天津市管道工程集团有限公司天津300381
摘要：城市化带来的不仅仅是居民居住环境的不断改进，与市政相关的工程数量也不断增加。从当前市政地下管道施工的现状来看，顶管施工技术应用较为普遍，同时也是施工单位优先考虑的一种技术形式，据此本文就从顶管施工技术的施工特点入手，对其在市政地下管道施工中的应用进行了简单分析。
关键词：市政工程；给排水工程；顶管技术；应用
引言
科技在飞速发展，人们对于高新科技技术的应用已经涉及方方面面。建筑工程、市政工程更是对人们生活工作有着重要的影响，因此，技术工艺在这方的投入应不断加大。目前，城市化发展过程中城市地下管道改造已经成为当前城市基础设施施工与应用的重要环节。新技术、新工艺、新材料、新设备的不断提升和广泛应用促进了建筑行业的发展，提升了人们的生活水平基础建设，促进了城市化发展。在市政给排水系统施工过程中，顶管技术得到了较为广泛的应用，这是由于其实用性强，能够克服复杂的地理条件因素，大大的提升了市政给排水施工效率。
1顶管技术概述
1.1含义
顶管施工技术作为应用较为广泛的一种施工技术，以其自身独特的优势和性能，可以大大提高地下管道施工质量，减少不必要的施工问题产生。与传统的管道技术相比，顶管技术有着自己独特的特点：由于不需要对地面进行开挖就能够实现对地面诸多建筑物、公路以及其他地下管道的穿越，能够极大的节省资金和时间，因此又被人们称之为非开挖管道敷设技术。它具有一系列的优势特点：第一，它对于施工场地的面积没有太大的要求，不会占用过多的土地，而且点操作形式也可以减少成本费用的支出；第二，它的施工环境是在深度较深的地下中，可以减少对地面的影响，包括噪音、空气以及交通条件等；第三，可以使施工的难度系数降低，促进工程施工效率的提升；第四，顶管技术安全性较高，在施工过程中受到恶劣气候的干扰比较少，极大的提升了施工效率。在当下的社会中，建筑施工的环境不断趋于复杂化，与此同时，对施工的要求也就变得越来越高，在这种情况下，顶管铺设技术应运而生，为人们解决了很多技术上的难题。
1.2顶管施工技术特点及适用范围
在市政给排水施工中，顶管施工技术发挥着重要的作用，作为一种非开挖管道敷设技术，它不需要通过开挖地面来实现地面构筑物与地下管线的穿越，不仅减弱了对城市交通与环境影响，还有效缩短了建设工期，降低了市政工程的投资成本，对城市施工带来的噪声问题也能够做到有效的缓解。因此，顶管施工技术具有效率高、性价比高、无污染等特点。与传统的开挖埋管技术相比，顶管施工技术因在工作井内工作，所以产生的噪声较小，不会影响施工周围居民的正常生活，工作施工的范围也很小，因此对施工周围地表环境不会造成严重的破坏。此外，顶管施工技术针对不同的施工地质、施工环境都能够做到很好的适应。并且在通常情况下，顶管施工技术有效做到了把施工面由线转化为点，进行垂直地面施工的工作，因此施工的效率得到很大的提升，且施工成本也较低，也更加的安全。基于上文叙述顶管施工技术具有的特点，可以看出该施工工艺相对于传统的开挖埋管技术具有很强的优越性，因此适用范围也比较广泛，一是适用于城市繁华的路段：由于其施工范围小，因此不会对城市交通造成影响，也不会对道路外观造成破坏，从而能够合理控制好经济成本；二是适用于人口相对较密集的地区：由于顶管施工技术具有噪音小无污染的特点，因此在进行施工过程中不会对周围居民正常生活产生影响。此外，利用该技术施工对地下建筑物、公路等施工也不会造成不利影响；三是适用于地表植被较多、绿化环境较好的区域：由于顶管施工技术具有点状施工的特点，有效减小了施工的动土面积，因此对地表植被即绿化区域也不会造成消极的影响；四是适用于天气恶劣的区域：该技术在实际应用中不会受到所在区域的天气情况影响。
1.3长距离顶管施工技术的应用现状分析
市政给排水系统作为城市基础性设施对于人们的生活工作有着重要的影响，是有效防洪、防涝、给水排水、排污的重要保障设施，对于自然资源保护和利用有着重要的作用。但是我国当前的市政给排水系统工程仍不够完善，排水设施容易出问题，排水设施维护修理不够及时而衍生其他方面的问题。对此，市政给排水工程施工过程中要高标准严要求，提升施工质量水平，以使得市政给排水工程能够更加完善。非开挖技术的应用是指在地下管线、管道、电缆等铺设修复过程中通过不开挖或微开挖的情况进行施工的技术。长距离顶管施工就是非开挖技术之一，其主要应用于永久性公共管道顶进工程施工，施工过程中只需要在地面开挖两个基坑井作为工作井，使用千斤顶等设备将钢管进行顶进并从工作井穿出，以此形成工程管道。长距离顶管技术的应用在现代化城市建设逐步深化的背景下发挥出了重要的作用，地下管道、管线设施规模的扩大使得顶管技术的应用也越加广泛。
2顶管施工技术的前期准备
良好的开始是成功的一半，顶管施工亦是如此，在施工之前，需要对现场的工作做一定的计划和梳理，包括要用到的工具、器械以及场地的设置、各种现代化的装置，提前做好准备工作。做好充足的准备工作，有利于下一步工作的开展。然后根据具体的施工情况，做好人员的调配和工作的调度，主要进行一些设备的安装，例如顶管机、发射架等，以供施工人员顺利施工。在进行顶管技术的施工中，要注意以下事项。
第一，科学选择顶管及相关设备首先，在具体的市政给排水施工中顶管施工技术应用中，为确保顶管施工技术得到有效实现与应用，需要对顶管的长度做好科学合理的选择。若顶管的长度过长，会使得当下的顶进路线与预先设定好的路线出现偏差，且难以恢复，对后续施工技术开展与进行造成不可挽回的影响；若顶管长度过短，在顶进过程中容易把钢管挤进别的土层中，导致顶进路线出现弯曲现象，失去了对原有顶进路线的控制。因此，科学合理的选择合适的顶管长度，不仅有利于提高工程的效率，还会提升施工的效益。在具体的选择中要严格按照顶进管道的长度及顶管直径比例来确定最终顶管的长度，从而使得市政工程质量得到有效保证。一般情况下，可以依造顶管管口直径来确定顶管的具体长度，若顶进管道长度/顶管直径大于2.1，应选择长管；若顶进管道长度/顶管直径小于等于1.16，则对顶管的长度选择上应趋向标准长度；若顶进管道长度/顶管直径小于1.1，则应选择长度较短的顶管。在顶管的直径方面，其大小需要根据实际的工程情况及性质进行确定，此外，还要根据顶进管真正需要承受的压力，来对顶管的外经、配筋极其厚度做出相应选择，以确保顶管强度能够满足其压力要求，通常情况下，会选择直径为500mm以上的顶进管。在对顶进井进行施工时，会关系到两部分工作，一部分为作业井，一部分为施工井，因此在其顶进井布置上需要结合实际的工程情况进行确定。顶进井的结构一般由钢筋混凝土构成，分为单排井和单排孔井，其中受力效果最理想的是圆形的顶进井。在顶管技术相关的顶进设备选择方面，也需要根据实际情况进行合理的选择，要注意其设备规格型号是否符合当下施工的实际要求，在施工前要做好对相应设备的检查工作，确保相关设备齐全且都能够正常工作。一般情况下，顶进设备包括顶铁、千斤顶、高压油泵等，其中主要的掘进设备是千斤顶。
第二，进行注浆减少阻力。在注浆的过程中的，主要使用的是触变泥浆。经过注浆后，可以真实的减少施工的阻力，同时也可以加大相应部分的坚固度，充当一个框架的作用，对地面进行一个力的支撑，从而缓解地面的塌陷问题，促进土地的平整。同时，在施工中，要保证压浆和管道顶进工作的共同实施。在实际中根据实践数值的不同，对工作进行实时调整，保证工程的安全和质量。
第三，进行顶管的实施调整。由于受不同施工因素的影响，在实际工作中会产生一定的偏差，需要及时发现问题，进行纠正。做好数据的记录，确定准确的铺设位置，不断的进行测量和调整，提高精确度。同时也要加强后期的跟踪和检测，改进错误，提高整个工程的质量，把误差控制在一定的范围，从细节上做好把关。
3顶管施工的工序分析
第一步为穿墙。所谓穿墙，就是为了安装止水装置而将管推工具移到工作井之外，这个过程需要打开穿墙闷板，过程就是穿墙。在将闷板打开之后，就可以进行顶管出洞的工序，不过施工人员快速的衔接。在此值得一提的是：为了达到较好的效果，需要在穿墙之前对墙管周围做好加固工作。在这个技术实施的过程中，可以有许多障碍物，可以采用GPR技术进行提前探测，分析施工环境，对地形、地质、地貌、水文情况做一定的了解，然后在拟定不同的处理方案，进行问题的解决。可以采用打隧道等方法进行穿墙，或者绕开前方的障碍物。
第二步为顶管穿洞。穿墙顶进后，开始进行顶管出洞，这表示已经进入作业井并开始一定的工作，在井口要预留较大的出洞口。顶管穿洞是整个顶管施工过程中最为重要的一步，有着至关重要的地位。在顶管推进的过程中，不仅需要做好止水工作，还需要对顶管推进过程中出现的偏差进行矫正。关于止水工作，可以采用比较常用的法兰加压版止水法，也可以根据实际情况使用填充物，填充物一般为纸筋黏土，并经过夯实之后强度适合。而顶管的偏移，则需要施工人员有着丰富的经验，能够及时将工具用管调零，对顶管进行纠正，在此可以提前在顶管下设置一个支撑点，用来以备紧急之时使用。当支撑出现了偏离或者下跌时，也需要及时调整，这些细节都需要格外重视，才能防止出现不良的后果。贯通顶管后，为减少管道的后期沉降，应及时利用触变泥浆压注孔对顶进时处于管道外的触变泥浆进行纯水泥浆置换。
第三步主要为通过注浆来减少顶管顶进时的阻力。顶管穿洞会导致地面下沉的现象，同时，顶管会和大地的土层发生摩擦，产生阻力。主要采用触变泥浆的方法进行阻力的降低，采用一定的注浆方式，提高土层的稳定性和坚固性，给予地表一定的支撑，防止地面的凹陷，把危险扼杀在摇篮内。而通过注浆的方式向管道外壁注入泥浆，可以在顶管外壁形成一个泥浆圈，有效的降低顶管与土层的摩擦，从而达到目的，同时因为泥浆圈具备的支持力，还能够有效的减少因为粉质黏土坍塌所引发的地层流失，进而控制地面下沉。值得一提的是，减少阻力的效果如何，主要在于泥浆圈的好坏，因此，压浆工作就尤为重要，需要按照严格的要求完成。根据经验，泥浆实际用量要比理论上的用量多4倍到5倍，配置标准通常将碱水、膨润土和水按照0.02：0.4：1的比例来配置。
第四步是管节止转的技术措施。长距离顶管在顶进过程中，由于在刀盘和螺旋机的综合作用下，顶进机头会发生旋转，但如果机头旋转角度过大则会影响顶管施工的进行，因此要要采取相应的纠正措施。主要措施是在在机头前方筒的水平二侧焊翼板，机头旋转的对应措施主要是采用压重块的措施，在机头两侧分别进行铁支架的平均焊压。机头在工作过程中如果发生偏转，通过对压铁的移动保证其机头的稳定。
第五步为顶管纠偏。顶管纠偏是针对施工工程中出现的顶进管偏离原定轴线现象所进行的矫正工作，其具体的方法为通过纠偏千斤顶组来矫正顶管的偏差。根据管道的不同倾斜，做出不同的处理对策，在实际操作中要慢慢的进行，小幅度的进行纠正，不能大幅度的进行位置的偏离，容易发生纠正的程度过大的问题。顶管纠偏需要施工人员冷静稳重，采取多调慢校的战略。
4结束语
市政给排水工程是市政诸多工程中的重点，在给排水管道施工中，顶管技术与其他管道技术相比，有着比较明显的优势，这些优势能够有效的解决城市以往城建过程中产生的环境破坏、城市混乱等问题，随着越来越多有经验的技术人员不断研究实践，顶管技术会被更多的用在工程施工中，造福于人们。
参考文献：
[1]韩君，顶管技术在市政给排水施工中的有效应用[J]，中国建筑金属结构，2013.
[2]冯磊磊.顶管施工在市政道路给排水管道中的应用研究[J].城市建设理论研究（电子版），2015（17）：155-163.
[3]王心吉.市政给排水施工中长距离顶管施工技术研究[J].科技与企业，2015，5（1）：273.
[4]徐立花.浅谈市政给排水施工中的长距离顶管施工技术的应用[J].江西建材，2013（03）.
[5]李淑芬，李宝胜.市政给排水施工中的非开挖顶管施工技术分析[J].黑龙江科技信息，2015（31）.