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摘要：加强市政给排水工程建设,是保证城市各种基础设施的正常运行,以及提高居民生产生活水平的前提和保障。顶管施工技术在给排水施工中的应用，能够为供水系统排水系统和循环水系统提供技术支撑，保证市政给排水工程顺利完成。在给排水管道建设中顶管技术有着日益重要的作用。文章结合近年的实践经验分析了顶管施工的特点、顶管技术施工的应用进行分析、阐述顶管施工在给排水管道建设中的施工应用，进一步推动市政给排水工程的顶管施工应用的发展。
关键词：顶管技术 市政 给排水 工程 应用
Abstract: to strengthen the municipal water supply and drainage engineering construction, is to ensure that all sorts of urban basic normal operation of the facilities, and improve the level of production and life of residents prerequisite and the guarantee. Pipe jacking technology in water supply and drainage construction, the application for the water supply system to drainage system and circulating water system to provide technical support, ensure that municipal water supply and drainage engineering successfully completed. In water supply and drainage pipeline construction in pipe jacking technology has increasingly important role. Combining with the practical experience of analysis in recent years the pipe jacking construction characteristic, the pipe jacking technology application of the construction is analyzed and expounded pipe jacking construction in water supply and drainage pipeline construction of construction application, municipal water supply and drainage engineering of further promoting the development of pipe jacking construction application.
Keywords: pipe jacking technology municipal water supply and drainage engineering application
中圖分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
随着中国经济的飞速发展，城市人口的增多，人民生活水平的提高，城市的拆迁、改造将会持续开展，从而涉及大量的城市地下给排水管道改造。当前，从减少道路交通影响，改善市容、市貌的角度出发，各城市都在积极推行顶管技术，中国非开挖技术协会在《顶管施工技术及验收规范》(试行)中明确：当地下管道或其他管线的铺设可以通过顶进施工方法在交通、建筑、经济和环境保护方面带来好的效益时，应该采用非开挖施工方法。顶管施工技术发展至今，已有1000多年的历史，我国从1953年开始引进并使用该项技术，目前该技术已得到充分的应用，某些方面甚至领先于世界。
一、顶管施工及其特点
顶管施工就是借助于主顶油缸及管道中继站的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直顶至接收井内。与此同时，也把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间。在顶进过程中，通过工具管或掘进机平衡正面土体的压力，同时通过管道将机头内掘进的土体运出井外。
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、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。
二、顶管工艺的选择
根据图纸提供地质报告，顶管段地质情况为粘性土，工程纠偏控制为施工控制的重点。
管道主要穿越地质为粘性土。本工程主线拟采用大刀盘土压平衡顶管机或泥水平衡顶管机。鉴于所顶管径较小，土压平衡长距离顶管效率低，所以本工程采用泥水平衡法顶管施工，工艺流程见下图。
顶管机前方为带合金刀头的条幅式大刀盘，可对开挖面进行全断面切削。顶管掘进机正常工作时，刀盘按预先设定的压力紧贴在被切削的土体断面，在后方顶力作用下一方面旋转切削土体，一方面向前推进维持土体的平衡。泥水平衡顶管机切削下来的土进入掘进机泥水仓，然后从排泥管中被排除。顶管机端面装有压力传感器，能显示出顶管机所承受的正面土压力，地面操作者应密切注意压力变化，控制螺旋输送机的取土速度与千斤顶的顶进速度，避免土体超挖和顶管机的过量挤进，前方取土与后方顶进密切配合，以保持开挖面的稳定，使顶管机承受的正面压力与计算土压力保持平衡。顶管机内设置纠偏油缸可控制顶进方向。
每段顶进开始后则应连续工作，当进行设备保养维修而暂停顶管施工时，必须采取措施确保开挖面的稳定。顶进时管道内采用低压照明和管道风机通风，并保持管道内的清洁。
泥水平衡顶管机
三、顶管技术各主要工序施工方法
1顶进前准备所有机械设备交班检查。
顶进前，机械工需要进行交接班手续，将记录的设备运转情况表交给下一个班组的机械工，并进行口头的设备运转状况交班，刚上班的机械工需要对控制台、各个泥浆泵管道、测量系统、工具头等进行例行检查。
2工具头刀盘转动、开进出渣浆泵、交班和例行检查完毕后，接通电源，将工具头的刀盘转动，当设备的参数稳定后，开进出渣浆泵，开始泥浆循环。
3调整进出渣浆泵流量达到平衡。工具头的操作全部采用在管道外（工作井上）控制台控制，只需1个机手操作，可实现对工具头刀具的转动、纠偏控制、压力显示、时时监控（工具头安装了摄像头控制台上安装了电视机）顶进千斤顶，观察工作仓的土压力表，调节渣浆泵的流量达到工作仓的泥水平衡，其平衡的原理是，当进泥和吸泥泵稳定工作时，调节进泥和吸泥的泵量，使工作仓内应保持一定压力，仓内泥水压力应与地下水压力相平衡，泥水压力过大，地面隆起；泥水压力过小，地面沉陷，所以控制顶进与出泥的速度相当关键。
4 泥水处理系统处理好砂土、装车、外运。采用泥水平衡式工具头出土，需要在工具头中注入含有一定泥量的泥浆，通过大刀盘切削工具头前方的原状土，与注入的泥水搅拌，泥水通过吸泥泵排到地表泥水处理系统处理，泥浆可以反复循环使用，处理好的泥沙用泥浆车外运。
5 测量工具头的偏位、作好记录、纠偏、测量方法，在工作井后座位置设置测量机座，测量基座由地面引入地下，避免工作井的变形引起的误差，将全站仪放置在其上调平后，使全站仪发射的激光沿着顶进方向水平射出，打在工具头的测量靶位上，通过望远镜读出工具头的偏差。
四、顶管施工中可能出现的问题及采取的措施
1顶管机旋转
顶管机在顶进过程发生旋轉几乎在每条顶管中都会出现，将影响管内设备的使用，甚至使液体外溢等。控制旋转的方法很多，本工程将采取两种措施：
一是顶管时控制刀盘的旋转方向，将刀盘向机体旋转的反向转动，使顶管机受反向扭矩，从而纠正机体，顶进过程中，不断正、反转刀盘，顶管机的旋转就可得到有效控制。
二是采取配重法，顶管机内的设备布置注意了重量对称分布，以防顶管机旋转，但顶进中的机体旋转仍常有发生，处理方法是在顶头内摆放配重，若顶管机左旋，即在机内右侧摆放配重，若右旋，配重就摆左边，效果良好，因顶管机内设备已考虑了重量对称分布，故所用配重的数量较小，配重一般用废铁板、钢筋等。
2管节接头漏浆
管节接头渗漏很少出现，出现位置多在膨润土压浆孔处（因膨润土泥浆压浆压力过大挤入管内），施工中应予避免。万一出现，可用专用止水钢环止水（如下图所示）。
专用止水环用三片120°圆弧钢环组成，外贴止水橡胶片，之间用螺杆连接。拧紧螺母，圆环直径会增大，使止水钢环外橡胶片紧贴管缝，制止泥浆渗入，顶管结束时再作永久性止水处理。
3地面沉降或隆起、穿越地面障碍物
本工程顶管线路需穿越房屋、道路等地面构筑物，施工中如果不注意对地面构筑的保护，不但会对构筑物造成损坏，甚至于使顶管机无法正常工作，从而造成更为严重的后果。另外一方面，地面沉降或隆起值的大小，体现了顶管水平的高低。控制沉降与隆起的主要技术措施有：
⑴精心操作，控制挖土与顶进的量与速度，避免土体超挖和顶管机的过量挤进，使挖土与顶进始终处在动态平衡状态。
⑵量测每顶进1m所挖出的土的方量，进尺与挖土量相当，沉降隆起就可控制。
⑶顶管穿建筑物前，必须使顶头调至正位，并保养好机头。穿建筑物顶管时，加密测量密度，控制好方向，避免在建筑物下作过大的纠偏操作（过大纠偏是地面沉降原因之一），并且连续作业、一气可成，机头不得在建筑物下停滞，保养等。同时还要加强现场值班，现场资料分析与决策等管理工作，并加强对建筑物的沉降观测，确保建筑物安全。
五、结束语
顶管施工过程是一种复杂的力学过程，它涉及到很多相关学科，是一个复杂的工程技术在顶管施工中必须严格控制好顶管的推力，顶管推力需要专业人员根据具体的施工情况计算出来顶管推力就是顶管受到的阻力，包括工具头正面泥水、压力管壁摩擦阻力。泥水平衡压力：在施工中，合理的加入泥水压力去平衡地下水压力，能有效的防止泥沙涌入。在这个过程中，一定要保证泥水压力的合理，不能压力过大或过小。压力较小，又导致泥浆涌入，破坏地表，达不到施工要求；压力过大，会增大千斤顶符合，可能导致冒顶的事故发生在施工进行中，有很多细节都可能影响到工程的进度和质量，必须加以重视，发现问题及时解决。在此工程中，投入了先进的计算技术，将顶管计算到最合理，施工顺利进行，最终圆满完成了顶管施工的任务
参考文献
1.关雪华.给排水管道的顶管技术研究[J].给排水施工技术管理,2001.
2.杨勤.顶管技术在城市给排水管道建设中的应用[J]水利工程建筑,2009.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：顶管技术 市政 给排水 工程 应用
Abstract: to strengthen the municipal water supply and drainage engineering construction, is to ensure that all sorts of urban basic normal operation of the facilities, and improve the level of production and life of residents prerequisite and the guarantee. Pipe jacking technology in water supply and drainage construction, the application for the water supply system to drainage system and circulating water system to provide technical support, ensure that municipal water supply and drainage engineering successfully completed. In water supply and drainage pipeline construction in pipe jacking technology has increasingly important role. Combining with the practical experience of analysis in recent years the pipe jacking construction characteristic, the pipe jacking technology application of the construction is analyzed and expounded pipe jacking construction in water supply and drainage pipeline construction of construction application, municipal water supply and drainage engineering of further promoting the development of pipe jacking construction application.
Keywords: pipe jacking technology municipal water supply and drainage engineering application
中圖分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
随着中国经济的飞速发展，城市人口的增多，人民生活水平的提高，城市的拆迁、改造将会持续开展，从而涉及大量的城市地下给排水管道改造。当前，从减少道路交通影响，改善市容、市貌的角度出发，各城市都在积极推行顶管技术，中国非开挖技术协会在《顶管施工技术及验收规范》(试行)中明确：当地下管道或其他管线的铺设可以通过顶进施工方法在交通、建筑、经济和环境保护方面带来好的效益时，应该采用非开挖施工方法。顶管施工技术发展至今，已有1000多年的历史，我国从1953年开始引进并使用该项技术，目前该技术已得到充分的应用，某些方面甚至领先于世界。
一、顶管施工及其特点
顶管施工就是借助于主顶油缸及管道中继站的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直顶至接收井内。与此同时，也把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间。在顶进过程中，通过工具管或掘进机平衡正面土体的压力，同时通过管道将机头内掘进的土体运出井外。
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、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。
二、顶管工艺的选择
根据图纸提供地质报告，顶管段地质情况为粘性土，工程纠偏控制为施工控制的重点。
管道主要穿越地质为粘性土。本工程主线拟采用大刀盘土压平衡顶管机或泥水平衡顶管机。鉴于所顶管径较小，土压平衡长距离顶管效率低，所以本工程采用泥水平衡法顶管施工，工艺流程见下图。
顶管机前方为带合金刀头的条幅式大刀盘，可对开挖面进行全断面切削。顶管掘进机正常工作时，刀盘按预先设定的压力紧贴在被切削的土体断面，在后方顶力作用下一方面旋转切削土体，一方面向前推进维持土体的平衡。泥水平衡顶管机切削下来的土进入掘进机泥水仓，然后从排泥管中被排除。顶管机端面装有压力传感器，能显示出顶管机所承受的正面土压力，地面操作者应密切注意压力变化，控制螺旋输送机的取土速度与千斤顶的顶进速度，避免土体超挖和顶管机的过量挤进，前方取土与后方顶进密切配合，以保持开挖面的稳定，使顶管机承受的正面压力与计算土压力保持平衡。顶管机内设置纠偏油缸可控制顶进方向。
每段顶进开始后则应连续工作，当进行设备保养维修而暂停顶管施工时，必须采取措施确保开挖面的稳定。顶进时管道内采用低压照明和管道风机通风，并保持管道内的清洁。
泥水平衡顶管机
三、顶管技术各主要工序施工方法
1顶进前准备所有机械设备交班检查。
顶进前，机械工需要进行交接班手续，将记录的设备运转情况表交给下一个班组的机械工，并进行口头的设备运转状况交班，刚上班的机械工需要对控制台、各个泥浆泵管道、测量系统、工具头等进行例行检查。
2工具头刀盘转动、开进出渣浆泵、交班和例行检查完毕后，接通电源，将工具头的刀盘转动，当设备的参数稳定后，开进出渣浆泵，开始泥浆循环。
3调整进出渣浆泵流量达到平衡。工具头的操作全部采用在管道外（工作井上）控制台控制，只需1个机手操作，可实现对工具头刀具的转动、纠偏控制、压力显示、时时监控（工具头安装了摄像头控制台上安装了电视机）顶进千斤顶，观察工作仓的土压力表，调节渣浆泵的流量达到工作仓的泥水平衡，其平衡的原理是，当进泥和吸泥泵稳定工作时，调节进泥和吸泥的泵量，使工作仓内应保持一定压力，仓内泥水压力应与地下水压力相平衡，泥水压力过大，地面隆起；泥水压力过小，地面沉陷，所以控制顶进与出泥的速度相当关键。
4 泥水处理系统处理好砂土、装车、外运。采用泥水平衡式工具头出土，需要在工具头中注入含有一定泥量的泥浆，通过大刀盘切削工具头前方的原状土，与注入的泥水搅拌，泥水通过吸泥泵排到地表泥水处理系统处理，泥浆可以反复循环使用，处理好的泥沙用泥浆车外运。
5 测量工具头的偏位、作好记录、纠偏、测量方法，在工作井后座位置设置测量机座，测量基座由地面引入地下，避免工作井的变形引起的误差，将全站仪放置在其上调平后，使全站仪发射的激光沿着顶进方向水平射出，打在工具头的测量靶位上，通过望远镜读出工具头的偏差。
四、顶管施工中可能出现的问题及采取的措施
1顶管机旋转
顶管机在顶进过程发生旋轉几乎在每条顶管中都会出现，将影响管内设备的使用，甚至使液体外溢等。控制旋转的方法很多，本工程将采取两种措施：
一是顶管时控制刀盘的旋转方向，将刀盘向机体旋转的反向转动，使顶管机受反向扭矩，从而纠正机体，顶进过程中，不断正、反转刀盘，顶管机的旋转就可得到有效控制。
二是采取配重法，顶管机内的设备布置注意了重量对称分布，以防顶管机旋转，但顶进中的机体旋转仍常有发生，处理方法是在顶头内摆放配重，若顶管机左旋，即在机内右侧摆放配重，若右旋，配重就摆左边，效果良好，因顶管机内设备已考虑了重量对称分布，故所用配重的数量较小，配重一般用废铁板、钢筋等。
2管节接头漏浆
管节接头渗漏很少出现，出现位置多在膨润土压浆孔处（因膨润土泥浆压浆压力过大挤入管内），施工中应予避免。万一出现，可用专用止水钢环止水（如下图所示）。
专用止水环用三片120°圆弧钢环组成，外贴止水橡胶片，之间用螺杆连接。拧紧螺母，圆环直径会增大，使止水钢环外橡胶片紧贴管缝，制止泥浆渗入，顶管结束时再作永久性止水处理。
3地面沉降或隆起、穿越地面障碍物
本工程顶管线路需穿越房屋、道路等地面构筑物，施工中如果不注意对地面构筑的保护，不但会对构筑物造成损坏，甚至于使顶管机无法正常工作，从而造成更为严重的后果。另外一方面，地面沉降或隆起值的大小，体现了顶管水平的高低。控制沉降与隆起的主要技术措施有：
⑴精心操作，控制挖土与顶进的量与速度，避免土体超挖和顶管机的过量挤进，使挖土与顶进始终处在动态平衡状态。
⑵量测每顶进1m所挖出的土的方量，进尺与挖土量相当，沉降隆起就可控制。
⑶顶管穿建筑物前，必须使顶头调至正位，并保养好机头。穿建筑物顶管时，加密测量密度，控制好方向，避免在建筑物下作过大的纠偏操作（过大纠偏是地面沉降原因之一），并且连续作业、一气可成，机头不得在建筑物下停滞，保养等。同时还要加强现场值班，现场资料分析与决策等管理工作，并加强对建筑物的沉降观测，确保建筑物安全。
五、结束语
顶管施工过程是一种复杂的力学过程，它涉及到很多相关学科，是一个复杂的工程技术在顶管施工中必须严格控制好顶管的推力，顶管推力需要专业人员根据具体的施工情况计算出来顶管推力就是顶管受到的阻力，包括工具头正面泥水、压力管壁摩擦阻力。泥水平衡压力：在施工中，合理的加入泥水压力去平衡地下水压力，能有效的防止泥沙涌入。在这个过程中，一定要保证泥水压力的合理，不能压力过大或过小。压力较小，又导致泥浆涌入，破坏地表，达不到施工要求；压力过大，会增大千斤顶符合，可能导致冒顶的事故发生在施工进行中，有很多细节都可能影响到工程的进度和质量，必须加以重视，发现问题及时解决。在此工程中，投入了先进的计算技术，将顶管计算到最合理，施工顺利进行，最终圆满完成了顶管施工的任务
参考文献
1.关雪华.给排水管道的顶管技术研究[J].给排水施工技术管理,2001.
2.杨勤.顶管技术在城市给排水管道建设中的应用[J]水利工程建筑,2009.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。