摘要：随着我国城镇建设经济的发展,顶管施工工艺以其低廉的施工成本和巨大的社会效益已被广泛地运用于城市中的雨水和污水管道工程方面。顶管施工具有场地占地面积小与开挖量小等优点,尤其适用于市政建设的污水管道工程及综合性管道工程。本文介绍了钢筋混凝土污水管道工程的顶管施工工艺，就顶管施工过程中的技术特点及所采取的主要技术措施进行了总结，并提出了顶管施工后的质量验收措施。
关键词：钢筋混凝土污水管道；顶管施工；技术措施
中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：
近年来我国城市建设在大规模快速发展,大量管网及地下交通隧道等地下工程不断在新建、扩建和维修。对于人口集中、地面建筑物和地下管线十分密集、地面交通拥挤的繁华城区来说,传统的明挖埋管方法逐渐受到限制下而采用顶管施工则显示出极大优越性。同时,城市可持续发展的战略要求和人们对环保的日益重视,也使得非开挖顶管施工技术越来越受到重视,尤其是在钢筋混凝土的污水管道中的应用。
一、顶管施工的原理及管道顶进技术
顶管施工就是借助主顶油缸及管道间的中间推力,把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推到接收坑内,与此同时,也就是把紧随工具管或掘进机后的管道埋在两坑之间。带拉杆的管节预制方法与普通管基本相同,其不同点主要为在管节前后两段加设预埋拉杆。为了降低顶管对周围土体的扰动,在顶管过程中必须进行注浆润滑,这就需要带注浆孔的管节。
全部设备经过检查并经过试运转，工具管严格调零,将工具管调整成一条直线,此时仪表所反映的角度应为零,调零后将纠偏油缸锁住。工具管出洞后,由于支撑面较小,工具管容易出现下跌,为此需在工具管下的井壁上加设支撑,同时工具管与第一节管之间连接,加强整体性。在顶进时,封门拆除后将工具管立即切入土层。注意测量和纠偏。开始顶进5m～10m范围内,施工偏差超过允许偏差时,应采取措施立即纠正。工具管进入土层后的管端处理还应注意:在进入接收井的工具管和管端应设枕垫;管道两端露在工作井中的长度不得小于0.5m。顶管结束后,管节接口的内侧间隙将按设计要求处理。
二、工程案例介绍
某钢筋混凝土顶管工程全长约1025m， 管径为DN1000，管道埋设 5~7m，部分管段穿越农田和河塘，大开挖施工困难且开挖不经济，遂采用顶管施工。
本工程地处东部沿海地段，地表为2～3m 厚的素填土层，下为 6m 左右厚的淤泥沙质层，夹杂细沙层，淤泥层下为粗砂层，部分路段有变化。工程顶管管网主要敷设在淤泥沙质层和细沙层中，淤泥呈灰褐色、饱和、流塑状，含少量贝壳碎屑，局部夹淤泥质土。
三、施工工艺与技术措施
1、 施工工艺
施工准备→测量高程及轴线→挖顶管工作坑→铺顶管导轨→设置顶进后背→安装顶进设备及吊放管节→挖土顶进→测量及纠偏→再次挖土（管中土）顶进→测量循环作业直至完成（如下图）。
2、 力及主站顶进长度的计算
顶力计算：泥水平衡顶管的总顶力F 是由掘进机的前端迎面 F1阻力和管壁外周摩擦阻力F2两部分组成，F=F1+F2其中正面阻力F1=∏D12rH/4式中：F1———顶管机头的迎面阻力（kN）D1———顶管机的外径（m）H———管顶覆土高度（m）r———土的天然重度（kN/m3）。
最大顶距计算：顶管的最大顶力是由工作井后背的承载力与成品管的允许顶力控制。 因本工程施工中成品管的允许最大顶力不大于4000kN，工作井的允许最大顶力为 4000kN，故本工程的计算顶力以工作井后背允许的最大顶力控制均为4000kN。主站顶进长度：LM=p×k/F2。
式中：LM———主站顶推管道最大长度（m）
P———主站的最大允许顶力（kN）
k———工作系数取 k=0.9
F2———单位长度管壁阻力（kN/m）
故LM=p×k/F2=4000×0.9/21.98=163.78m。
3、、 工作井、接收井的防渗措施
地下水作用下，工作井及接收井内可能会存在一些漏水孔洞和裂缝，由于用泥水平衡的施工方法，可能一定压力的泥水会从孔内喷出，一般在顶进前对一些空隙进行技术处理，尤其是出洞密封圈进场和井壁间会存在缝隙，采用由添加水玻璃和三乙醇胺的高强度快干水泥砂浆（早期强度可达到2．0～3．5MPa）或高强度遇空气膨胀的进口膨胀泡沫填满凝固。
4、 顶进中的纠偏控制措施
（1）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，当发现机头有超过10mm ／ m 的倾斜角或机头上抬 2cm 以上时，应停止顶进，空转刀盘，等机头下沉归位到正常位置后才继续顶进。
（2）纠偏时根据激光光靶的绝对误差结合机头的“倾斜角”进行有预见性的纠偏。通过调节纠偏千斤顶的伸缩量来纠偏。 坚持“勤测微纠少纠”，一般情况每次纠偏角度不大于0．5°。 如果偏差值在 1～2cm 范围内，且机头的走向是在减小这个偏差，倾斜角的值在±3 mm／m 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。
5、 顶进中的注浆减阻措施
顶进过程中，需要经常进行压触变泥浆工作，以减少顶进的阻力，触变泥浆由拌浆、注浆和管道三部分组成。 顶进时，通过向管道外壁压入一定量的减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆套，减小管节外壁和土层间的摩阻力，从而减小顶进时的顶力。 泥浆套形成的好坏，直接关系到减阻的效果。触变泥浆的压浆泵，宜采用活塞泵或螺旋泵，管路接头宜选用拆卸方便 密封可靠的接头，每个注浆孔宜安装阀门，注浆遇有机械故障、管道堵塞、接头渗漏等情况时，经处理后方可继续顶进。 减阻泥浆的性能要稳定，施工期间要求泥浆不失水、不沉淀 、不固结 ，既要有良好的流动性 ，又要有一定的稠度。 顶进前要做泥浆配合比试验，找出适合于施工的最佳泥浆配合比。 本工程的触变泥浆配合比选用嘭润土、碱、水按l： 0.5： 5 的比例混合拌制，拌制完成后，在泥浆池中静制、发酵l0h 后，待形成一定的粘度和稠度后投入使用。
6、 施加中继间的技术措施
在长距离顶进过程中，当顶进阻力超过容许总顶力，无法一次达到顶进距离时，须设置中继间分段接力顶进。本顶管工程在顶进长度超过100m 时， 在机头后设置一只中继间，并采用触变泥浆注浆工艺。中继间由前壳体、千斤顶及后壳体组成。 前壳体与前接管连接，后壳体与后接管连接，前后壳体间为承插式连接，两者间依靠橡胶止水带密封，防止管道外水土和浆液倒流入管道内。每只中继间安装 20 个、每个顶力为200kN 的千斤顶，千斤顶沿圆周均匀布置。千斤顶的行程为28cm，用扁铁制成的紧固件将其固定在前壳体上。钢壳体结构进行精加工，保证其在使用过程中不发生变形。中继间的外壳在伸缩时，滑动部分应具有止水性能，可在铰接处设置2 道径向调节密封间隙的密封装置 ，确保顶进时不漏浆，并在承插处设置可压润滑脂的油嘴，以减少顶进时密封圈的磨损，中继间的铰接处设置4 个注浆孔，顶进时可以进行注浆，减小顶进阻力。中继间壳体外径与管节外径相同，可减少土体扰动、地面沉降和顶进阻力。当管道顶通以后，拆除千斤顶及各种辅件，外壳与管节内壁之间的间隙用细石混凝土填充。
7、通风
由于顶进距离较长，管内通风必须高度重视。为了确保管内操作人员供氧充足，防止土层中的有害气体及机械作业过程中产生的粉尘等危害作业人员健康，本设计采用鼓风与抽风相配合的联合通风方式。
鼓风风筒的排出口距掘进机小于3m，抽风筒的吸入口距洞口 10～20m，在该系统中，鼓风机和抽风机都安装在工作井的地面上，两者间间隔大于10m。该系统的主要特点是通风效果好，且风机都不进入管内，噪声小，对其他工序的影响较小。通风系统布置示意如下图：
结语
随着工程技术的发展,将会出现更为先进的顶管施工工艺及施工机械。顶管施工工艺也会进一步地广泛应用于我国基础设施建设的各个领域。采用顶管施工技术,减少了大量的土方开挖量,缩短了工期，减小了对周围建筑物和周边居民的影响,当采用沉井作为顶管施工工作井和接收井时，施工结束后可作为检查井使用，取得了良好的经济效益和社会效益。
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