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摘要：本文首先分析了顶管施工技术特点，然后探讨了顶管施工技术在市政给水管中的应用，具有较强的意义和价值。
关键词：顶管施工技术；管道工程；应用
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
市政给水管道是城市基础设施的重要组成部分，在近年的市政给水管网施工中，传统的挖槽埋管地下管线施工技术对地面交通有很大影响，而采用顶管技术对交通的干扰比较小，具有很大的优势。顶管技术是以顶管施工原理为基础，并且包含具体非开挖管道铺设方法的总称。顶管施工在管道沿线按照设计方案设置工作井和接收井，使油压千斤顶在埋设管道中挺进，并在此过程中控制顶管方向直至将管道挺进到接收井内。非开挖技术通过少开挖或者不开挖对地下管线进行铺设或者对其工艺进行更换。
1 顶管施工技术特点
顶管施工法又称非开挖管道敷设技术，采用顶管施工法通过地下穿越建筑物、铁路、公路、河道及地下管线不需要进行挖槽，这样就大大节省投资和工期。顶管技术属于无污染、高效率的施工技术，它可以减少粉尘，大大降低产生的噪音，同时降低对城市交通和环境状况的干扰破坏。由于顶管施工方法存在以上多方面的优点，使得它在市政工程中得到广泛应用，尤其是在市政给排水工程有非常广泛的应用。综上所述，顶管施工技术的几大方面的优点归纳如下：地面活动不受施工的影响，地面交通所受影响小；施工产生的震动、噪音降低，大大减小施工过程对周围居民生活和环境的干扰，同时不影响已有管线和构筑物的使用；将施工面由线缩小到点，大大缩小占地面积；可在地下很深处或者水下敷设管道，安全穿越公路、铁路、河流、建筑物，这样可以减少沿线的拆迁工作量，从而达到降低工程造价的目的。
此外，顶管施工还存在一些缺点，即施工技术难度高、施工需要非常详细的工程地质和水文地质的勘探资料。
2 顶管施工技术应用分析
2.1 顶进管及设备的选择
2.1.1 顶进管选择
钢筋混凝土管的规格设计、应力验算以及配筋都应遵守相关标准和技术规程。一般可以选择使用钢筋混凝土管，如果没有腐蚀要求则可选用钢管。顶进管的选择包括两个方面：首先，顶进管直径的选择。如果使用长管，在直线推顶情况下可以减少装管次数，但是，如果施工过程中路线发生偏移，偏离原定路线情况更为严重，恢复正确路线难度也比较大。同时，顶压坑的长度增大，挖坑、支护、回填及恢复费用相应增加。采用短管则会降低管路顶进的可控制性。
2.1.2 顶进设备的选择
顶进设备主要包括千斤顶、顶铁、高压油泵及运土设备等。千斤顶是主要的掘进设备，应根据计算和实际情况进行选择。工具管包括开挖舱和操作舱。
2.2 顶管施工前期准备
2.2.1现场平面布置
包括自动控制室、料具间、拌浆棚及拌浆材料堆场、起重设备、注水系统、管片堆场和弃土坑的布置。
2.2.2顶管进、出洞处以及后靠土体加固
需在后靠土体以及进出洞区域进行高压旋喷桩加固，以确保顶管机出洞的安全。必须在工作井安装洞口止水装置以防止顶进管机进、出预留洞而导致泥水损失，同时确保不流失顶进过程产生的触变泥浆。
2.3 顶管施工工艺
顶管法施工是通过向基层中顶入预先制作好的构造物，进而形成工程所需的通道或涵洞。但在顶管施工前，应在目标管段内挖工作井及接收井，然后利用成型的井体，在顶管机头的导向下，进行顶管施工。
2.3.1 顶管井的设置
顶管井一般是指工作井及接收井，建筑结构多为钢筋混凝土结构，当土质条件较差时，可在井体内部布置径向支撑，防止出现孔体破坏或塌方。工作井按照结构布置的不同，可分为单孔井及单排孔井。单孔井截面形式可采用圆形、正方形或矩形，承载能力最大的截面类型是圆形截面，而承载能力最小的截面类型是矩形截面；而单排井截面形式则多选用矩形截面。应将工作井设置成与接收井间隔形式，并将间距设置成检查井的间距，这样以来，可将检查井的位置定在工作井及接收井的位置。
2.3.2 顶管施工流程
（1）穿墙。在穿墙施工操作中，应首先将穿墙闷板启开，并把工具管从井内顶出，随后设置穿墙止水设备。为保证施工质量，应注意控制以下几个施工环节：为防止施工环境中的水对管道施工造成影响，应在穿墙管道内填封填充料，一般填充料可选用低强度水泥粘土拌合土或纸筋粘土，以确保管道內密实；为避免穿墙孔部位出现强度不足，应在穿墙操作进行前，在穿墙管的外侧进行注浆固结；在推入工具管时，动作应快捷，并保证穿墙防水设施工作性能良好；根据大量顶管施工经验，对穿墙过程中易出现的问题做好预案，争取减少误工时间。在南方某顶管施工中采用了止水法兰加压板，在其中部设置2 cm厚的拉伸率及耐磨性能都较好的天然优质橡胶止水板环，在管道顶进过程中可形成止水效果较好的逆向止水设备，应注意对穿墙管外侧土体进行保护，防止受到扰动。
（2） 顶管出洞。顶管出洞是顶管施工过程中易出现问题的环节，需对该施工步骤进行重点控制。下管前应先对管子进行外观检查，主要检查管子有无破损及纵向裂缝；端面要平直；管壁无坑陷或鼓泡，管壁应光洁。检查合格后的管子方可用起重设备吊到工作坑的导轨上就位，起重设备以检查、试吊，确认安全可靠方可下管。下管时工作坑内严禁站人。当距导轨小于50cm时，操作人员方可进坑工作。第一节管放到导轨上，测量管子中心及前端和后端的管底高程，确认安装合格后方可顶进。第一节管作为工具管，顶进方向与高程的准确，是保证整段顶管质量的关键。因此，必须认真对待此项工作。顶进时可采用液压千斤顶作为主顶，顶进开始时，先缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常速度顶进。顶进若发现有油路压力突然增高，应停止顶进，检查原因经过处理后方可继续顶进，回镐时，油路压力不得过大，速度不得过快。挖出的土方要及时外运，及时顶进，使顶力限制在较小范围内。
（3）注浆减阻。当顶管施工的长度较长时，应在管道周围进行注浆护壁，使管道周围表面土体更加坚实、平整，进而可对土体起到有效支撑，防止地面出现大面积沉降，还可有效降低在管体顶进过程中受到的摩擦力。
（4）安装工具胀圈。为了有利于导向，顶进的前数节管中，在接口处应安装内胀圈，通过背楔或调整螺栓，使用胀圈与管壁紧成为一个刚体。胀圈一定要对正接口缝隙。安装牢固，并在顶进中随时检查调整。
（5）纠偏。超挖纠偏方法，偏差为10～20 mm时，可采用此方法，即在管子偏向的反侧适当超挖，而在偏向侧不超挖甚至留坎，形成阻力，使管子在顶进中向阻力小的超挖侧偏向，逐渐回到设计位置；千斤顶纠偏法，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，即可进行纠偏；顶木纠偏法，适用偏差大于20 mm时。
2.4 细节控制
导轨安装在工作井内砼垫层上，安装牢固，以保证在管道顶进时不发生位移；导轨安装的轴线偏差≤3 mm，顶面高程误差控制在0～3 mm，两轨内距误差为±2 mm；管节接口，管节接口主要由外套环（钢套环）橡胶止水带和软木衬垫组成。钢套环在加工处至现场运输吊装过程中不能变形，接口不损坏，以确保管节在对接过程中，橡胶带不移位、不翻转，确保管节的密封性，同时，钢环套在进场前还必须做好防腐处理；采用专门变压器供电，各临时用电线路独立供电，电缆线截面积统一用240 (mm)2，所有接地都采用重复三棒式接地。
结语
由于顶管技术不再需要常规开槽埋管的乱挖操作，并能够适应当今社会高速发展及资源节约的时代化要求，所以是日后市政管网施工的重要施工手段。顶管过程是一个复杂的力学过程，它涉及材料力学、岩土力学、流体力学、弹塑性力学等诸多学科，必须进行严密的顶管计算，采取先进的顶管设备，才能成功高效地完成顶管施工的工作，但从目前来看，顶管技术仍需要市政工作人员继续探索，寻求进一步的发展。
参考文献：
[1] 魏纲.顶管工程技术[M].化学工业出版社，2011.
[2] 霍国友,谢力.顶管技术在市政截污管道施工中的实践经验[J].中国给水排水，2009,25(6).
关键词：顶管施工技术；管道工程；应用
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
市政给水管道是城市基础设施的重要组成部分，在近年的市政给水管网施工中，传统的挖槽埋管地下管线施工技术对地面交通有很大影响，而采用顶管技术对交通的干扰比较小，具有很大的优势。顶管技术是以顶管施工原理为基础，并且包含具体非开挖管道铺设方法的总称。顶管施工在管道沿线按照设计方案设置工作井和接收井，使油压千斤顶在埋设管道中挺进，并在此过程中控制顶管方向直至将管道挺进到接收井内。非开挖技术通过少开挖或者不开挖对地下管线进行铺设或者对其工艺进行更换。
1 顶管施工技术特点
顶管施工法又称非开挖管道敷设技术，采用顶管施工法通过地下穿越建筑物、铁路、公路、河道及地下管线不需要进行挖槽，这样就大大节省投资和工期。顶管技术属于无污染、高效率的施工技术，它可以减少粉尘，大大降低产生的噪音，同时降低对城市交通和环境状况的干扰破坏。由于顶管施工方法存在以上多方面的优点，使得它在市政工程中得到广泛应用，尤其是在市政给排水工程有非常广泛的应用。综上所述，顶管施工技术的几大方面的优点归纳如下：地面活动不受施工的影响，地面交通所受影响小；施工产生的震动、噪音降低，大大减小施工过程对周围居民生活和环境的干扰，同时不影响已有管线和构筑物的使用；将施工面由线缩小到点，大大缩小占地面积；可在地下很深处或者水下敷设管道，安全穿越公路、铁路、河流、建筑物，这样可以减少沿线的拆迁工作量，从而达到降低工程造价的目的。
此外，顶管施工还存在一些缺点，即施工技术难度高、施工需要非常详细的工程地质和水文地质的勘探资料。
2 顶管施工技术应用分析
2.1 顶进管及设备的选择
2.1.1 顶进管选择
钢筋混凝土管的规格设计、应力验算以及配筋都应遵守相关标准和技术规程。一般可以选择使用钢筋混凝土管，如果没有腐蚀要求则可选用钢管。顶进管的选择包括两个方面：首先，顶进管直径的选择。如果使用长管，在直线推顶情况下可以减少装管次数，但是，如果施工过程中路线发生偏移，偏离原定路线情况更为严重，恢复正确路线难度也比较大。同时，顶压坑的长度增大，挖坑、支护、回填及恢复费用相应增加。采用短管则会降低管路顶进的可控制性。
2.1.2 顶进设备的选择
顶进设备主要包括千斤顶、顶铁、高压油泵及运土设备等。千斤顶是主要的掘进设备，应根据计算和实际情况进行选择。工具管包括开挖舱和操作舱。
2.2 顶管施工前期准备
2.2.1现场平面布置
包括自动控制室、料具间、拌浆棚及拌浆材料堆场、起重设备、注水系统、管片堆场和弃土坑的布置。
2.2.2顶管进、出洞处以及后靠土体加固
需在后靠土体以及进出洞区域进行高压旋喷桩加固，以确保顶管机出洞的安全。必须在工作井安装洞口止水装置以防止顶进管机进、出预留洞而导致泥水损失，同时确保不流失顶进过程产生的触变泥浆。
2.3 顶管施工工艺
顶管法施工是通过向基层中顶入预先制作好的构造物，进而形成工程所需的通道或涵洞。但在顶管施工前，应在目标管段内挖工作井及接收井，然后利用成型的井体，在顶管机头的导向下，进行顶管施工。
2.3.1 顶管井的设置
顶管井一般是指工作井及接收井，建筑结构多为钢筋混凝土结构，当土质条件较差时，可在井体内部布置径向支撑，防止出现孔体破坏或塌方。工作井按照结构布置的不同，可分为单孔井及单排孔井。单孔井截面形式可采用圆形、正方形或矩形，承载能力最大的截面类型是圆形截面，而承载能力最小的截面类型是矩形截面；而单排井截面形式则多选用矩形截面。应将工作井设置成与接收井间隔形式，并将间距设置成检查井的间距，这样以来，可将检查井的位置定在工作井及接收井的位置。
2.3.2 顶管施工流程
（1）穿墙。在穿墙施工操作中，应首先将穿墙闷板启开，并把工具管从井内顶出，随后设置穿墙止水设备。为保证施工质量，应注意控制以下几个施工环节：为防止施工环境中的水对管道施工造成影响，应在穿墙管道内填封填充料，一般填充料可选用低强度水泥粘土拌合土或纸筋粘土，以确保管道內密实；为避免穿墙孔部位出现强度不足，应在穿墙操作进行前，在穿墙管的外侧进行注浆固结；在推入工具管时，动作应快捷，并保证穿墙防水设施工作性能良好；根据大量顶管施工经验，对穿墙过程中易出现的问题做好预案，争取减少误工时间。在南方某顶管施工中采用了止水法兰加压板，在其中部设置2 cm厚的拉伸率及耐磨性能都较好的天然优质橡胶止水板环，在管道顶进过程中可形成止水效果较好的逆向止水设备，应注意对穿墙管外侧土体进行保护，防止受到扰动。
（2） 顶管出洞。顶管出洞是顶管施工过程中易出现问题的环节，需对该施工步骤进行重点控制。下管前应先对管子进行外观检查，主要检查管子有无破损及纵向裂缝；端面要平直；管壁无坑陷或鼓泡，管壁应光洁。检查合格后的管子方可用起重设备吊到工作坑的导轨上就位，起重设备以检查、试吊，确认安全可靠方可下管。下管时工作坑内严禁站人。当距导轨小于50cm时，操作人员方可进坑工作。第一节管放到导轨上，测量管子中心及前端和后端的管底高程，确认安装合格后方可顶进。第一节管作为工具管，顶进方向与高程的准确，是保证整段顶管质量的关键。因此，必须认真对待此项工作。顶进时可采用液压千斤顶作为主顶，顶进开始时，先缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常速度顶进。顶进若发现有油路压力突然增高，应停止顶进，检查原因经过处理后方可继续顶进，回镐时，油路压力不得过大，速度不得过快。挖出的土方要及时外运，及时顶进，使顶力限制在较小范围内。
（3）注浆减阻。当顶管施工的长度较长时，应在管道周围进行注浆护壁，使管道周围表面土体更加坚实、平整，进而可对土体起到有效支撑，防止地面出现大面积沉降，还可有效降低在管体顶进过程中受到的摩擦力。
（4）安装工具胀圈。为了有利于导向，顶进的前数节管中，在接口处应安装内胀圈，通过背楔或调整螺栓，使用胀圈与管壁紧成为一个刚体。胀圈一定要对正接口缝隙。安装牢固，并在顶进中随时检查调整。
（5）纠偏。超挖纠偏方法，偏差为10～20 mm时，可采用此方法，即在管子偏向的反侧适当超挖，而在偏向侧不超挖甚至留坎，形成阻力，使管子在顶进中向阻力小的超挖侧偏向，逐渐回到设计位置；千斤顶纠偏法，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，即可进行纠偏；顶木纠偏法，适用偏差大于20 mm时。
2.4 细节控制
导轨安装在工作井内砼垫层上，安装牢固，以保证在管道顶进时不发生位移；导轨安装的轴线偏差≤3 mm，顶面高程误差控制在0～3 mm，两轨内距误差为±2 mm；管节接口，管节接口主要由外套环（钢套环）橡胶止水带和软木衬垫组成。钢套环在加工处至现场运输吊装过程中不能变形，接口不损坏，以确保管节在对接过程中，橡胶带不移位、不翻转，确保管节的密封性，同时，钢环套在进场前还必须做好防腐处理；采用专门变压器供电，各临时用电线路独立供电，电缆线截面积统一用240 (mm)2，所有接地都采用重复三棒式接地。
结语
由于顶管技术不再需要常规开槽埋管的乱挖操作，并能够适应当今社会高速发展及资源节约的时代化要求，所以是日后市政管网施工的重要施工手段。顶管过程是一个复杂的力学过程，它涉及材料力学、岩土力学、流体力学、弹塑性力学等诸多学科，必须进行严密的顶管计算，采取先进的顶管设备，才能成功高效地完成顶管施工的工作，但从目前来看，顶管技术仍需要市政工作人员继续探索，寻求进一步的发展。
参考文献：
[1] 魏纲.顶管工程技术[M].化学工业出版社，2011.
[2] 霍国友,谢力.顶管技术在市政截污管道施工中的实践经验[J].中国给水排水，2009,25(6).