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[摘 要]顶管施工技术在城市排水设施的建造和改进上有着不可替代的优越性。本文介绍了顶管施工技术的原理发展和特点，通过分析顶管施工的工程步骤，详细阐述了其技术要点。
[关键词]排水 顶管施工技术
中图分类号：TU992 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）23-0117-02
近年来，随着我国城市建设的推进发展，作为城市基础设施的重要组成部分的地下排水管网的维护和建设，越来越彰显其重要性并倍受社会各界的关注。地下排水管网与每一位公民的生产生活都息息相关，他担负着雨水污水、工业废水的收集和输送工作。对于地下排水管网的新建、改建和扩建，传统的开挖施工方法会影响周围的道路和建筑，带来繁重的交通压力，同时给居民的工作生活造成不便。在管道施工的过程中，应用非开挖技术既可保障道路畅通，又可保障房屋、电力线路、燃气管道等设施的安全，其最大的优点是可以再地下作业，特别适用于城市排水管网施工。
1 顶管施工技术
1.1 顶管施工技术的概念
非开挖技术是一种利用不开挖或者少开挖的管道埋设和更换的施工技术，而顶管技术正是目前在国内逐渐普及的一种非开挖技术。它是通过顶镐从预先准备好的工作井出发，按照施工图纸的管道设计方位，在开动顶镐的同时挖土，将管材逐段顶入土层中，如此反复操作，直到达到施工要求的管材设计长度为止。
1.2 顶管施工技术的发展
顶管施工技术在外国的应用记录已有百年之久，相较之，这项技术传入我国较晚，大概是在上世纪50年代左右，当时我国技术天健落后，设备老旧受到限制，多以人工为主，自动化水平低下，更是缺乏知识过硬的专业人才。60.70年代，一些单位都相应进行了顶管技术的各种基础性试验，在顶管技术的应用所需土质方面和机械理论方面都取得了一些成果，但终因可参照实例甚少，顶管技术未能大面积推官。80年代以来，我国顶管技术有了大幅发展，无论在技术方面，还是施工方面，都有了长足的提高。随着国外先进技术和设备的引进，顶管工艺在我国得到了大范围的应用。90年代我国开展了顶管工艺自动化的研究，已逐步替代手动操作。近年，又将多元化元素，像自控、电子、数码等引入顶管工艺，取得了不少成绩。
1.3 顶管施工技术的特点
与传统管道开挖技术相比，顶管法施工具有很大优势。传统施工方法一般为明开槽施工，要求施工技术一般，拟建管道规模较小，埋设相近且较浅，施工投资也较低，但存在施工周期长，降水期间尤其对建筑物影响较大，当管道规模大，埋设深时，需要打密排桩，大口井降水，如此便增大投资和施工难度。而顶管施工技术无需开挖表层，高效避开障碍管道，作业面小，降低对两侧建筑物的影响，拟建管道规模大，避免全程明开土方外运，全线沟槽降水作业，施工周期短，适用土质范围广，适合各种口径排水管道施工，地面变形小，顶管距离长，弃土的运输、存放较简单，作业环境好，但造价相对较高，要求施工技术高，需要准确了解现状地下设施。
2 顶管施工步骤
2.1 前期准备
格局实际勘察，施工现场要求地形平坦，顶进面土体的自立性好，并且地下水压力小，对不利地质因素进行及时必要的处理，规避相应安全质量是个的发生。特别应注意流沙现象，可致无法局部超挖，难以纠偏，是破坏泥水平衡的重要不利因素。
顶管施工的顶进管普遍选用钢筋混凝土管，对强度有要求时也可用钢管，钢筋混凝土管相应设计参数应符合有关钢筋混凝土管的标准和技术规程。顶进管的直径应根据工程实际需要、工程性质确认内经，根据顶进管所受荷载确定壁厚，然后确认外径，由于需要人工进入管内处理接口，所以管内径一般不小于500mm。
顶管前期准备中最重要的是河里布置工作井和接收井，它们的质量对顶管管段质量的好坏有着直接的影响，他们的建设应从排水、出土及运输等角度来考量，并且它们的开挖不得影响周围建筑物，同时应采取一些防护措施。
2.2 顶管施工工序
顶管施工的整个过程中需要注意泥水平衡、气压平衡和土压平衡，这三个平衡理论非常重要。
（1）穿墙作业
首先，在穿墙管内填入低筋粘土或低强度的水泥粘土拌合土，并夯压密实，以起到对墙洞止水，墙体加固的效果。为了进一步防止周围墙体的不稳定，应采用对洞口墙体注浆进行加固的措施。另外，为了保证施工安全，需对可能出现的突发情况研究好应对措施。
然后，当墙洞的闷板打开后，快速顶进工具管，同事在洞口应配置止水法兰加压板，中间放置止水橡胶圈，两者结合后具有良好的耐磨性和可拉伸性，形成效果明显的洞口止水装置。
最后，需要注意整个穿墙色度应又稳又快，避免周围土体因不确定因素产生扰动而致土体强度下降。
（2）顶管出洞
顶管出洞是指顶管机和第一节工作管从工作井破出，进入入中的过程，这是整个顶管过程中的关键步骤。由于顶管管材在短时间受力发生剧大变化，容易出现管线偏移变形等情况，所以应采取工作管调零，在井壁上加设支撑预先加下跌角，来保证顶管的角度正确。
（3）顶进过程控制
正式頂进刚开始时应缓慢推进，等各接触面切实密合后再按常规速度进行。施工过程应连续无间断，避免中途停滞而导致摩擦力加大。过程中还应注意管材接口处保持严密。如果顶进中遇到体积小的障碍物，可将周边土体整体挖除取出障碍物；如遇体积较大障碍，可采用小范围炸药爆破或机械钻孔破拆；如遇地下水必须保证排水通畅，管内不积土渣；如遇沙层，应尽量减少超挖尺寸并用厚板材封头。
（4）注浆减阻
注浆减阻就是在顶管过程中，为减小顶进阻力，在管道与土层的空隙中注进泥浆，起到润滑保护作用，支撑地面，减少沉降。这项工作一般采用在顶管机头的尾部进行压浆，顶进过程中适当在棺材中间补浆，以减少浆液损耗。这项技术多应用于长距离顶管过程中。
（5）管道纠偏
纠偏是指在顶进过程中，顶管收到阻力偏离设计轴线，那么需要利用千斤顶等措施，改变顶进方向，减少偏差，回复到原先轨道上。偏差主要是因为土层断面形状不正确，土质不均匀，设备位置不正确引起的。此类问题必须引起重视，做到及时量测和纠偏。纠偏可以应遵循小角度、逐步纠正的原则，切忌突然增大力矩，反而容易产生新的偏差。
2.3 闭水试验及土方回填
顶管过程完成后，用砖填砌封口，向闭水段检查井内注入水体，密切注意水位，同时检查管堵、管道及井身有无漏水现象。浸泡管井一两天后，开始进行闭水试验，将水灌至规定水位，据管内水位变化，对渗水量进行测量，要求渗水量在规定允许范围内即可。
回填土前必须将坑井中杂物清理干净，回填土不能惨有大石块及碎砖。如若是冬季施工，那么对回填土是冻土的施工方法有详细的规定。回填时必须保证施工管道与检查井结构不受影响，管道不偏移，接口处不破损。
3 结语
顶管施工技术近年在我国得到了很大的发展，随着技术革新，研究深入，专业技术人才越来越多，这项技术向着全自动化、数字化、精密化的方向迈进。顶管技术在排水工程施工中，特别是交通压力重的城市中心地区更是彰显其重要性。城市的发展，基础设施的完善，地下管道的建设都使得顶管技术的应用越来越广泛。但我们也不能忽略它存在的问题，地区之间技术水平良莠不齐，东部沿海地区比西部地区发达得多，顶管所用机械设备多是国外购买，我国自主生产水平比起国外还有明显差距，这就要求我们从技术、设备、理念、人才、地域等各方面来寻求更大发展，使我国顶管技术水平达到国际先进水准。
参考文献
[1] 吴玉林，朱叶军.地下长距离混凝土顶管施工工艺探讨.建筑技术.2005（11）.
[2] 李健.顶管施工法的技术特点分析.筑路机械与施工机械化.2006（7）.
[3] 吴丽娟.城市污水管道顶管施工工艺及问题.科技资讯.2009（8）.
[关键词]排水 顶管施工技术
中图分类号：TU992 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）23-0117-02
近年来，随着我国城市建设的推进发展，作为城市基础设施的重要组成部分的地下排水管网的维护和建设，越来越彰显其重要性并倍受社会各界的关注。地下排水管网与每一位公民的生产生活都息息相关，他担负着雨水污水、工业废水的收集和输送工作。对于地下排水管网的新建、改建和扩建，传统的开挖施工方法会影响周围的道路和建筑，带来繁重的交通压力，同时给居民的工作生活造成不便。在管道施工的过程中，应用非开挖技术既可保障道路畅通，又可保障房屋、电力线路、燃气管道等设施的安全，其最大的优点是可以再地下作业，特别适用于城市排水管网施工。
1 顶管施工技术
1.1 顶管施工技术的概念
非开挖技术是一种利用不开挖或者少开挖的管道埋设和更换的施工技术，而顶管技术正是目前在国内逐渐普及的一种非开挖技术。它是通过顶镐从预先准备好的工作井出发，按照施工图纸的管道设计方位，在开动顶镐的同时挖土，将管材逐段顶入土层中，如此反复操作，直到达到施工要求的管材设计长度为止。
1.2 顶管施工技术的发展
顶管施工技术在外国的应用记录已有百年之久，相较之，这项技术传入我国较晚，大概是在上世纪50年代左右，当时我国技术天健落后，设备老旧受到限制，多以人工为主，自动化水平低下，更是缺乏知识过硬的专业人才。60.70年代，一些单位都相应进行了顶管技术的各种基础性试验，在顶管技术的应用所需土质方面和机械理论方面都取得了一些成果，但终因可参照实例甚少，顶管技术未能大面积推官。80年代以来，我国顶管技术有了大幅发展，无论在技术方面，还是施工方面，都有了长足的提高。随着国外先进技术和设备的引进，顶管工艺在我国得到了大范围的应用。90年代我国开展了顶管工艺自动化的研究，已逐步替代手动操作。近年，又将多元化元素，像自控、电子、数码等引入顶管工艺，取得了不少成绩。
1.3 顶管施工技术的特点
与传统管道开挖技术相比，顶管法施工具有很大优势。传统施工方法一般为明开槽施工，要求施工技术一般，拟建管道规模较小，埋设相近且较浅，施工投资也较低，但存在施工周期长，降水期间尤其对建筑物影响较大，当管道规模大，埋设深时，需要打密排桩，大口井降水，如此便增大投资和施工难度。而顶管施工技术无需开挖表层，高效避开障碍管道，作业面小，降低对两侧建筑物的影响，拟建管道规模大，避免全程明开土方外运，全线沟槽降水作业，施工周期短，适用土质范围广，适合各种口径排水管道施工，地面变形小，顶管距离长，弃土的运输、存放较简单，作业环境好，但造价相对较高，要求施工技术高，需要准确了解现状地下设施。
2 顶管施工步骤
2.1 前期准备
格局实际勘察，施工现场要求地形平坦，顶进面土体的自立性好，并且地下水压力小，对不利地质因素进行及时必要的处理，规避相应安全质量是个的发生。特别应注意流沙现象，可致无法局部超挖，难以纠偏，是破坏泥水平衡的重要不利因素。
顶管施工的顶进管普遍选用钢筋混凝土管，对强度有要求时也可用钢管，钢筋混凝土管相应设计参数应符合有关钢筋混凝土管的标准和技术规程。顶进管的直径应根据工程实际需要、工程性质确认内经，根据顶进管所受荷载确定壁厚，然后确认外径，由于需要人工进入管内处理接口，所以管内径一般不小于500mm。
顶管前期准备中最重要的是河里布置工作井和接收井，它们的质量对顶管管段质量的好坏有着直接的影响，他们的建设应从排水、出土及运输等角度来考量，并且它们的开挖不得影响周围建筑物，同时应采取一些防护措施。
2.2 顶管施工工序
顶管施工的整个过程中需要注意泥水平衡、气压平衡和土压平衡，这三个平衡理论非常重要。
（1）穿墙作业
首先，在穿墙管内填入低筋粘土或低强度的水泥粘土拌合土，并夯压密实，以起到对墙洞止水，墙体加固的效果。为了进一步防止周围墙体的不稳定，应采用对洞口墙体注浆进行加固的措施。另外，为了保证施工安全，需对可能出现的突发情况研究好应对措施。
然后，当墙洞的闷板打开后，快速顶进工具管，同事在洞口应配置止水法兰加压板，中间放置止水橡胶圈，两者结合后具有良好的耐磨性和可拉伸性，形成效果明显的洞口止水装置。
最后，需要注意整个穿墙色度应又稳又快，避免周围土体因不确定因素产生扰动而致土体强度下降。
（2）顶管出洞
顶管出洞是指顶管机和第一节工作管从工作井破出，进入入中的过程，这是整个顶管过程中的关键步骤。由于顶管管材在短时间受力发生剧大变化，容易出现管线偏移变形等情况，所以应采取工作管调零，在井壁上加设支撑预先加下跌角，来保证顶管的角度正确。
（3）顶进过程控制
正式頂进刚开始时应缓慢推进，等各接触面切实密合后再按常规速度进行。施工过程应连续无间断，避免中途停滞而导致摩擦力加大。过程中还应注意管材接口处保持严密。如果顶进中遇到体积小的障碍物，可将周边土体整体挖除取出障碍物；如遇体积较大障碍，可采用小范围炸药爆破或机械钻孔破拆；如遇地下水必须保证排水通畅，管内不积土渣；如遇沙层，应尽量减少超挖尺寸并用厚板材封头。
（4）注浆减阻
注浆减阻就是在顶管过程中，为减小顶进阻力，在管道与土层的空隙中注进泥浆，起到润滑保护作用，支撑地面，减少沉降。这项工作一般采用在顶管机头的尾部进行压浆，顶进过程中适当在棺材中间补浆，以减少浆液损耗。这项技术多应用于长距离顶管过程中。
（5）管道纠偏
纠偏是指在顶进过程中，顶管收到阻力偏离设计轴线，那么需要利用千斤顶等措施，改变顶进方向，减少偏差，回复到原先轨道上。偏差主要是因为土层断面形状不正确，土质不均匀，设备位置不正确引起的。此类问题必须引起重视，做到及时量测和纠偏。纠偏可以应遵循小角度、逐步纠正的原则，切忌突然增大力矩，反而容易产生新的偏差。
2.3 闭水试验及土方回填
顶管过程完成后，用砖填砌封口，向闭水段检查井内注入水体，密切注意水位，同时检查管堵、管道及井身有无漏水现象。浸泡管井一两天后，开始进行闭水试验，将水灌至规定水位，据管内水位变化，对渗水量进行测量，要求渗水量在规定允许范围内即可。
回填土前必须将坑井中杂物清理干净，回填土不能惨有大石块及碎砖。如若是冬季施工，那么对回填土是冻土的施工方法有详细的规定。回填时必须保证施工管道与检查井结构不受影响，管道不偏移，接口处不破损。
3 结语
顶管施工技术近年在我国得到了很大的发展，随着技术革新，研究深入，专业技术人才越来越多，这项技术向着全自动化、数字化、精密化的方向迈进。顶管技术在排水工程施工中，特别是交通压力重的城市中心地区更是彰显其重要性。城市的发展，基础设施的完善，地下管道的建设都使得顶管技术的应用越来越广泛。但我们也不能忽略它存在的问题，地区之间技术水平良莠不齐，东部沿海地区比西部地区发达得多，顶管所用机械设备多是国外购买，我国自主生产水平比起国外还有明显差距，这就要求我们从技术、设备、理念、人才、地域等各方面来寻求更大发展，使我国顶管技术水平达到国际先进水准。
参考文献
[1] 吴玉林，朱叶军.地下长距离混凝土顶管施工工艺探讨.建筑技术.2005（11）.
[2] 李健.顶管施工法的技术特点分析.筑路机械与施工机械化.2006（7）.
[3] 吴丽娟.城市污水管道顶管施工工艺及问题.科技资讯.2009（8）.