摘要：目前我国城市化的步伐越来越快，城市市政的给排水改造及设计成为城市建设的一大问题。市政排水管道涉及到的内容之多、广度之大是一般工程所不具备的。随着建筑水平的不断提高，城市建设力度的增大，许多城市也开始了排水系统的改革，这是市政基础设施建设中很重要的一部分，新型排水管道采用顶管工艺，这种工艺有很多原有工艺所不具备的优点，还大大增加了排水管道的使用年限，为市政排水系统的建设与改造提供了技术支持，也使顶管工艺得到了广泛的应用。
关键词：市政排水管道顶管工艺设计和应用
中图分类号：S611文献标识码： A
前言
我国经济以及文化生活的发展使现代化城市发展建设的重要内容，同时，市政工程的建设更是城市建设的重中之重，市政工程建设历来都包括许多的内容，不仅有市政道路的建设、市政铁路的建设、市政给水的建设，还包括市政排水的建设。市政排水管道是城市基础设施建设中占很大比例的一个项目，相比其他传统的施工工艺来说，更是受到了建筑行业广泛的关注，新型的顶管工艺为市政排水管道的建设和改造起到了很重要的作用，它具有很多旧型管道铺设技术所不具备的优点，对施工现场的要求也相对较低，减小了施工对周围环境及建筑物的影响。
一、顶管施工技术的定义及优点
1.1顶管施工技术的定义
顶管施工就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。
1.2顶管施工技术的优点
顶管施工技术是一种非开挖管道敷设技术，它不需要开挖表面土层，就能够直接穿越地面建筑物、地下管线以及公路、河道等，与开挖管道敷设技术相比，其投资与工期将大大节省。总结起来，顶管施工技术主要具有以下四个方面的优点：第一，施工面由线到点，占地面积较小。第二，地面活动基本不受施工的影响，对于交通的干扰甚小。第三，施工的噪音和震动较低，对于居民生活环境的干扰较小，不影响现有管线以及建筑物的使用。第四，能够在较深的地下或者水下敷设管道，可以安全穿越铁路、河流、地面建筑物等。
二、市政给排水管道顶管工艺设计措施
2.1对顶进管以及设备的正确选择
一般来说，顶进管要选用钢筋砼管，如果没有腐蚀要求的话也可以选用钢管。对于钢筋砼管的规格设计、应力验算以及配筋必须要严格遵循有关钢筋砼管的标准及技术规程。首先，顶进管直径的选择。我们需要根据具体工程性质和工程需来确定顶进管的直径，需要根据顶进管所受荷载来确定砼管的配筋和壁厚，之后确定其外径。由于顶管工程的工作面上需要配备挖土工人，所以顶进管的内径一般不小于500mm。其次，顶进管长度的选择。顶进管的长度在很大程度上影响着顶管过程的可控性和经济性。在直线推顶的情况下，使用长管可以适当减少装管的次数并取得良好效果，但是随着长度的增加，一旦顶进管偏离了原定路线，那么使之恢复正确路线要比使用短管困难的多。
顶进设备主要包括千斤顶、高压油泵、顶铁、运土设施设备等。千斤顶是施工过程中主要的掘进设备，必须要根据计算和实际情况进行科学选择。另外工具管包括开挖舱和操作舱。
2.2顶管工艺中管线的设计
顶管中工具、材料的设计选择是管线设计的主要内容。
市政排水管道顶进工具头的选型是管线设计的一部分，在进行选型时要根据施工地的地质情况以及周边的地理位置，采用全密封式机械的工具管，全断面泥水平衡机械顶进；对于市政排水管道顶管工艺中顶管长度的选择一般遵循的原则是根据管径和顶进的距离进行划分，一般情况下把约60～100 米的一井段作为顶管的长度；对于市政排水管道材料的选择要采用III级钢筋混凝土的钢承口管；除此之外，市政排水管道顶管段的单元长度为2.0m；而市政排水顶管管道的测量方法主要采用的是激光导航定位系统，同时利用摄像机对测量的全过程进行监控；当市政排水管道顶管工艺在进行顶进时出现一些错误，那么其纠偏的方法是工具管纠偏油缸电动液压控制纠偏；同时市政排水管道顶管工艺采用高压注浆触变泥浆进行施工减阻。
2.3科学设计顶管井
顶管井包括工作井和接收井两种形式，它的建造结构多种多样，一般而言都是使用钢筋混凝土结构。其中工作井的结构形式通常有单孔井及单排孔井，前者的形状以圆形、矩形、正方形居多，后者多为矩形，这几种形状按其结构受力性能由高到低排列分别为圆形、正方形、矩形。所以我们在进行结构布置时，可以适当在井内设置内部支撑，以改善结构受力。在建造过程中，工作井要按照双向顶进来设计，并与接收井间隔布置，其间距必须要与设计检查井的间距保持一致。另外在施工完成之后，我们需要在工作井和接收井的位置上按照设计要求建造检查井。
三、顶管技术在市政给排水工程中的应用
3.1、施工前的图纸审核工作
工程施工前，应对设计文件、施工图纸等进行会审、查看核对。知道工程的特色、难点、要点；仔细听取设计人员的交底,体会设计目的,知道有关专业工种之间的合作需求；查看其是不是契合现场和施工的实践条件，设计深度是不是满意施工需求，尽量防止因设计忽略或考虑不周给后续施工带来对立和艰难，防止施工中呈现各种管道之同、管道与电缆、桥梁，管线与已建建筑物抵触等表象。对需求预留、预埋的内容，应在专业图纸上进行查漏补缺，纠正过错，清晰施工需求等等。
3.2、导向钻孔
根据测量的轴线，操作定向钻机水平钻进，路面上部采用美国DigiTrakEclipseSST定向钻进导向系统控制钻头的方向，严格按设计曲线形成导向孔。若发现钻套偏离设计轨迹的趋势，通过调整钻头的倾角、旋转角等参数改变钻头方向。导向孔完成后，对发射坑入土口、接收坑出土口标高和方位进行复核，确保按设计曲线成孔。施工过程中，密切注意钻进过程中有扭矩、钻压突变、泥浆漏失等异常情况，发现问题立即停止施工，待查明原因后采取相应措施后施工。
3.3、预（回）扩孔
导向孔完成后，卸下起始杆和导向头，换回扩孔钻头进行回扩。回扩过程中始终保持工作坑内泥浆液面高度高于地下水位标高。回扩过程中使用好泥浆，扩孔时控制好泥浆各性能参数，不定期进行检测，按照施工要求及时调整泥浆性能指标。
3.4、注浆减小阻力
为了降低顶进管顶进阻力、缓解顶管过程中出现的地面下沉问题，需要在压住触变泥浆而在管道附件形成保护层。施工过程中，顶管顶进的同时，完成顶进机头尾部的注浆工作，同时为了满足泥浆损耗，需要在混凝土管道合适的位置进行补浆操作。
3.5、穿墙
穿墙是将穿墙闷板打开，使用管推工具推出井外，从而安装有效的止水装置。在穿墙施工过程中，为了确保良好的止水效果，需要利用粘土和水泥混合后形成强度不是很高的填充物填充到穿墙管中，穿墙前在墙管外进行注浆加固操作，确保穿墙管周围土层的强度。打开闷板后，要立即进行工具管的推进工作，并同时做好止水工作。一般可以采用法兰加压板的止水方法，此外也可采用夯实过的纸筋粘土作为填充物。
结束语
顶管设计在市政工程中，特别是深覆土大管径的管道工程和交通繁忙的城市主干道改造工程设计中显得尤为重要。在特定工程条件下，相对与开槽埋管更具优越性。时代要前进，城市要发展。市政设施配套完善，地下各种管道建设将会大量增加，顶管设计和施工也会增多。管径加大，长度加长，有直有曲，种类繁多，这将是今后大城市顶管施工的发展趋势。因此，我们要重视这个良机，进一步地完善和提高我们的顶管设计和施工技术，使之综合施工技术达到国际水平。
参考文献：
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