东莞市东江水务有限公司
摘要：近些年来，随着改革开放的不断深入，我国的社会经济得到了快速发展，我国的公共设施逐渐完善。排水工程作为一项民生性工程，它在改善我国广大人民的生活水平上发挥着重要的作用。排水工程污水管顶管施工技术能够有效解决管道埋设过程中对建筑物的破坏问题。本文主要对排水工程污水管顶管施工技术进行了相关的探讨。
关键词：排水工程；污水管顶管；施工技术
一、污水管顶管施工技术简述
1、污水管顶管施工工作原理
污水管道运营大部分属于重力流，管道埋设比较深，且多数管道铺设在城市繁华地段，为减少施工带来的影响，污水管道施工大部分采用顶管施工技术方法。其工作原理是根据顶进长度设置若干个工作井和接收井，在工作井中安装顶管所需设备，然后通过千斤顶直线逐步向接收井顶进，每顶进一定长度后在工作井内拼接管道再继续顶进，最后将掘进机按原来测量准确位置顶进接收井，这样工作井和接收井之间就完成一段的顶管施工。该施工技术操作简便，顶进过程在地下进行，大大减少了路面开挖量、构筑物的拆迁及交通影响。
2、污水管顶管施工方法的分类
污水管道顶管施工常用施工方法有三种：小口径顶管、泥水式平衡顶管、土压式顶管。小口径顶管顾名思义主要适用于管径小于DN600及地质情况复杂顶管施工。泥水式平衡顶管适用面比较广，从管径DN3000至DN800都适用，且还适用地下水位较高的地段，该方法施工进度较快、安全性较高。土压实式顶管适用地下水位较低，且地质情况较稳定的地段。当然，在施工过程中需结合地形地貌、水文情况、管道直径的大小、埋设深度等综合考虑选择最适宜的顶管施工方法。
3、污水管顶管施工系统的组成
3.1工作井与接收井。在顶管施工中，所有的顶进设备全都置于工作井内，如千斤顶、起吊设备、顶铁、测量设备、导轨、水泵等等，同时掘进机也是从工作井内出发进行顶进作业；接收井是某一段顶进的终端，也是接收掘进机的场地。在某些特殊的条件下，如多段连续顶管，工作井也可直接作为接收井使用，但接收井却不能直接作为工作井使用，工作井与接收井的距离是按现场的地形地貌及顶进长度设置，需要注意的工作井和接收井大小需满足顶管设备的安装要求。
3.2洞口止水圈与止水桩。其最主要的作用是防止地下水以及流沙进入到井中，止水桩还能对洞口土体进行加固，特别是地下水位较高，地质为粉砂层，洞口止水圈与止水桩尤其重要，掘进机出洞口是关键工序，由于掘进机重量大在出洞口时产生"叩头"现象，如果止水不好不仅设备无法出洞口，而且会造成施工的安全隐患。
3.3掘进机。这是安放在最前端的顶管设备，其在很大程度上决定着工程是否能够顺利完成。掘进机前段的刀盘需根据不同地质情况选择刀盘的形式和材料，若是采用手动掘进的方式，可以用工具管代替掘进机。
3.4顶进系统。主要是采用液压千斤顶，需根据计算顶力大小，配备功率符合要求的液压千斤顶。
3.5基坑导轨。想要确保顶管顺利顶进，便需要为管道提供一个相应的支撑体系，即基坑导轨，导轨安装要求较高，安装后需通过精准测量标高和角度是否符合要求，避免顶管时影响顶进的角度。由于管道本身的重量较大，所以导轨需安装牢固，并且还要有足够的刚性。
3.6管材。这是顶管施工中的主体，其种类相对比较繁多，如钢管、钢筋混凝土管等等。具体选用何种类型的管材，应当根据工程需要而定。
3.7输土装置。在顶管施工过程中，输土是一个较为关键的环节，其与施工进度密切相关，一般可根据顶管类型选择输土方式。
3.8起吊设备。门式起重机是顶管施工中最为常用的起吊设备，其优点是工作性能稳定、操作简便。
3.9测量设备。由于管道向前顶进的过程中容易出现偏差，所以施工时要全时段进行测量，如发现偏差应立即采取措施进行纠偏，一般短距离顶进可选用经纬仪和水准仪进行测量；长距离顶进则应采用激光经纬仪。
二、污水管顶管施工工艺特点
1、污水管道顶管施工能有效减少现有道路破坏、交通影响，使用顶管施工穿越河道及障碍物，大大降低了施工困难。
2、根据不同地质情况可选择最优的顶管施工工艺，且在一些管道埋设较深的管道和构筑物拆迁的地段采用顶管施工成本比开挖施工成本低。
3、在顶管施工中对操作员的技术水平要求较高，如出现顶管偏差问题，不能及时采取措施处理，将会导致顶管施工失败。
4、顶管施工遇见孤石、桩基础、树根等障碍物处理起来比较困难，所以在做勘探时，在顶管位置做勘探需加密，尽可能摸清地质情况。
5、顶管的挖掘面相对比较稳定，对所顶管周围的土体扰动比较小，因此施工引起的地面沉降很小，对临近的建筑物影响较少。
三、污水管顶管施工流程
3.1.污水管顶管施工准备
（1）场地勘测，设计图纸审核。施工前，技术人员必须对施工现场周围环境进行实地考察并测量放线，设计施工范围内的平面布置图。并对周围水文情况、自然土质等信息了如指掌，因为只有对地下管道情况充分了解，才能保障顶管施工工程顺利进行。在技术部门编制图纸时，反复审核图纸设计是否清晰、内容是否确切、主要检查尺寸、埋深等，认真做好审阅工作，避免顶管施工质量缺陷和技术结构不明。做好现场的"三通一平"工作，材料进场之后严格监管，按照施工顺序逐步安排材料进场时间，以免出现乱堆乱放、不整洁等情况。根据提供的水准点和坐标点，建立测量控制网，按设计图纸对顶管沿线进行测量放样测放出井位的位置和标高，并做出标记。各控制点（坐标桩和水平基准点桩）均应设置保护措施，以防破坏。
（2）设备、设施安装。掘进机吊运属于大型设备运输，在吊运前制定详细的吊运方案。吊运前事先将导轨安装好，工字钢与工作井底板上的预埋铁焊牢，导轨安装前需进行精确的测量放线。掘进机安装完毕后接通电源，进行空载运行试验，并对机器进行调试。
3.2污水管顶管施工工序要点
（1）顶管出洞。顶管出洞这一操作在顶管施工当中占有重要位置，是关键工序且容易出问题，出洞口前应检查止水圈安装是否符合要求，并将工作井预留洞口为砖砌结构部分破除，减少对掘进机的运行影响，同时做好应急预案，如顶管出洞时为防止管线出现倾斜，在工具管下方的井壁上设立支撑，如果发生下跌情况立刻用主顶油缸进行纠正，在管道出洞之前也可以设置初始角，对预防下跌问题也起到一定作用。
（2）掘进机初始顶入。掘进机初始顶进时，对顶进速度、泥水仓压力、旋转角进行控制，顶进过程中密切观察机头旋转偏角，旋转偏角控制在±1°以内，随顶随用刀盘正反转进行调整，机头初始顶进时，根据土压情况及泥水压力调整进、排泥的速度保证两者流量基本一致。控制土压力是避免地面沉降和隆起的关键，控制掘进机土仓压力的途径有两种：1、控制后主顶的顶推速度；2、控制进、排泥速度。
（3）注浆减阻。一些长距离顶管项目中，为减少顶进摩阻力，采用膨润土填充管道周围的间隙，并在管道周围形成泥浆保护层，以减小地面沉降引起的压力，进而减小阻力。注浆系统应选用螺杆泵有效降低脉动现象发生概率，注浆系统要配置减压系统。注浆时，首先对顶管机机头进行注浆处理，需要与顶进工作同时进行，中间部分的正确地采用跟踪补浆措施。在注浆口出口处1m之外，和掘进机机头注浆处安装一个压力检测表，工作人员可随时对注浆力度进行观察和控制。注浆原则：先压后顶，随顶随压，及时补桨。
（4）顶管测量、纠偏。用激光导向定位系统进行实时测量，顶进第一节管道时及时纠正偏差，在纠正过程中测量顶管间距要小于30厘米，才能保障管道入土时位置不偏移，其他管道在土中顶进时正常顶进即可，但间隔不要超过100厘米。在工作过程中做好记录，并在轮班期间与下一个员工交接。全程顶完之后每节接口处测量中心距离与高程数据，如果有错口也要测量错口高差。通过调整四组偏差千斤顶组来纠偏，如果管道偏左，力度向左延伸，右侧管偏差则向右延伸，如果两侧同时偏移，则修正差距大的一侧。偏差修正在一个小的角度上，逐步增加角度，按步骤逐加角度。履行循序渐进准则，不宜操之过急，否则不能调节到合适角度，还适得其反。
（5）障碍物处理办法。顶管施工过程当中遇到障碍物是很让人头疼的问题。采用破岩法处理孤立石。顶管施工过程中钻探是要隔一段距离钻一个小孔，所以施工人员很难掌握地下实际情况。虽然在顶管设计和地质钻探资料中，对于风化和风化地层并没有相关资料深入研究，但在实际施工过程中也会遇到风化和风层地形。如果被风化时间过长、程度较大，可以采用大开挖法或支护开挖法。遇到孤石时，按照孤石大小设定破岩井，从地面用破岩井将石头取出，在进行后续顶进工作。
四、顶管施工过程注意事项
1、顶进过程中避免不了需停机拼接管道，如长时间停机容易引起顶进的管道被土压力“抱死”再次启动顶进困难，所以在施工过程中应严格控制停机时间，且还要考虑外在因素，如停电、机器检修、天气等情况引起的停机，需做好应急方案。
2、顶进过程也要密切关注出土的地质情况是否与勘探报告现在一致，如有不同应引起重视，采取措施应对。
3、顶管施工过程中还要控制好出土量和管道顶进长度，预防出土量过大管道顶进慢引起地面塌陷或出土量小管道顶进快引起地面隆起。
结束语
随着我国工程技术的不断发展，顶管施工技术得到飞速地提升和发展，尤其是在排水工程中起到了无与伦比的重要作用，有效地降低对附近城市构筑物和道路、管网的影响，彻底解决管道埋设施工中对城市建筑物的破坏和道路交通的堵塞等难题，尤其对交通繁忙、人口密集、地面建筑物众多、地下管线复杂的城市来说尤为重要，是一种安全、环保、高效、经济的施工方式。
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