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市政道路污水管道顶管施工技术的应用研究--A项目为例

发表时间：2020/7/3 来源：《基层建设》2020年第6期作者：李忠发

[导读] 摘要：在市政道路工程中污水管道发挥了重要作用，合理建设污水管道有助于市政道路整体质量的提升。

        微顶（上海）排水工程有限公司
        摘要：在市政道路工程中污水管道发挥了重要作用，合理建设污水管道有助于市政道路整体质量的提升。而顶管技术作为一种先进的管道铺设技术，具有诸多方面的优势，将其应用于污水管道施工中，可以取得良好的效果。故本文以A项目为例，对市政道路污水管道顶管施工技术的应用进行研究。首先介绍A项目的基本情况，然后分析顶管施工技术，施工质量控制方法，希望为相关行业提供借鉴。
        关键词：市政道路；污水管道；顶管施工技术
        引言：顶管施工技术属于非开挖施工技术的一种，在市政道路管道工程中的应用范围十分广泛，且应用优势明显。具体表现为这项施工技术的应用，可以降低管道施工对周边交通和建筑物的影响，在保护环境和保持土体稳定性方面，起到了关键性的作用。自美国首次应用这项施工技术以来，该技术在西方发达国家快速普及，在新中国成立后，我国十分重视顶管施工技术的应用，但就当前实际情况而言，顶管施工技术在我国应用时间较短，故一些施工方案仍存在局限性。因此以A项目为例，研究此项课题，其意义十分重大。
        A项目概况
        A项目位于我国北方某城市，属于市政道路污水管道工程，污水管道的长度为2.5km，其中包括58座检查井、以及埋深为3-7m的污水管线。污水管线的设计管径为50cm，走向为自南向北。在污水管线的沿途，还要设置管径为40cm的支线，与周边村镇污水系统相连接，钢筋混凝土管道是管材选择，顶管施工技术是本工程选择的施工技术。在污水管道顶管施工结束后回填工作坑[1]。
        顶管施工技术和质量控制措施
        工作井与接收井施工
        通过上述分析可知，A项目属于市政道路污水管道工程，所采用的施工方式为顶管施工技术，在施工初期，工作井和接收井施工尤为关键，究其原因，主要是工作井是顶管施工作业的开始，同时还具有放置顶进设备的作用，简言之，工作井就是顶管施工的主要地点。而接收井会在顶管施工结束后发挥作用，与工作井相反，接收井是回收顶管设备的地点，二者可谓是顶管施工的起点和终点。如果工作井和接收井施工存在问题，会直接影响顶管施工技术应用效果的实现。因此，A项目施工单位在顶管施工阶段，十分重视工作井和接收井的设计和施工。所采取的措施如下：（1）在布置工作井和接收井时，必须将污水管网的走向作为前提条件，同时还要对工程所在地的地质水文条件和环境因素加以考虑，同时确保两井远离建筑物，避免顶管施工影响建筑物的安全；（2）在两井布置过程中，应基于顶进施工需求，对两井尺寸进行计算，并确保计算结果的准确性；（3）将施工安全要求作为依据，做好工作井和接收井支护结构、场地基础、给排水系统的设置；（4）工作井是主要的施工场所，故在顶进作业阶段，需要承受顶进设备的作用力，如果工作井后背墙质量不达标，必然会影响顶进施工的效率和质量。故A项目施工单位在顶进作业开始前，利用公式对工作井承压面积进行了准确计算。在这个公式中，Pa的代表内容为土体水平应力；P0代表的内容为静止压力；Kh代表的内容为土体水平刚度系数；而土体水平位移系数由表示。
        搭建作业平台
        作业平台所在的位置是工作井，在搭建过程中，需要使用的材料包括槽钢、工字钢和方木，A项目施工单位结合施工需求，选择的方木规格为200mm×200mm。同时，还安装了起重台架，为起重机工作创造有利的条件。滑动平台也是作业平台不可缺少的一部分，其作用为吊土，故A项目施工单位在搭建作业平台过程中，对吊土量进行了计算，并在此基础上搭建滑动平台，其所在位置是井口。
        安装顶进设备
        A项目施工过程中，所使用的顶进设备包括导轨、千斤顶和油泵，在设备安装过程中需要做好以下方面的工作：
        安装导轨。对管道顶进方向进行控制是导轨的主要作用，同时，导轨在管道顶进过程中，还能起到承重效果，因此，A项目施工单位基于导轨的功能和作用，选择了坚固耐用、抗腐蚀性强的导轨。在导轨选择完成后，将轨枕通过垫设的方式布置到导轨下方，然后使用道钉固定，确保其稳定且牢固。在放线安装阶段，利用公式A0=A+α对导轨位置进行计算，在这个公式中，两个导轨之间的距离由A0代表；两个导轨上端的距离由A代表；管道外底端与轨枕之间的距离由e代表；其中A的值为2。

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在导轨位置确定后，导轨安装方能进行，同时，施工单位还要使用测量工具，确保导轨安装位置的准确，A项目使用的测量工具包括全站仪和水准仪，究其原因，主要是这两种测量工具较为先进，可以准确核实导轨的位置偏差[2]。导轨安装偏差不得超过3mm，尤其是标高段，其偏差必须控制在3mm以下，而内距偏差应小于2mm，如果偏差较大，应查明原因，并予以修正。在导轨安装完成后，由施工单位组织技术人员进行检验，检验通过后方能进行管道试放，在试放过程中，重点检查的内容包括管道安装精度、标高、坡度、中线和内距，确保这些指标与设计要求相符。此外，在后续施工中不可松懈，依然要实时检查，对管道位移现象进行规避。
        安装千斤顶和油泵。在安装千斤顶时，施工单位结合施工现场实际情况，计算了顶进的阻力，并将计算结果作为安装千斤顶的依据，通过这种措施，确保所安装的千斤顶，在数量、性能方面均满足顶进施工要求。由于A项目工程量较大，故在顶进施工阶段需要使用多台千斤顶，值得注意的是，在这种情况下，施工单位所使用的千斤顶数量最好为偶数，并保持相同的行程，所应用的布设方式为对称布置，然后并联油路，从而为顶进施工提供支持。此外，考虑到顶进过程中，可能会出现因力偶引发的顶偏问题，在实际作业阶段，需保证顶力与管壁作用力的一致性，简言之，就是使二者位于同一条轴线上[3]。笔者结合工作经验得知，如果缝隙存在于土壁和管道上部位置中间，则管径1/4处是千斤顶顶力作用点的最佳位置，顶力应该与管径保持垂直状态。油泵与千斤顶属于组合，需要依靠千斤顶而布置，在布置过程中，仅需缩短弯路距离即可，设备安装完成后不可直接投入施工，应通过试运行的方式检测，运行结果合格后方能使用。
        顶进施工
        在设备安装完成后，顶进施工正式开始。首先，施工单位需要安装顶铁，在管道前挖土符合要求后，将油泵控制开关启动，千斤顶作业开始，在管道顶进一段距离后，将油泵关闭，同时开启控制阀，此时，千斤顶会停止工作，且不断回缩。考虑到施工场地有限，故A项目施工单位采取的挖土方式以人力为主，挖土结束后重复上述步骤，完成下节管道的安装。等到一整节管道安装完成后，方能将顶铁拆除，采取吊装的方式，向工作井吊装下节管道，并使其与混凝土管道连接，在连接过程中所使用的连接件为环形橡胶环，其目的在于消除管道连接处的应力和缝隙，确保管道顶进施工的质量。在管道顶进过程中还要遵循以下要点：（1）控制起始速度，等到各管道连接紧密后，顶进施工速度才能逐渐增加；（2）在顶进阶段，如果油压异常，应立刻停止作业，并检查油泵，在故障处理完成后，顶进施工继续进行；（3）在顶进施工阶段，管道和土体之间必然会产生摩阻力，为减少摩阻力，A项目施工单位在管道处注入了触变泥浆，泥浆会成为覆盖管道的泥浆套，这样一来，管道就不会与土体产生直接接触，摩阻力也会随之下降。
        （五）测量与修正
        顶管测量是控制顶进施工质量的有效措施，具体方法如下：（1）将激光经纬仪安装到工作井内，为激光线测设法的应用，奠定坚实的基础，属于一种行之有效的顶管测控方法，同时，还要将标志牌安装到污水管道内，借助激光在标志牌中点位，对顶管施工精度进行判断，在发现位置偏差后，施工单位应及时修正；（2）在管道顶进施工结束后，A项目施工单位需要对各节管道接口中心和高程进行检测，在发现错口问题后，应基于设计要求，对偏差进行修正，在处理错口时，所使用的材料为砂浆；（3）预防为主是施工单位在测量与修正过程中需要遵循的原则，尽量避免偏差后修正情况的出现。在顶进阶段，如果偏差超过10mm，应立即修正，偏差修正应该在顶进施工过程中慢慢进行，不得直接修正，否则会起到适得其反的作用，目前，常用的偏差修正方法包括外挖土修正法、顶木修正法和衬垫修正法。其中前者在偏差不超过20mm时较为适用，应用方式相对简单，仅需在偏离另一侧开挖，并预留土体即可。而后两种方法需要借助顶木和砂石等材料，会导致施工成本小幅度上升。
        结论：综上所述，在新时期背景下，城市规模逐渐扩大，对市政道路污水管道也愈加完善，污水管道施工建设受到了人民群众的高度关注。以顶管技术为代表的先进施工技术，其应用有助于管道工程施工效率和质量的提升，故这项技术会在未来实现更好的发展。为此，施工单位应重视这项技术的应用，并采取质量控制措施，以确保污水管道工程的施工质量。
        参考文献：
        [1]朱殿林.市政道路污水管道施工技术的应用[J].民营科技,2018(11):159.
        [2]马胜杰,朱光明.市政道路排水管道顶管施工技术的应用[J].居业,2017(07):65-66.
        [3]陈冲,凡宝涛.浅析市政道路污水管顶管施工技术的应用[J].山东工业技术,2017(03):132.