摘要：随着经济和城市建设的发展，城市基础设施的日趋完善，城市优质道路的形成以及各种地下管线中的煤气、热力、电力、给排水管道等的交错复杂、相互影响，因而对敷设提出了较高要求。顶管施工是一门涉及知识面广、施工管理要求高、施工作业要求严的综合性施工技术。本文主要介绍了管道顶进施工技术在市政工程施工应用，并针对主要的施工现场质量控制措施做了探讨和阐述。
关键词：市政工程；顶管施工；技术；质量控制
1顶管施工技术概述
传统的明挖施工法(即挖沟、埋管、砌筑、回填)常常会破坏道路，而且施工经常遇到地上障碍物、地下管线，导致无法实施的情况，在传统明挖施工法无法施工的场合，非开挖施工法却不受影响，可以十分迅速地从其下方铺设，特别是在交通繁忙、居民稠密、商业密布的城市中心地区，以及旧城改造和城市扩展工程中，非开挖施工已成为城市基础设施建设中一种不可缺少的施工方法，且应用越来越多。
非开挖技术是指在地表不开槽的条件下铺设，更换或修复各种地下管线的施工新技术圆。而顶管法又是非开挖施工中用的较多的一种方法。所谓顶管法施工，即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。
近几十年来随着施工技术和施工机械的研制和发展，如各种导向仪、钻进系统、挖掘机械的出现，中继间的应用，触变泥浆减阻的使用，使得长距离顶管、曲线顶管、水下顶管、小口径顶管成为可能，且足以适应各种土质条件和施工环境，目前正在开发更先进的技术，以实现施工完全自动化并减少弃土的产生，顶管施工已显出了越来越多的优越性，原本作为特殊施工法的顶管技术现已成为普通施工方法被广泛应用。
顶管施工技术适于非岩性土层，在岩石层、含水层施工难度大；管道穿越铁路、公路、河流或建筑物的情况；街道狭窄、两侧建筑物多的情况；在交通量大的市区街道施工，管道既不能改线，又不能断绝交通的情况；现场条件复杂，与地面工程交叉作业，相互干扰，易发生危险时；管道扭土较深，开槽土方盘大，并需要支扭时。
2顶管施工技术应用中存在主要质量问题综述
顶管技术已经历了从人力发展到机械化，将机械技术与电子技术相结合，通过计算机进行泥浆管理，运渣自动化、自动测量装置等，应用范围也从中口径，短距离扩大到小口径、大口径、长距离、曲线项管等，而且各种辅助工艺应运而生，如泥水分离技术、土坡加固技术、泥浆润滑技术，使得顶管与许多专门技术直接或间接联系起来，发展成为一项综合性的施工技术。
大部分地区仍只是采用传统的人工挖土顶管法施工，采用机械开挖的工程还较少，顶管长度受到限制，长距离顶管应用还不太广泛；还未自主开发出铺设大直径长距离弧形管线所需的定向钻探设备和器具，曲线顶管目前应用还较少；缺乏检查管道内部状况的先进方法和仪器；中小直径管道施工中，国外已发展到由原先的以静压推力为主到应用振动冲击原理来完成。如气动穿孔机的应用，气动穿孔机是通过高压空气推动活塞作往复运动冲击，将管道压入土中；国内目前顶管专用管材还较少，我国顶管用管材还未形成统一规范，这方面研制工作也较少，顶管的专用设备也急需研制开发，先进的智能化的挖掘机、顶管专用长行程千斤顶、为延长顶进距离而采用气垫技术和触变泥浆性质的改进、在长距离顶进中采用激光技术或工业电视监视方向，自动化纠偏技术，装配式后背和管内水平输土采用气动运输等；顶管施工技术及理论方面研究缺乏，特别是顶力计算，应用中继间的设计原则等主要问题还没解决；施工机具落后、技术落后。施工工具的应用范围受到一定的限制，不同的工具管都有各自的适用范围，而现在很多顶管施工中均未考虑所选用的施工工具与现场施工条件是否一致。施工中常会出现因工具管选用不当而造成的顶管事故；顶管施工无法知晓地下不明障碍物的情况，难以穿越障碍物较多或有缺陷的地层如积水的地基、不可预见的空洞、混凝土桩和钢桩、流动淤泥等，会使工作冒险，造价增高，甚至失败。
3顶管施工工艺及现场质量控制措施探讨
3.1施工工艺流程
在市政工程中，顶管的主要施工工艺可以大致按照下列流程图的步骤进行。
3.2施工现场质量控制措施
（1）前期工作
项目部管理人员应尽快熟悉设计图纸，并组织设计、建设单位进行图纸设计交底。未经设计单位书面同意，不得随意更改设计；项目部管理人员应认真分析地质资料，摸清地下管线和地上建筑物的详细情况，办好有关手续，并制定详细的技术措施。该措施应取得监理和业主的认可后方可实施；针对工程特点，对质量通病采取“预先控制”，确保每道工序合格达标；顶管施工前，项目部管理人员应向作业班组进行详细的技术交底，并办好书面手续；项目部应派专人对成品管、钢套环、止水带、木衬垫等材料，从质量、保管、安装等进行全面监督，确保管接口密封性能良好；对于钢筋工程，钢筋购进后，按规定进行检验复试，不合格的钢筋严禁用于本工程。钢筋运至现场后加以覆盖，以防淋雨生锈，钢筋垛下面要垫方木。
（2）测量工作
对于施工测量，要做好水准点及坐标控制点的保护工作，认真执行测量复核制度，重点为顶管测量控制。井位轴线的导入一般在工作坑内已做好轨道枕木基础后进行。根据井位轴线方向，在工作坑上口的轴线方向上适当的位置用经纬仪将地面上轴线投测到工作坑内的钢梁和枕木上，一般不少于3点，这3点即作为管道在顶进中的轴线控制点。
工作坑内高程控制点导入采用水准仪导线或支点法，以附近己知水准点为依据，在工作坑上口处测设两点高程，然后用悬挂钢卷尺法将高程导入工作坑内，高程点导入不得少于2点，以便高程复核测量。
首节管道测量要求，在第一节管道安放在轨道上后，在顶进前应对其中心线进行测量，测其是否与井位轴线一致。对首节管道内底两端高程进行测量，管道前后高程应符合设计要求，在首节管的轴线，高程无误后，方可进行顶管作业。
首节管顶进施工中，每顶进30cm应对管道的轴线、管内底两端的高程进行复测一次。顶进长度在60cm以内可采用锤球拉线的方法进行测量，要求两锤球间距尽可能拉大，用水平尺测量头一节管前端的中心偏差。当管道顶进超过60cm后，也就是在常规作业时，一般每顶进100cm进行复测一次即可。复测过程中，按规定做好测量各项记录，作为施工人员在作业中纠偏依据，保证管道轴线位及高程符合设计要求。
（3）顶进施工
施工开始时应缓慢进行，待各接触面部位密合后再按正常速度顶进，顶进施工应连续顶进。顶进时昼夜三班不间断施工，防止因中途停置而导致摩擦力增加，造成顶进困难，顶进的混凝土管在接口时一定保证严密。
顶进测量在首管顶进时测量间隔不应超过30cm，正常顶进时测量间隔不应超过lm，在测量过程中发现偏差应进行纠偏工作。
对顶进过程中发现的体积较小阻碍物可将周围土体挖除整体取出。如遇到孤石体积较大者或旧堤坝，人工用风镐破碎影响顶进部分或用风钻引孔用膨胀炸药或劈石器破碎。遇粉砂层，减少超挖尺寸并用厚木板或铁板封头或不超挖切土进尺。如遇地下水为保证出土及开挖方便，必须保证排水畅通，管内不能积土，工作坑集水井处设水泵两台并配专人抽水。
顶管注浆工艺是施工的关键，必须从膨润土的材料，搅拌、压注进行全面监控，严格按操作规程施工。降低顶进阻力。顶进过程中应严格控制顶力在允许范围内，并留有足够的安全系数。
（4）管道纠偏
顶进过程中出现中心偏差±20mm或高程偏差±10mm。及有偏差趋势应及时纠偏。纠偏用调整部分内统一布置在一个断面上的4个可调式千斤顶调正机头，通过控制各方位的千斤顶的伸缩，调整工具管刃角走向实现的。纠偏时每顶进20-30cm测量一次。顶进时，必须加强第一节管道顶进质量控制，减少起顶误差，因此导向轨、千斤顶受力点、管底滑道、管侧超挖必须严格按施组要求进行。
偏差主要是由于开挖断面形状不正确、工作面土质不均匀、千斤顶位置不正确等引起，施工中必须予以重视，必须加强量测及调整工作。
（5）闭水试验
闭水试验必须在顶坑填土前、地下水位在坑底以下时进行。闭水试验将水灌至规定的水位，开始记录，对渗水量的测定时间，不少于30min。根据井内水面的下降值计算渗水量，渗水量不超过规定的允许渗水量即为合格。注水漫泡管道两端管堵如用砖砌，必须养护3-4d达到一定强度后，再向闭水段的检查井内注水。闭水试验的水位，应为试验段上游管内顶以上2m。注水过程同时检查管堵、管道、井身，无漏水和严重渗水，再浸泡管和井1-2d后进行闭水试验。
（6）土方回填
顶管接口必须密实、平顺、不脱落。管内不得有泥土、石子、砂浆、砖块、木块等杂物。顶管中如遇塌方或超挖空隙必须进行处理。检查井内流槽应平顺圆滑，不得有建筑垃圾等杂物。砂浆标号应符合设计要求，配比准确，不得使用过期砂浆。井室盖板尺寸及留孔位置应正确，压墙缝应整齐。回填土时必须保证检查井结构和混凝土管道的安全，管道及井室等不移位、不破坏、接口不破损。还土不准含有碎砖、石块及大于10cm的硬石块。检查井四周回填压实同时、逐层进行。四周压实面的高差不得超过300mm；管顶以上500mm范围内使用电夯夯实，每层厚度不大于200mm；管顶500mm以上，每层厚度不大于300mm，压实度满足设计、施工要求。
结语
顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等，这种工艺施工速度快，不仅能保证作业人员的安全，而且也能降低工人的劳动强度等特点。所以通过实践和研究，采用顶管技术进行管道施土这一新课题，有助于推动顶管工艺在我国市政工程管道施工的发展与应用。
参考文献
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3.叶耀东，唐益群，叶为民.城区顶管施工工艺探讨.施工技术.2002（1）
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