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【摘要】随着我国城市规模的不断发展扩大，人们的物质需求和精神需求也在不断增加，人们对城市基础设施的要求也在逐渐增加。在建设城市基础设施中顶管施工技术得到广泛的应用及快速的发展，重要的是顶管技术能减少建筑施工对城市的污染。
【关键词】顶管施工技术；市政工程；顶进管
与一般的项目建设不同，市政工程的施工必须要更多地兼顾是否会对居民的出行、生活和工作造成影响的问题，随着我国城市建设水平的不断提高，对于市政施工与居民生活和谐性的要求也在逐年提升，在这样的时代背景下，采用非开挖铺设技术就成为了市政施工单位的必然选择。所谓顶管施工，就是指在不对地表进行开挖的前提下，使用液压顶进工作站将需要铺设的管道由顶进工作坑顶入，并在顶管机后方进行铺设操作的施工技术。目前，这项技术被广泛地应用于国内大型城市的市政项目建设工作中，相信在未来一段时间内将会得到进一步的发展。
一、顶管施工的技术理论
顶管技术利用主顶千斤顶及管道中继间千斤顶的推力，将管道从工作坑内穿过土层一直推到接收坑，同时，将紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两坑之间。分为人工顶管、机械顶管、水射流顶管、挤压顶管四大类，工作中根据管径、土层状况、管线长度、技术经济性来选定施工类型，见图1。顶管施工中最为流行的有三种工作面平衡理论：
1、气压平衡：在所顶进的管道中及挖掘面上充满一定压力的空气，以空气的压力来平衡在下水及土层的压力。有全气压平衡和局部气压平衡之分。
2、土压平衡：以顶管掘进机土舱内泥土的压力来平衡頂管掘进机所处土层的土压力和地下水压力。在粘性土层中必须控制地面隆陷时，宜采用土压平衡顶管法。
3、泥水平衡：以含有一定量粘土，且具有一定相对密度的泥水充满顶管掘进机的泥水舱，并对它放加一定的压力，以平衡地下水压力和土压力的一种顶管施工方法。在粉尘土层中且需要控制地面隆陷时，宜采用泥水平衡顶管法。
二、顶管技术在市政工程中的应用
虽然不是所有的市政工程都适用顶管技术，但随着科学技术的的不断发展，顶管技术的应用范围也将更加广泛，尤其是在中型管径的管道埋设工程中，其优越性更加明显。
1、适用范围。
（1）在城市中心地区，或商业繁华街道，以及城市建设中遇到无法迁移或不能实施大型开挖的文物古迹遗址等特殊地段，对不能进行空中架线、开槽埋管来实施作业施工时，一般是采用管径80～600mm的地下埋管工程可使用顶管法施工。
（2）在敷设城市污水管道直径大于500mm时，施工现场无法采用明沟开挖埋管施工而管道沿线又无其它建筑物基础时，可使用顶管法施工作业。
2、顶管技术在市政管网中的应用。
目前，在城市管网施工时，许多城市都存在马路反复开挖的现象，严重防碍了市区的交通，困扰了居民生活，缩短了路面的寿命。配套的电讯、自来水、煤气、排水、路灯、城市坐标、候车亭、广告箱、路牌、电话亭、治安岗亭等都要发生反复拆建才行，这无疑增加了对城市设施的破坏和施工的难度，城市这方面的问题显得尤其突。
3、项管施工技术在市政管网中的应用。
（1）、旧城改造过程中，由于多年形成的各种管网相互交错，很多管线地下位置不明，原始资料丢失或不全等因素，市政管网铺设时无法对地面进行有效开挖。
（2）、城市架空线路遇交通干线、繁华街道、文物古迹，铁路或江河阻截，需转入地下过渡。
三、顶管施工技术要点分析
1、现场踏勘及调查
（1）观察现场人、车流情况确定人流及车流交通组织及路线，考虑在路口设立交通导向牌、高峰期安排人员指挥交通；
（2）摸查清楚附近的排水系统，设计最佳的排泥水线路，必要时施工临时排水管道，避免污水横流；
（3）对于现场的煤气、电力、通讯、煤气、供水等管道现场定位，并标示出来看是否需要临时关停或搬迁；
（4）调查雨水渠箱、原有污水管道等埋设较深的市政地下构筑物；
2、施工前技术准备
可以要求业主及设计方提供顶管顶迸路线详尽的地质资料。尽量了解土层的物理性质、力学参数、分布状况等。了解地下水的状况及变化规律如地下水来源、水面标高及是否受到潮汐影响而变化等。如果有砂层则要搞清含砂量多少及砂的细度情况及级配关系。岩层则要搞清楚是否有裂隙发育。如果是风化岩足则要搞清楚是否强风化、中风化抑是弱风化，其抗压强度及抗剪强度多少，是粉沙质泥岩还是砂岩，是否为条片状结构还是整体结构等等。一般来说现行业主及设计单位提供的地质资料不够详细，甚至是截然不同，作为施工单位，我们一定要求业主补钻。业主应承条件下我们自己也可以在顶进线路上补鉴别孔，局部问题点补技术孔。
3、顶管线路确定及井位设计
顶进距离由设备条件及周围环境来综合决定。考虑到工作井的造价比较昂贵，应少一些工作井，尽量安排往两个方向顶进。由于现行设计院设计管道大多按照明挖方式设计，在现场调查后尽量优化线路设计，避开不利顶管的土层、尽量让顶管线路避开结构物及树木。最好在每个工作井或者接收井内设计成检查井位。线路与附近结构物的距离设计必须考虑到以后作检查井的方便和空间，尽量避免冲突。检查井间距按照现行规范可以和设计单位研究适当加长。
4、顶力及管材设计
顶力大小和很多因素有关，如土层的变化情况、是否有纠偏、采用设备的形式、机头的切削形式、采用管材形式、后靠背的刚度、工作井的形式、注浆的压力、顶进速度等。实践证明，现行考虑采用整体三维模型，考虑多参数系统来模拟顶管顶进过程中各结构的受力情况。关于管材设计，现行对于管材的配筋量、钢筋布置f、砼的强度及端部的细部处理都区别于一般承受纵向线荷载的排水管道，一般可以按照轴心受压柱的考虑来设计管材，但是注意到顶管是需要纠偏处理的情况，必须考虑到管道的偏心受压及局部应力集中的情况而要预留一定的安全系数。
5、现场施工管理
在现场施工中，管线中常常带有污物和施工残留物，应及时清扫，否则会对阀门、设备、仪表带来严重的损害。管道在安装前后都要进行清扫，要焊一段清扫一段，这样可大大减少系统封闭后的清扫工作量。清扫后可对系统进行整体或分段打压，检验系统的强度和气密性。这里要注意季节对打压工作的影响，如在寒冷地区，冬季一般只打气压，打水压易造成管道内结冰，如打水压则要采取一定的防冻措施。
四、施工应注意的其他问题
1、在正式施工前，工作人员务必要对管线土层变化情况进行全方位的了解，在需要通过回填土地段时，应预先进行加固处理，以免施工造成地表的大幅度下沉。
2、顶进推力应得到精确的计算，并以计算结果为依据，合理进行千斤顶的选择。另外，工作人员还应根据计算出的最大顶力形成工作井的加固方案，以免沉井后因土体承载能力不足而导致滑动问题。
3、当管道发生渗漏问题时，首先应确定漏点，并凿出V形槽埋入导水管，将管道四周用双快水泥缝壁，在强度达到相关要求后，即可进行水泥水玻璃浆液的压入，从而完成整个封堵操作。
五、结束语
顶管施工在市政工程中，特别是深覆土、大管径的管道工程和交通繁忙的城市主干道改造工程设计中显得尤为重要。由于其相对于开槽埋管更具优越性。随着社会的发展，市政设施逐步配套完善，地下各种管道建设将会大量增加，管径加大，长度加长，有直有曲，种类繁多，我们要扣紧时代脉搏，进一步地完善和提高顶管施工技术，使之能够满足社会发展的需要。
参考文献
[1]刘金龙，郭鹏。谈市政给排水施工中顶管技术的应用[J].中小企业管理与科技，2011（4）.
[2]戴伟。论市政给排水施工中顶管技术的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2012（16）.
[3]王小超。市政道路污水管顶管施工[J].铁道建设，2012，（2）：40-45.
【关键词】顶管施工技术；市政工程；顶进管
与一般的项目建设不同，市政工程的施工必须要更多地兼顾是否会对居民的出行、生活和工作造成影响的问题，随着我国城市建设水平的不断提高，对于市政施工与居民生活和谐性的要求也在逐年提升，在这样的时代背景下，采用非开挖铺设技术就成为了市政施工单位的必然选择。所谓顶管施工，就是指在不对地表进行开挖的前提下，使用液压顶进工作站将需要铺设的管道由顶进工作坑顶入，并在顶管机后方进行铺设操作的施工技术。目前，这项技术被广泛地应用于国内大型城市的市政项目建设工作中，相信在未来一段时间内将会得到进一步的发展。
一、顶管施工的技术理论
顶管技术利用主顶千斤顶及管道中继间千斤顶的推力，将管道从工作坑内穿过土层一直推到接收坑，同时，将紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两坑之间。分为人工顶管、机械顶管、水射流顶管、挤压顶管四大类，工作中根据管径、土层状况、管线长度、技术经济性来选定施工类型，见图1。顶管施工中最为流行的有三种工作面平衡理论：
1、气压平衡：在所顶进的管道中及挖掘面上充满一定压力的空气，以空气的压力来平衡在下水及土层的压力。有全气压平衡和局部气压平衡之分。
2、土压平衡：以顶管掘进机土舱内泥土的压力来平衡頂管掘进机所处土层的土压力和地下水压力。在粘性土层中必须控制地面隆陷时，宜采用土压平衡顶管法。
3、泥水平衡：以含有一定量粘土，且具有一定相对密度的泥水充满顶管掘进机的泥水舱，并对它放加一定的压力，以平衡地下水压力和土压力的一种顶管施工方法。在粉尘土层中且需要控制地面隆陷时，宜采用泥水平衡顶管法。
二、顶管技术在市政工程中的应用
虽然不是所有的市政工程都适用顶管技术，但随着科学技术的的不断发展，顶管技术的应用范围也将更加广泛，尤其是在中型管径的管道埋设工程中，其优越性更加明显。
1、适用范围。
（1）在城市中心地区，或商业繁华街道，以及城市建设中遇到无法迁移或不能实施大型开挖的文物古迹遗址等特殊地段，对不能进行空中架线、开槽埋管来实施作业施工时，一般是采用管径80～600mm的地下埋管工程可使用顶管法施工。
（2）在敷设城市污水管道直径大于500mm时，施工现场无法采用明沟开挖埋管施工而管道沿线又无其它建筑物基础时，可使用顶管法施工作业。
2、顶管技术在市政管网中的应用。
目前，在城市管网施工时，许多城市都存在马路反复开挖的现象，严重防碍了市区的交通，困扰了居民生活，缩短了路面的寿命。配套的电讯、自来水、煤气、排水、路灯、城市坐标、候车亭、广告箱、路牌、电话亭、治安岗亭等都要发生反复拆建才行，这无疑增加了对城市设施的破坏和施工的难度，城市这方面的问题显得尤其突。
3、项管施工技术在市政管网中的应用。
（1）、旧城改造过程中，由于多年形成的各种管网相互交错，很多管线地下位置不明，原始资料丢失或不全等因素，市政管网铺设时无法对地面进行有效开挖。
（2）、城市架空线路遇交通干线、繁华街道、文物古迹，铁路或江河阻截，需转入地下过渡。
三、顶管施工技术要点分析
1、现场踏勘及调查
（1）观察现场人、车流情况确定人流及车流交通组织及路线，考虑在路口设立交通导向牌、高峰期安排人员指挥交通；
（2）摸查清楚附近的排水系统，设计最佳的排泥水线路，必要时施工临时排水管道，避免污水横流；
（3）对于现场的煤气、电力、通讯、煤气、供水等管道现场定位，并标示出来看是否需要临时关停或搬迁；
（4）调查雨水渠箱、原有污水管道等埋设较深的市政地下构筑物；
2、施工前技术准备
可以要求业主及设计方提供顶管顶迸路线详尽的地质资料。尽量了解土层的物理性质、力学参数、分布状况等。了解地下水的状况及变化规律如地下水来源、水面标高及是否受到潮汐影响而变化等。如果有砂层则要搞清含砂量多少及砂的细度情况及级配关系。岩层则要搞清楚是否有裂隙发育。如果是风化岩足则要搞清楚是否强风化、中风化抑是弱风化，其抗压强度及抗剪强度多少，是粉沙质泥岩还是砂岩，是否为条片状结构还是整体结构等等。一般来说现行业主及设计单位提供的地质资料不够详细，甚至是截然不同，作为施工单位，我们一定要求业主补钻。业主应承条件下我们自己也可以在顶进线路上补鉴别孔，局部问题点补技术孔。
3、顶管线路确定及井位设计
顶进距离由设备条件及周围环境来综合决定。考虑到工作井的造价比较昂贵，应少一些工作井，尽量安排往两个方向顶进。由于现行设计院设计管道大多按照明挖方式设计，在现场调查后尽量优化线路设计，避开不利顶管的土层、尽量让顶管线路避开结构物及树木。最好在每个工作井或者接收井内设计成检查井位。线路与附近结构物的距离设计必须考虑到以后作检查井的方便和空间，尽量避免冲突。检查井间距按照现行规范可以和设计单位研究适当加长。
4、顶力及管材设计
顶力大小和很多因素有关，如土层的变化情况、是否有纠偏、采用设备的形式、机头的切削形式、采用管材形式、后靠背的刚度、工作井的形式、注浆的压力、顶进速度等。实践证明，现行考虑采用整体三维模型，考虑多参数系统来模拟顶管顶进过程中各结构的受力情况。关于管材设计，现行对于管材的配筋量、钢筋布置f、砼的强度及端部的细部处理都区别于一般承受纵向线荷载的排水管道，一般可以按照轴心受压柱的考虑来设计管材，但是注意到顶管是需要纠偏处理的情况，必须考虑到管道的偏心受压及局部应力集中的情况而要预留一定的安全系数。
5、现场施工管理
在现场施工中，管线中常常带有污物和施工残留物，应及时清扫，否则会对阀门、设备、仪表带来严重的损害。管道在安装前后都要进行清扫，要焊一段清扫一段，这样可大大减少系统封闭后的清扫工作量。清扫后可对系统进行整体或分段打压，检验系统的强度和气密性。这里要注意季节对打压工作的影响，如在寒冷地区，冬季一般只打气压，打水压易造成管道内结冰，如打水压则要采取一定的防冻措施。
四、施工应注意的其他问题
1、在正式施工前，工作人员务必要对管线土层变化情况进行全方位的了解，在需要通过回填土地段时，应预先进行加固处理，以免施工造成地表的大幅度下沉。
2、顶进推力应得到精确的计算，并以计算结果为依据，合理进行千斤顶的选择。另外，工作人员还应根据计算出的最大顶力形成工作井的加固方案，以免沉井后因土体承载能力不足而导致滑动问题。
3、当管道发生渗漏问题时，首先应确定漏点，并凿出V形槽埋入导水管，将管道四周用双快水泥缝壁，在强度达到相关要求后，即可进行水泥水玻璃浆液的压入，从而完成整个封堵操作。
五、结束语
顶管施工在市政工程中，特别是深覆土、大管径的管道工程和交通繁忙的城市主干道改造工程设计中显得尤为重要。由于其相对于开槽埋管更具优越性。随着社会的发展，市政设施逐步配套完善，地下各种管道建设将会大量增加，管径加大，长度加长，有直有曲，种类繁多，我们要扣紧时代脉搏，进一步地完善和提高顶管施工技术，使之能够满足社会发展的需要。
参考文献
[1]刘金龙，郭鹏。谈市政给排水施工中顶管技术的应用[J].中小企业管理与科技，2011（4）.
[2]戴伟。论市政给排水施工中顶管技术的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2012（16）.
[3]王小超。市政道路污水管顶管施工[J].铁道建设，2012，（2）：40-45.