摘要：近年来，随着我国城市经济的不断发展和城市道路建设规模的日益扩大，顶管施工技术由于具有施工场地小、噪声小、对交通影响小等优点，从而在市政工程施工中得到了广泛的应用与推广。而顶管施工技术是一种较为复杂工艺。因此，如何控制顶管施工技术的质量，以提高顶管施工的进度，降低施工成本，以实现施工企业良好的经济效益具有重要的研究意义。文章主要结合工程实例，针对污水管顶管施工技术要点进行了分析与研究，以供类似的工程提供参考。
关键词：市政道路；污水管；顶管施工；技术要点
一、项目概况
某市政管道工程位于某市区车行道上，地下管线繁多，交通流量很大，经研究决定污水管采用顶管施工，管材为DN1000III钢筋混凝土顶管，污水管道全长约1000米，埋深约6-7米，分为6个顶管施工段，最长一段为192m。施工单位计划采用总顶力为800吨（4个200吨千斤顶）的泥水平衡式顶管机进行管道施工。
二、顶管施工流程
（1）做好施工计划，合理安排好人员、材料、设备。
（2）工作井内安装顶管设备，管材由厂家运至现场，吊装就位后在管道内安装注浆管等管线。
（3）安装好顶压环并卡牢管后端，检查顶进系统的安装是否良好，校核管线标高和方向，各方面都准备良好后方可操作顶进。
（4）开动机头，转速由慢转快，然后启动进出泥泵出泥，然后操作顶进架进行顶进，直到顶完一节管。
（5）停止顶进，进出泥系统旁通，千斤顶回油，活塞回缩。
（6）吊装下一节管道，准备进行下一节管道的顶进。
三、施工技术准备
根据地质勘探资料，针对土层变化情况，制定出顶进参数，采取如下的措施：
（1）砂质土层
在该层中顶进刀管道堵塞少，刀盘切削阻力小，顶进速度快，该土层对泥水平衡式顶管施工来说是一种良好的土质。由流体力学可知，通过一定通流截面的含沙水流流量（流速）越大，水流中所能饱和的含沙量也越大。因此，在面对砂质土层时应该使用较大的流量快速顶进。同时应该注意不要流量太大而导致机头下泥砂冲空而导致下沉。
（2）淤泥质土层
在该层中刀盘的切削阻力并不会改变多少。由于淤泥土的成分粒度比砂还小得多，很容易悬浮于水中形成悬浊液，故顶进时管道不容易堵塞，在流量不大的情况下就能以很快的速度顶进。但机头前方的淤泥质土在水流的冲刷下很容易被冲空，在该土质顶进时容易使机头下沉，因此应避免在不顶进时打开工作阀冲刷机头，同时流量也不应过大，注意下沉纠偏。
（3）粉质粘土层
在水力作用下，硬粘土碰撞泥水管壁而逐渐形成泥团，可能堵塞管道弯头及蝶阀。顶进时时刻注意流量的变化值，当变化较大时考虑水流反向冲刷，注意反向时间不能超过一分钟，另外适当减小刀盘每转动一圈时所切削泥土厚度，同时适当加大进水流量。
（5）砂层
仅仅下部才有细砂段，采用如前面所采用的方法进行顶进，对于整个断面大部分为砂层，注意控制正面压力以抵抗砂层坍塌，刀头前端密封仓压力控制在1MPa～2MPa之间，顶进速度不得小于10cm/min，当发现正面压力小于1MPa时，停止进出水，至压力上升到控制值时再打开进出水阀门。正常情况下水压控制在50MPa～60MPa之间。
四、顶管施工关键技术质量控制
1、进出洞技术措施
（1）安装进洞止水圈
进洞止水圈安装在工作井进洞砼墙上，安装时要把橡胶止水圈用爆炸螺丝与夹紧钢板固定在砼墙上。
安装位置要根据进洞轴心位置。由于顶管进洞时不可避免有一定偏离进洞轴线位置，止水圈允许机头有2cm的偏离轴线位置，若机头偏差超过2cm，止水圈的安装位置必须根据实际偏差进行调整。
（2）顶管机头进洞口
工作井管道下部存在淤泥质粘土等具有高压缩性的土层，施工时在洞口外3～5m范围内压密注浆以提高地基土的承载力，防止机头进洞后下沉。
顶管机架就位时略上仰，以平衡重力影响，机头对准穿墙孔位置，管端稍稍向上撬3～5mm。更有利机头穿墙和正常顶进。
在机头进洞过程中顶进方向力争水平，如有偏差，只能偏上，不能偏下，机头尚未完全进洞前，不要纠偏。进洞后，纠偏不能大起大落。
进洞时控制机头的正面土压力，闷顶至机头正面土压力至1Mpa左右，开始进行泥水平衡，机头没有完全进洞时，降低泥水压力有利于洞口处的稳定，为避免因结构变形而泥水大量涌入井内等严重后果，在离洞口6m范围内将泥水压力降为最低限度。
（3）出洞技术
接收井在确定洞口土体稳定条件下，可以逐渐降低泥水粘度及比重，直至用清水替代。等机头切削刀盘靠近洞口，完成顶进最后阶段后，应该充分利用泥水平衡，对泥水仓及泥水管路作最后的清理。
当机头逐渐靠近洞门时，必须控制好顶进的泥水压力。在机头切削刀盘离封门20～50cm时，减慢顶进速度，并尽可能降低正面的泥水压力，至切削刀盘进入洞圈挤压泡沫塑料板及橡胶衬垫板，机头外壳也相应进入洞圈，停止顶进，调节各块夹紧钢板，使密封圈与机头结合严密，将间隙封住从而阻止流砂、涌水。拆除封门，确保施工安全。
在封门拆除后顶管应该迅速、连续顶进管节，尽快缩短顶管机出洞时间。待机头出洞后，马上进行处理，用水硬性浆液填充管节和洞圈的间隙，减少水土流失。
2、顶管顶进过程中的纠偏和质量控制
采用进口的全自动激光导向控制系统，能够随时了解机头的形态及运动趋势，并且按照趋势图控制方法进行顶进过程纠偏。
（1）若机头前端遇到不均匀的迎面阻力，则机头周围的土压力也不平衡，如施工不慎容易造成轴线偏差，应注意纠偏。管道顶进允许偏差为：轴线位置为50mm，管道内底高程为-40～+30mm。 （2）在纠偏时根据激光光靶的绝对误差结合机头的“倾斜角”（可以判断机头上仰或下斜）进行有预见性的纠偏。坚持“勤测、微纠、少纠”。三个纠偏油缸伸出的长度差值不应超过25mm，一般情况每次纠偏角度不大于0.5°。如果偏差值在允许范围内，且机头的走向是在减小这个偏差，倾斜角的值在允许范围内，则控制尽量少纠偏，精心进行施工，确保机头以适当的曲率半径逐步的返回到轴线上来。
（3）当顶进路线上同时有高程偏差和中心偏差时，先纠正偏差较大的一面。在纠正高程（或中心）偏差时，如果中心（或高程）偏差超出了“偏差控制范围”，立即将前者停止，先将后者纠正。
（4）在顶进过程中纠偏油缸应保持伸出，以防机头突然遇硬物被卡死，在不纠偏时三个纠偏油缸也应同时伸出20mm。
（5）建立严格的测控纠偏制度，每班上班和班中应校正2次激光，每天校正激光4次，当在换管时激光标靶信号会中断，操作手应时刻注意信号中断前后标靶的位置是否一致，出现不一致时应及时校正激光。
3、采用膨润土注浆润滑措施
本工程考虑采用膨润土触变泥浆，注浆浆液是在地面注浆系统配制后，经过充分搅拌发酵后，再通过液压注浆泵压入管内，膨润土泥浆搅拌时间控制大于30分钟。在膨润土泥浆压入以前，对储浆箱内经发酵的泥浆再一次搅拌，以减少压浆管道的阻尼。机头尾管和后续管道补浆为两个独立的管道系统，采用液压注浆泵
（1）在顶进过程中，顶进摩擦力逐渐增大，为达到较好注浆效果，应保持全过程注浆，机头尾管注浆采用进口自动注浆设备，管道补浆采用国产注浆设备。机头后3节管为注浆管，以后每隔2节分布1条，分布位置如1、2、3、6、9、12、……
（2）注浆压力应到达2.0～3.0γh，取γ=18KN/m3，h=4m（管顶覆土深度），即0.15～0.4MPa，考虑到顶管距离的增加，注浆管道增长的阻尼损失，注浆压力最大控制在0.6MPa以内，开始时不大于0.1MPa，随距离增加，注浆压力适当增加
（3）为了防止不注浆时，管外壁砂土反流进注浆支管，注浆支管一定要安装单向阀或球形阀；
4 结语
综合上述，在顶管施工过程中，应做好顶管施工前的施工准备工作，对施工人员进行施工技术、安全技术交底，从思想上首先确立质量和安全意识，同时，还必须结合工程实际情况，科学设计顶管施工的路线和施工工艺，保证施工的质量，尽可能提高顶管施工的进度，从而降低施工成本，实现施工企业良好的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]江东胜，浅谈顶管技术在市政污水管中的应用，中国科技博览，2011
[2]张凤青，探讨城市污水顶管施工技术要点与控制科技论坛，2012
