的使用；可以在很深的地下或水下敷设管道，可以安全穿越铁路、公路、河流、建筑物，减少沿线的拆迁工作量，降低工程造价，其主要缺点是施工技术难度较高，需要详细的工程地质和水文地质勘探资料。
顶管技术施工原理是在管道的沿线按设计的方案设置工作井和接收井，工作井内设置坚固的后座，吊进油压千斤顶以及要顶进的钢管或混凝土管，接好照明，泥浆管，油管等管线，利用人工将管道前方的土壤取出，然后用油压千斤顶缓慢顶进，通过压浆系统使管节周围形成泥浆套，管道在泥浆套中滑行，在顶进的过程中通过激光经纬仪测量顶管的方向，边顶进边排土边调整，直至将钢管或混凝土管顶至接收井内。
二、顶管技术施工应用分析
1、顶进管的选择
顶进管一般选用钢筋砼管,如没有腐蚀要求可选用钢管。钢筋砼管的规格设计、配筋和应力验算应遵守有关钢筋砼的标准和技术规程,特别是有关钢筋砼管的标准和技术规程。(1)顶进管直径的选择。顶进管的直径选择是首先根据工程性质、工程需要确定内径,根据顶进管所受荷载确定砼管的配筋及壁厚,进而确定外径。因为顶管工程工作面上需要配备挖土工人,所以一般管内径不小于880mm。(2)顶进管长度的选择。顶进管的长度对顶管过程的可控性和经济性有很大的影响。在直线推顶的情况下使用长管可以减少装管的次数,取得良好的效果,但随着管长度的增长,如果偏离原定的路线,使之恢复正确路线要比使用短管更加困难。工作井的尺寸也要增大,挖坑、支护、回填、修复的费用将相应地增加。反之,在直线上推顶很短的管也较困难,因为短管比较容易向周围土层中挤入,致使整个管列呈蛇形弯曲,这便降低了管路顶进的可控性。一般情况下,管长度须相对于管径来衡量,当L/D外≤1.10时,为短管;当L/D外=1.15时,为标准管;当L/D外≥2.10时为长管。
2、顶管施工的前期准备
现场平面布置。平面总体布置包括起重设备、自动控制区、料具间、管材堆场、拌浆棚及拌浆材料堆场、注水系统、弃土坑的布置等。始发工作井内安装导轨、千斤顶、顶铁、后背墙等设备,工作井边侧设置下井扶梯供施工人员上下。(2)顶管机进、出洞处以及后靠土体加固。为确保顶管施工的安全,需对后靠土体及进、出洞区域土体进行注浆加固。
三、顶管技术在市政给排水工程中的应用
1、工作坑
顶管工作坑的位置应便于排水、出土和运输，并对地上与地下建筑物、构筑物易于采取保护和安全生产措施；采用装配式后背墙由方木、型钢或钢板等组装而成；工作坑的支撑应形成封闭式模框架，矩形工作坑的四角应加斜支撑。顶管井分工作井与接收井两种，顶管井的建造结构有很多种类，一般使用锚喷支护结构。对土质密实，自稳性强，且埋深较浅的接收井可采用钢木支撑结构。结构布置时，在井内设置内支撑，改善结构受力。在建造过程中，工作井按双向顶进设计，与接收井间隔布置，间距与设计检查井间距一致，施工完毕，在工作井和接收井的位置上按设计要求做检查井。
2、设备安装
导轨选用钢质材料制作，将钢轨安装牢固顺直、平行、等高，其纵坡与管道设计坡度一致在使用中经常检查校核导轨，防止产生位移。千斤顶安装时固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点在管道中心线的垂线上。油泵应与千斤顶相匹配，并有备用油泵；安装完毕后进行试运转。顶进过程中油压突然增高时，应立即停止顶进，检查原因并经处理后方可继续顶进。顶铁分块拼装式顶铁应有足够的刚度，并且顶铁的相邻面相互垂直。安装后的顶铁轴线应与管道轴线平行对称，顶铁与导轨之间的接触面不得有泥土、油污。更换顶铁时，先观察顶铁有无异常现象。顶铁与管口之间采用缓冲材料衬垫，当顶力接近管节材料的允许抗压强度时，管口应增加U型或环形顶铁。正式作业前应试吊，检查重物捆扎情况和制动性能；严禁超负荷吊装。
3、顶进
采用手掘式顶进管理，将地下水位降到管底以下不小于0.5米处，并采取措施，防止其它水源进入顶管管道。全部设备经过检查并试运转合格后可进行顶进。顶进程序是：安装顶铁，开动油泵，顶镐活塞伸出一个行程后，关油泵，顶镐停止运行，活塞收缩，在空隙处加上顶铁，再开油泵，如此周而复始工具管接触或切入土层后，自上而下分层开挖。在允许超挖的稳定土层常顶进时，管下部135度范围内不得超挖；管前超挖根据具体情况确定，并制定安全保护措施。
4、顶进偏差的校正
顶进过程中发现管位偏差10mm左右，即应进行校正。纠偏校正应缓慢进行，使管子逐渐复位，不得猛纠硬调。纠偏是指机头偏离设计轴线后，利用设置在后部的纠偏千斤顶组，改变机头端面的方向，减少偏差，使管道沿设计轴线顶进。如果同时有高程和方向偏差，则应先纠正偏差大的一边。纠偏应做到在顶进中采用小角度分级逐步进行，勤调微纠。当顶管机头发生旋转时，可采取在管内的相反方向增加压重块或在中间站。提供旋转纠正力矩等方法纠正。
挖土校正法，偏差值10~20mm时采用此法。即在管子偏向设计中心左侧时，可在管子中心右侧适当超挖，而在偏向一侧不挖或留台，使管子在继续顶进中，逐渐回到设计位置。
顶木校正法。偏差较大时或采用挖土校正无效时，用圆木或方木，一端顶在管子偏向一侧的内管壁上，另一端支撑在垫有木板的管前土层上，开动千斤顶，利用顶木产生的分力，使管子得到校正。
顶镐校正法。偏差较大，利用顶镐代替顶木，这种装置更有利于校正和纠偏。纠偏的方法较多，应根据土质、偏差值技术水平，选用相应的对策偏差值较小时，容易校正，当累计偏差较大时，校正就较困难。
结束语
顶管施工技术具有不妨碍交通畅通、占地面积少、大大降低沿线拆迁的工作量、施工的过程控制相对严格以及经济性较高等优点。相对于开槽埋管从社会效益与经济效益上来讲更具有优越性，另外一方面从切实做到保护环境考虑，顶管施工技术应该得到大力推广。
参考文献
[1]李健.顶管施工法的技术特点分析[J].筑路机械与施工机械化,2012(7).
[2]晓阳,李红兵.顶管施工用管材的比较和应用[J].中国给水排水,2012(4).
[3]彭汾.室外给排水管道工程设计分析[J].中国新技术新产品,2013(10).
[4]黄贵.顶管技术在城市排水管道施工中的应用[J].科技信息,2010,(18).
关键词：市政；给排水；顶管；施工
中图分类号：TU99文献标识码： A
引言
顶管技术以其不影响周围环境或者影响较小，施工场地小，噪音小等特点，目前广泛应用于城市市政工程中。由于顶管技术不需要挖开地面,在地下进行管道施工,减少对城市的污染,提高经济和社会效益,因而广泛受到施工单位的青睐。顶管技术彻底解决了管道埋设施工中对城市建筑物的破坏和道路交通的堵塞等难题，在稳定土层和环境保护方面凸显其优势。这对交通繁忙、人口密集、地面建筑物众多、地下管线复杂的城市是非常重要的，它将为城市创造一个洁净舒适和美好的环境。
一、顶管施工的特点及原理
顶管法又称为非开挖管道敷设技术，它具有不需要开挖面层，就能穿越地面构筑物和地下管线及公路、铁路、河道的特点，相比开挖敷设技术，投资和工期将大大节省。同时，顶管施工技术可以降低噪音，减少粉尘，减轻对城区的交通条件和环境状况的干扰和破坏，属于真正的无污染、高效率的施工技术。顶管施工法由于其上述多方面的优点，在市政工程中尤其是在市政給排水管线工程中得到了广泛地应用。概括起来，顶管施工技术具有几大方面的优点：施工面由线缩成点，占地面积小；地面活动不受施工影响，对交通干扰小；噪音和震动低，城市中施工对居民生活环境干扰小，不影响现有管线及构筑物的使用；可以在很深的地下或水下敷设管道，可以安全穿越铁路、公路、河流、建筑物，减少沿线的拆迁工作量，降低工程造价，其主要缺点是施工技术难度较高，需要详细的工程地质和水文地质勘探资料。
顶管技术施工原理是在管道的沿线按设计的方案设置工作井和接收井，工作井内设置坚固的后座，吊进油压千斤顶以及要顶进的钢管或混凝土管，接好照明，泥浆管，油管等管线，利用人工将管道前方的土壤取出，然后用油压千斤顶缓慢顶进，通过压浆系统使管节周围形成泥浆套，管道在泥浆套中滑行，在顶进的过程中通过激光经纬仪测量顶管的方向，边顶进边排土边调整，直至将钢管或混凝土管顶至接收井内。
二、顶管技术施工应用分析
1、顶进管的选择
顶进管一般选用钢筋砼管,如没有腐蚀要求可选用钢管。钢筋砼管的规格设计、配筋和应力验算应遵守有关钢筋砼的标准和技术规程,特别是有关钢筋砼管的标准和技术规程。(1)顶进管直径的选择。顶进管的直径选择是首先根据工程性质、工程需要确定内径,根据顶进管所受荷载确定砼管的配筋及壁厚,进而确定外径。因为顶管工程工作面上需要配备挖土工人,所以一般管内径不小于880mm。(2)顶进管长度的选择。顶进管的长度对顶管过程的可控性和经济性有很大的影响。在直线推顶的情况下使用长管可以减少装管的次数,取得良好的效果,但随着管长度的增长,如果偏离原定的路线,使之恢复正确路线要比使用短管更加困难。工作井的尺寸也要增大,挖坑、支护、回填、修复的费用将相应地增加。反之,在直线上推顶很短的管也较困难,因为短管比较容易向周围土层中挤入,致使整个管列呈蛇形弯曲,这便降低了管路顶进的可控性。一般情况下,管长度须相对于管径来衡量,当L/D外≤1.10时,为短管;当L/D外=1.15时,为标准管;当L/D外≥2.10时为长管。
2、顶管施工的前期准备
现场平面布置。平面总体布置包括起重设备、自动控制区、料具间、管材堆场、拌浆棚及拌浆材料堆场、注水系统、弃土坑的布置等。始发工作井内安装导轨、千斤顶、顶铁、后背墙等设备,工作井边侧设置下井扶梯供施工人员上下。(2)顶管机进、出洞处以及后靠土体加固。为确保顶管施工的安全,需对后靠土体及进、出洞区域土体进行注浆加固。
三、顶管技术在市政给排水工程中的应用
1、工作坑
顶管工作坑的位置应便于排水、出土和运输，并对地上与地下建筑物、构筑物易于采取保护和安全生产措施；采用装配式后背墙由方木、型钢或钢板等组装而成；工作坑的支撑应形成封闭式模框架，矩形工作坑的四角应加斜支撑。顶管井分工作井与接收井两种，顶管井的建造结构有很多种类，一般使用锚喷支护结构。对土质密实，自稳性强，且埋深较浅的接收井可采用钢木支撑结构。结构布置时，在井内设置内支撑，改善结构受力。在建造过程中，工作井按双向顶进设计，与接收井间隔布置，间距与设计检查井间距一致，施工完毕，在工作井和接收井的位置上按设计要求做检查井。
2、设备安装
导轨选用钢质材料制作，将钢轨安装牢固顺直、平行、等高，其纵坡与管道设计坡度一致在使用中经常检查校核导轨，防止产生位移。千斤顶安装时固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点在管道中心线的垂线上。油泵应与千斤顶相匹配，并有备用油泵；安装完毕后进行试运转。顶进过程中油压突然增高时，应立即停止顶进，检查原因并经处理后方可继续顶进。顶铁分块拼装式顶铁应有足够的刚度，并且顶铁的相邻面相互垂直。安装后的顶铁轴线应与管道轴线平行对称，顶铁与导轨之间的接触面不得有泥土、油污。更换顶铁时，先观察顶铁有无异常现象。顶铁与管口之间采用缓冲材料衬垫，当顶力接近管节材料的允许抗压强度时，管口应增加U型或环形顶铁。正式作业前应试吊，检查重物捆扎情况和制动性能；严禁超负荷吊装。
3、顶进
采用手掘式顶进管理，将地下水位降到管底以下不小于0.5米处，并采取措施，防止其它水源进入顶管管道。全部设备经过检查并试运转合格后可进行顶进。顶进程序是：安装顶铁，开动油泵，顶镐活塞伸出一个行程后，关油泵，顶镐停止运行，活塞收缩，在空隙处加上顶铁，再开油泵，如此周而复始工具管接触或切入土层后，自上而下分层开挖。在允许超挖的稳定土层常顶进时，管下部135度范围内不得超挖；管前超挖根据具体情况确定，并制定安全保护措施。
4、顶进偏差的校正
顶进过程中发现管位偏差10mm左右，即应进行校正。纠偏校正应缓慢进行，使管子逐渐复位，不得猛纠硬调。纠偏是指机头偏离设计轴线后，利用设置在后部的纠偏千斤顶组，改变机头端面的方向，减少偏差，使管道沿设计轴线顶进。如果同时有高程和方向偏差，则应先纠正偏差大的一边。纠偏应做到在顶进中采用小角度分级逐步进行，勤调微纠。当顶管机头发生旋转时，可采取在管内的相反方向增加压重块或在中间站。提供旋转纠正力矩等方法纠正。
挖土校正法，偏差值10~20mm时采用此法。即在管子偏向设计中心左侧时，可在管子中心右侧适当超挖，而在偏向一侧不挖或留台，使管子在继续顶进中，逐渐回到设计位置。
顶木校正法。偏差较大时或采用挖土校正无效时，用圆木或方木，一端顶在管子偏向一侧的内管壁上，另一端支撑在垫有木板的管前土层上，开动千斤顶，利用顶木产生的分力，使管子得到校正。
顶镐校正法。偏差较大，利用顶镐代替顶木，这种装置更有利于校正和纠偏。纠偏的方法较多，应根据土质、偏差值技术水平，选用相应的对策偏差值较小时，容易校正，当累计偏差较大时，校正就较困难。
结束语
顶管施工技术具有不妨碍交通畅通、占地面积少、大大降低沿线拆迁的工作量、施工的过程控制相对严格以及经济性较高等优点。相对于开槽埋管从社会效益与经济效益上来讲更具有优越性，另外一方面从切实做到保护环境考虑，顶管施工技术应该得到大力推广。
参考文献
[1]李健.顶管施工法的技术特点分析[J].筑路机械与施工机械化,2012(7).
[2]晓阳,李红兵.顶管施工用管材的比较和应用[J].中国给水排水,2012(4).
[3]彭汾.室外给排水管道工程设计分析[J].中国新技术新产品,2013(10).
[4]黄贵.顶管技术在城市排水管道施工中的应用[J].科技信息,2010,(18).