论文部分内容阅读
[摘 要]随着城市建设的发展，地铁空间非开挖技术越来越受到人们的重视，并得到了广泛的应用。顶管技术是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法。文章结合实际案例对大口径顶管施工的技术方法进行分析。
[关键词]顶管；大口径；施工
中图分类号：TU553 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）08-0136-01
引言
随着社会经济的发，人口逐渐向城市聚集，越来越多的城市地下空间得到开发和利用，由于在城市中用于施工的场地有限及周围环境要求高，特别是地面有不便拆除的构筑物、交通干道等场所，采用地下顶管施工已成为市政基础设施施工中的最佳方法。采用此方法铺设地下管道对周边环境干扰小，可减少对交通、市民正常活动的干扰。
1.工程概况
某污水处理厂首期配套污水收集系统工程的管线全长共1.3km，施工方式分为开槽施工、顶管施工，其中大部分采用顶管法施工（顶管段长1.2km）。
2.顶管机选用与顶力计算
2.1 顶管机的选用
顶管施工的过程中最需要注意的就是适应性，由于顶管的设计位置不一样，地质的情况也会有多变，所以一定要根据具体的情况来对待，要选择适当的施工方式进行，这样才能够具有事半功倍的效果。
本工程施工进行的管道安排一般都是位于第②2层粉质黏土夹粉土层或者是第④层粉土层，这两层的土壤都不是非常稳定，这样就需要运用泥水平衡式的顶管机来进行施工；但是位于第②1层、第②3层或第③层粉质黏土层的管段，就需要运用土压平衡式顶管机。
2.2 顶力计算
在进行顶管施工的过程中一定要事前进行压力的计算，这样就可以很好地进行千斤顶的确定和选用，同时对于之后设计墙体以及相关的加固工程懂非常重要。现就通过泥水平衡式的顶管机在进行顶管施工过程中的压力计算为例进行分析，其计算公式为：
F0=ΠD1LfK+NF
式中：管道的外径用D1表示；所设计的管道长度用L来表示；管道外壁与土壤之间的摩擦力平均值用fK表示，如果运用触变泥浆减阻技术，粉性土取6.0kPa；NF 为顶管机的迎面阻力，NF=（ΠD12γSHS）/4。
通过上述公式的计算，其理论顶力总是比实际操作过程中要打很多，同时由于顶距的变化而不断增加，这两者的差距也在不断加大，造成这种现象的主要因素就是上述公式知识对触变泥浆减阻措施尽心考虑，并且由于顶管的长度也会影响着顶力的打下。砸实际才做过程中，顶力还与施工的环境，施工的工艺以及顶进的长度相关。就实际测量结果而言，顶力并没有因为顶距的增加而曾现线性地增加，最开始顶力确实在不断增加，但是由于有注浆减阻的作用，进而导致顶力的增加变慢。
3.工作井、接收井设计与施工
3.1 结构形式
一般而言，接收井与工作井的结构形式可以通过地下连续墙体、混凝土沉井技术以及钢板桩技术或者运用SMW 技术等方式解决。如果顶管需要深度填埋，而且所在的土层地质条件不好，顶管顶力非常大的土壤中，特别是在一些流沙层面的土壤中就一定要采用钢筋混凝土沉井来解决，并且在工程完工之后，接收井和工作井要经常进行检查，这两个井都需要采用钢筋混凝土沉井技术。
3.2 平面形式与尺寸
根据场地中其他相关市政管线的位置设计，沉井平面的形状要设计成圆形或者是矩形。并且，由于工作井具有最小的内径长度，应该通过顶管机长度来进行确定，并且也可以通过下井管的长度来进行计算，最终的结果去较大的值即可。工作井中的最小内径宽度应该满足顶管顶进同时还要能够安放相关设备，施工人员也要有空间进行施工。通过施工的实际操作以及经济性的标胶，最终得到管径不同而相对于工作井的接收平面尺寸。
3.3 竖向设计
为了充分考虑市政地下空间的利用，作为永久结构检查井使用的沉井顶板标高按管道顶面上2.0m控制，同时顶板上覆土厚度按大于1.0m而不超过4.5m进行设计，底板顶标高按管底下0.5m 施工空间考虑。同时为了考虑顶管施工时的安全，对于井顶上覆土厚度大于1.0m的，井壁顶作接高处理，接高到地面下0.5m，作为临时支护措施考虑。
4.顶管施工措施
4.1 进出洞口措施
顶管施工過程中，非常关键的一个环节就是对进出洞口的处理。由于土层稳定性不高，在施工过程中工具头就会因为土体自稳定性不强或者涌水等原因而发生各种事故。所以可以通过下面措施的运用来避免：
（1）在顶管工作井中要通过盘根止水穿墙管来进行处理。
（2）在井壁的外侧部分通过3排高压旋喷桩来对洞外的土壤本体进行加固，同时可以进行止水作用。旋喷桩桩径一定要设置为准600mm，搭接长度200mm，管底与桩底之间的高度要为3m，桩顶同沉井顶，旋喷桩的每立方水泥用量为300kg/m3。旋喷桩加固宽度为管道外每边不小于1.2m。对洞口进行加固时，一定要将洞口的土体进行密封好，在第一次凝固之后短时间之内不能够有坍塌的现象，这样才能够保证机头的顺利推进，桩体强度不高，刀盘很容易切碎。
（3）管道进入洞之后一定要根据设计的需要进行封闭，这样防止水土向内流动。
（4）管道接收孔之后，一定要根据设计的需要进行封闭。为了防止沉降现象的发生一定要运用柔性材料进行封堵。
4.2 顶进施工技术措施
顶进施工工艺流程：顶管施工准备→机头出洞→入泥顶进→吊下管节、接管→顶进、测量、记录、纠编→顶完一节、循环顶进→最后一节→竣工测量→机头进洞、拆吊→结束。
对于管道所在土层为饱和的粉质黏土夹粉土、粉土或砂性土等不稳定土层时，为了确保能够正常施工，确保管道上部拥有非常稳定的结构，在管道顶端可以通过下面的方式来实现：
（1）在工作井中一定要安装一个洞口止水装置；
（2）将高压旋喷桩放在接收井与工作井之间，并且进行土体的加固工作；
（3）在顶进施工过程中，在管道外面进行泥浆压变的作用有两个，第一可以降低顶进之后的阻力，第二，可以对管道周围存在的间隙进行填充，进而形成一个泥浆保护套，这样就可以对地层进行支撑，进而防止沉降现象的产生。
（4）结束顶管之后，应该将土层与管道外壁之间的间隙用水泥砂浆进行填充。以此来将触变泥浆置换出来，保证周围土壤能够很好地与顶管管道之间密封，以此来构建防水层，降低沉降的可能。
4.3 顶管接口措施
因为在顶进的过程中，有很多未知的情况发生，管材受力也不会很均匀，所以对于管材的要求是非常严格的，同时又因为施工的过程中是处于地下水的环境中，对于管材的要求又相当严格，管材不能够出现渗水的现象。所以，顶管在接口的处理上也是要求严格，一般采用F型的顶管接口，同时加用密封橡胶和衬板进行辅助，这样就可以避免在相邻的两个管道之间出现漏水的现象产生，进而避免重大质量事故的发生。对于管道接口处于饱和的粉质黏土夹粉土或砂性土等不稳定土层中，外围土地要通过运用注浆的方式来进行加固，这样就可以方式接口封闭不好而出现水流情况，造成管上部地面的沉降。注浆材料可采用水泥+水玻璃。
5.结语
通过对软土层中顶管施工技术的分析，可以得出以下结论：①在工作井和接收井下沉过程中，应该通过各种合理的方式进行流砂的防止；②在顶进施工时，可采取注浆包裹加固等措施来加固土体，这样就可以防止地下水不断流动，降低沉降现象的可能性。实践证明，顶管施工技术是一项经济的、可行的施工方式，具有良好的发展前景。
参考文献
[1] 张晓岩.浅析给水管道施工中的顶管技术[J].民营科技，2013（10）.
[2] 王晓惠，罗树德.浅谈顶管施工技术[J].科技风，2010（18）.
[3] 陈志斌，松旭丹.市政排污混凝土管长距离顶管施工技术[J].科技创新导报，2008（20）.
[关键词]顶管；大口径；施工
中图分类号：TU553 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）08-0136-01
引言
随着社会经济的发，人口逐渐向城市聚集，越来越多的城市地下空间得到开发和利用，由于在城市中用于施工的场地有限及周围环境要求高，特别是地面有不便拆除的构筑物、交通干道等场所，采用地下顶管施工已成为市政基础设施施工中的最佳方法。采用此方法铺设地下管道对周边环境干扰小，可减少对交通、市民正常活动的干扰。
1.工程概况
某污水处理厂首期配套污水收集系统工程的管线全长共1.3km，施工方式分为开槽施工、顶管施工，其中大部分采用顶管法施工（顶管段长1.2km）。
2.顶管机选用与顶力计算
2.1 顶管机的选用
顶管施工的过程中最需要注意的就是适应性，由于顶管的设计位置不一样，地质的情况也会有多变，所以一定要根据具体的情况来对待，要选择适当的施工方式进行，这样才能够具有事半功倍的效果。
本工程施工进行的管道安排一般都是位于第②2层粉质黏土夹粉土层或者是第④层粉土层，这两层的土壤都不是非常稳定，这样就需要运用泥水平衡式的顶管机来进行施工；但是位于第②1层、第②3层或第③层粉质黏土层的管段，就需要运用土压平衡式顶管机。
2.2 顶力计算
在进行顶管施工的过程中一定要事前进行压力的计算，这样就可以很好地进行千斤顶的确定和选用，同时对于之后设计墙体以及相关的加固工程懂非常重要。现就通过泥水平衡式的顶管机在进行顶管施工过程中的压力计算为例进行分析，其计算公式为：
F0=ΠD1LfK+NF
式中：管道的外径用D1表示；所设计的管道长度用L来表示；管道外壁与土壤之间的摩擦力平均值用fK表示，如果运用触变泥浆减阻技术，粉性土取6.0kPa；NF 为顶管机的迎面阻力，NF=（ΠD12γSHS）/4。
通过上述公式的计算，其理论顶力总是比实际操作过程中要打很多，同时由于顶距的变化而不断增加，这两者的差距也在不断加大，造成这种现象的主要因素就是上述公式知识对触变泥浆减阻措施尽心考虑，并且由于顶管的长度也会影响着顶力的打下。砸实际才做过程中，顶力还与施工的环境，施工的工艺以及顶进的长度相关。就实际测量结果而言，顶力并没有因为顶距的增加而曾现线性地增加，最开始顶力确实在不断增加，但是由于有注浆减阻的作用，进而导致顶力的增加变慢。
3.工作井、接收井设计与施工
3.1 结构形式
一般而言，接收井与工作井的结构形式可以通过地下连续墙体、混凝土沉井技术以及钢板桩技术或者运用SMW 技术等方式解决。如果顶管需要深度填埋，而且所在的土层地质条件不好，顶管顶力非常大的土壤中，特别是在一些流沙层面的土壤中就一定要采用钢筋混凝土沉井来解决，并且在工程完工之后，接收井和工作井要经常进行检查，这两个井都需要采用钢筋混凝土沉井技术。
3.2 平面形式与尺寸
根据场地中其他相关市政管线的位置设计，沉井平面的形状要设计成圆形或者是矩形。并且，由于工作井具有最小的内径长度，应该通过顶管机长度来进行确定，并且也可以通过下井管的长度来进行计算，最终的结果去较大的值即可。工作井中的最小内径宽度应该满足顶管顶进同时还要能够安放相关设备，施工人员也要有空间进行施工。通过施工的实际操作以及经济性的标胶，最终得到管径不同而相对于工作井的接收平面尺寸。
3.3 竖向设计
为了充分考虑市政地下空间的利用，作为永久结构检查井使用的沉井顶板标高按管道顶面上2.0m控制，同时顶板上覆土厚度按大于1.0m而不超过4.5m进行设计，底板顶标高按管底下0.5m 施工空间考虑。同时为了考虑顶管施工时的安全，对于井顶上覆土厚度大于1.0m的，井壁顶作接高处理，接高到地面下0.5m，作为临时支护措施考虑。
4.顶管施工措施
4.1 进出洞口措施
顶管施工過程中，非常关键的一个环节就是对进出洞口的处理。由于土层稳定性不高，在施工过程中工具头就会因为土体自稳定性不强或者涌水等原因而发生各种事故。所以可以通过下面措施的运用来避免：
（1）在顶管工作井中要通过盘根止水穿墙管来进行处理。
（2）在井壁的外侧部分通过3排高压旋喷桩来对洞外的土壤本体进行加固，同时可以进行止水作用。旋喷桩桩径一定要设置为准600mm，搭接长度200mm，管底与桩底之间的高度要为3m，桩顶同沉井顶，旋喷桩的每立方水泥用量为300kg/m3。旋喷桩加固宽度为管道外每边不小于1.2m。对洞口进行加固时，一定要将洞口的土体进行密封好，在第一次凝固之后短时间之内不能够有坍塌的现象，这样才能够保证机头的顺利推进，桩体强度不高，刀盘很容易切碎。
（3）管道进入洞之后一定要根据设计的需要进行封闭，这样防止水土向内流动。
（4）管道接收孔之后，一定要根据设计的需要进行封闭。为了防止沉降现象的发生一定要运用柔性材料进行封堵。
4.2 顶进施工技术措施
顶进施工工艺流程：顶管施工准备→机头出洞→入泥顶进→吊下管节、接管→顶进、测量、记录、纠编→顶完一节、循环顶进→最后一节→竣工测量→机头进洞、拆吊→结束。
对于管道所在土层为饱和的粉质黏土夹粉土、粉土或砂性土等不稳定土层时，为了确保能够正常施工，确保管道上部拥有非常稳定的结构，在管道顶端可以通过下面的方式来实现：
（1）在工作井中一定要安装一个洞口止水装置；
（2）将高压旋喷桩放在接收井与工作井之间，并且进行土体的加固工作；
（3）在顶进施工过程中，在管道外面进行泥浆压变的作用有两个，第一可以降低顶进之后的阻力，第二，可以对管道周围存在的间隙进行填充，进而形成一个泥浆保护套，这样就可以对地层进行支撑，进而防止沉降现象的产生。
（4）结束顶管之后，应该将土层与管道外壁之间的间隙用水泥砂浆进行填充。以此来将触变泥浆置换出来，保证周围土壤能够很好地与顶管管道之间密封，以此来构建防水层，降低沉降的可能。
4.3 顶管接口措施
因为在顶进的过程中，有很多未知的情况发生，管材受力也不会很均匀，所以对于管材的要求是非常严格的，同时又因为施工的过程中是处于地下水的环境中，对于管材的要求又相当严格，管材不能够出现渗水的现象。所以，顶管在接口的处理上也是要求严格，一般采用F型的顶管接口，同时加用密封橡胶和衬板进行辅助，这样就可以避免在相邻的两个管道之间出现漏水的现象产生，进而避免重大质量事故的发生。对于管道接口处于饱和的粉质黏土夹粉土或砂性土等不稳定土层中，外围土地要通过运用注浆的方式来进行加固，这样就可以方式接口封闭不好而出现水流情况，造成管上部地面的沉降。注浆材料可采用水泥+水玻璃。
5.结语
通过对软土层中顶管施工技术的分析，可以得出以下结论：①在工作井和接收井下沉过程中，应该通过各种合理的方式进行流砂的防止；②在顶进施工时，可采取注浆包裹加固等措施来加固土体，这样就可以防止地下水不断流动，降低沉降现象的可能性。实践证明，顶管施工技术是一项经济的、可行的施工方式，具有良好的发展前景。
参考文献
[1] 张晓岩.浅析给水管道施工中的顶管技术[J].民营科技，2013（10）.
[2] 王晓惠，罗树德.浅谈顶管施工技术[J].科技风，2010（18）.
[3] 陈志斌，松旭丹.市政排污混凝土管长距离顶管施工技术[J].科技创新导报，2008（20）.