摘要:顶管技术为较早使用的一种非开挖沟槽施工方法，由于其控制精度高，适用土质广，适用管径范围大，对周围环境影响少，能安全穿越江河、道路、重要建筑物和障碍物等优点而广泛应用。本文探讨了顶管施工技术在市政工程中
的应用。
关键词:顶管工程;施工技术;应用
引言：顶管技术是一种铺装地下管道的技术，在不开挖地表的情况下，利用液压油缸从顶管工作井将顶管机和待铺设的管节在地下逐节顶进，直到顶管接收井的非开挖地下管道敷设施工工艺。由于顶管施工无须进行地面开挖，因此不会阻碍交通，不会产生过大的噪声和振动，对周围环境影响也很小。顶管设备包括敞开式掘进机、岩盘掘进机、泥水平衡掘进机、土压平衡掘进机等，城市管网建设中常用泥水平衡掘进机和土压平衡掘进机。下面主要介绍这两种顶管设备的施工方法。
一、泥水式顶管施工法
1、基本原理泥水顶管施工法是在顶进过程中，通过送水管道将清水或泥水送至顶进面，与被掘削的土渣混合后用泵将泥浆排至泥水处理装置，经沉淀处理后水被循环利用，而土渣则被沉淀运走。在整个顶进过程中通过调节送水压力，防止地下水的喷发和流失，故施工中无需采用井点降水等影响地盘隆起或沉降的措施，而且由于是一种全自动出渣的排泥方式，极适用于小口径(小于800mm)顶管。在顶进的同时，操作人员通过监测仪器随时观察施工状况，采用激光定位保证顶进方向。
2、基本类型刀盘可伸缩式泥水平衡掘进机和偏心破碎泥水掘进机。
3、泥水平衡项管机的结构主要包括主机、后顶装置、泥水平衡系统、泥水处理系统和电器控制系统。
二、土压平衡顶管技术
1、基本原理
土压平衡理论是以掘进机土仓内泥土的压力来平衡掘进机所处土层的土压力和地下水压力的顶管理论。在掘进机的下面设有螺旋出土机，当顶进时，密封舱内压力的变化值自动调节螺旋机出土量，使密封舱内始终保持足以平衡作用在开挖面水土压力的设定压力值，从而达到开挖面始终处于动态的稳定状态。因此选用平衡式掘进机可以排除因开挖面不稳定而造成的诸多风险，它适用于直径超过1350mm的大管径顶管施工。
2、基本类型单刀盘式 (DK型)顶管机和多刀盘式(DT型)项管机。
3、土压平衡顶管机基本结构主要 包括主机、后顶装置、螺旋输送机和电气控制系统。
三、顶管施工技术在市政工程中的应用
施工方案的选择应根据地质情况，首先要摸查清楚现场的地质状况，其次是设备的选型。2007年我公司承接了南京河西新城某排水管道顶管工程。根据地质资料显示，本工程顶管穿越地层为砂质粉土及粉质粘土，渗透系数大，物理力学性质差。因此，我们选择一种较先进的全封闭 机械顶管土压平衡掘进机。主顶进系统设置:主顶进系统由油缸组、顶进环、钢后靠及液压泵站等组成，其主要功能是完成管节顶进，是顶管设备系统的主要组成部份。中继环设计，因本工程φ2000顶管最大顶距240米，根据需要设中继间。为提高工程的可靠性，每套中继环安装20只800KN双作用油缸，最大总推力16000KN，油缸行程为500mm，由于中继环的实际总推力是顶进阻力引起的，所以在正常顶进条件下，中继环液压系统工作压力较低，设备故障率小，可靠性高。注浆设备系统:对长距离顶管能否及时地有效地向管节外围压注触变泥浆，以形成和维护好泥浆套，起到高效的减摩作用，往往是顶管成败的关键。为确保本工程的顶管外壁能形成良好的泥浆润滑套，共设置二根总管，二套管路系统。一根专门用于掘进机尾部的同步注浆，另一根用于 补浆。泥水出土系统:泥水系统选用二台渣浆泵。一台放在地面上为送泥泵，另一台放在基坑下为排泥泵。顶管工作坑设施布置:本工程基坑导轨由型钢和钢板焊接而成，在工作井底板基础上应事先预埋钢板，预埋钢板的位置与基坑导轨相吻合，以便导轨与之焊接。
预埋钢板上的锚固钢筋要焊牢并有足够的锚固强度，导轨安放后，还应在两侧用型钢支撑好，必要时再浇筑混凝土，确保导轨在受撞击的条件下，不走动，不变形主顶油缸架是拼装式结构，主顶油缸架的安装也要定位准确。保证油缸受力点的正确位置。其高程和平面安装误差小于5mm。最大顶推力及其限制措施:本工程主顶液压系统最大顶推力根据管材的许用顶力分别设置为D2000-8500KN，限制措施为控制液压系统的压力。由于限制的系统压力较小，所以液压系统的故障将大大减小，顶管的可靠性也相应提高。当液压系统的压力达到25MPa时，主顶液压控制台将报警，以满足限制最大顶力的措施。
四、顶进过程中，线形控制及测量设备
本工程顶管，采用水准仪和经纬仪以及全站仪进行测量和线形控制。
1、 平面控制
为确保两井间顶管贯通，横向、竖向误差小于100mm，在两端头井附近埋设地面导线点，利用空导点和地面导线点，以导线测量形式，将平面控制成果引测到施工现场。利用空导点和地面导线点建立平面控制网。导线测量采用TC2002全站仪，方向观测6测回，测角精度+1，测距6测回，双向观测，测距相对误差<1/80000，对观测结果进行平差。井上座标点向井下传递采用联系三角形方式，点位由Leica铅垂仪垂直投设。井下控制顶进方向的基准点用钢架埋设成固定点，采用全站仪跟踪观测机头平面偏差方向。
2、高程控制
利用施工区域附近的已知高级水准点，布设二等水准路线，将高程引测到工作井附近，并设立施工高程控制点。水准测量采用NA2型带平行玻璃板测微器水准仪配合铟钢尺进行，往返观测。地面高程传递到井下时，可用钢尺垂直悬挂，下 系线锤至标准拉力，然后地面、井下两台水准仪同时观测。钢尺应进行尺长、温度两项改正。井下布设2~3个地下起始高程控制点。顶管机头高程控制水准仪和连通管两种方式，连通管测量为从掘进机到管尾挂一根10mm透明塑料管，管内充满水，根据连通原理，读出二端液面差，再计算出掘进机头水平偏差。每顶进20cm测量一次偏差值，做到及时掌握机头姿态和发展趋势，以便及时纠偏。
3、顶管姿态测量
为保证顶管掘进机严格按设计轴线推进，必须及时观测顶管动态数据，从而调整顶管各施工参数，指导顶管正确、安全推进。在顶管机头部纵向设一对水平横尺，利用布设的三维坐标控制点，测量各尺读数，经精确计算得顶管转角、顶管中心方向偏差值、顶管坡度、顶管中心高程等数据，从而相应调整顶管机的各个施工参数。顶管推进轴线应控制在允许偏差范围内，如有微小偏差，可按比例分段纠偏。
五、结束语：
本工程在采用项管施工技术后，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。取得了良好的经济效益和社会效益。对同类工程建设具有较好的借鉴意义。
参考文献:
[1]现行市政工程规范大全[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.
[2]公路桥涵施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,2000.
[3]公路隧道施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,1995.