中铁十二局集团第七工程有限公司湖南省长沙市410004
摘要：市政工程是与人们生活息息相关的工程，随着社会经济的飞速发展，市政工程建设不断增加，对地下管网建设的要求也越来越高。为减少地下管网施工过程中对道路交通及居民生活的影响，本文以天华南北路污水管道改造工程为依托，介绍了本项目的工程特点、施工重难点及具体施工工艺，重点对顶管施工的始发、接收等关键技术进行了详细的介绍，充分体现了顶管施工技术的优势，对相关工程的施工具有一定参考价值。
关键词：市政工程；顶管施工技术；污水管道；
随着社会经济的发展，工程建设事业得到了迅速发展，市政工程数量越来越多[1]。地下管网工程施工要减少对道路交通、周边建筑物及周围居民生活的影响，必须要提高施工技术[2]。近年来非开挖技术逐渐取代了传统的开挖施工法，成为现代污水管网施工的关键技术，其主要优势集中体现在不破坏路面、施工速度快、周期短、成本低等方面[3]。我国污水管网施工中，常见的非开挖技术主要有顶管法[4]、导向钻进铺管法[5]、定向钻进铺管法[6]、冲击矛铺管法、夯管铺管法、微型隧道铺管法[7]、顶杆法、牵引管法[8]等。其中顶管法作为一种能最大限度降低影响、干扰和破坏的施工技术，逐渐得到广泛应用[9]。
本文以天华南北路污水管道改造工程为依托，介绍了本项目的工程特点、施工重难点及具体施工工艺，重点对顶管法施工中工作井、接收井、中间检查井、顶管等结构施工的关键技术进行了详细的介绍。施工方法及技术可为同类型工程的施工提供参考。
1.工程概况
本工程为桥北地区水环境综合整治—天华南路、天华北路污水管道改造工程。天华南路南起柳州东路，北至天华西路；天华北路南起天华西路，北至浦州路。另外，本次工程同时包含柳州东路（天华南路至秃尾巴河段）污水管道改造工程。
现天华南路、天华北路两侧车行道下有d300-d400污水管，管径偏小。根据地下管线测绘图、天华南路污水管道CCTV检测、养护单位提供的信息，两条道路下污水管倒坡严重，影响污水排放。另外周边小区污水管标高低于市政污水管标高，小区通过设置小型污水泵站提升后排放。柳州东路现状d400-d800污水管，排水能力不足，另外柳州东路污水管为HDPE管材，管道存在潜在变坏的可能。
本次天华南路、天华北路设计d1000污水管，污水自南向北排至浦洲路现状d1200污水管道，原道路两侧污水管废除。柳州东路（天华南路至秃尾巴河段）设计d800污水管，原污水管废除。
2.施工阶段划分
2.1沉井施工
本工程共包含工作井9个，接收井8个，中间检查井15个。根据本工程的特点，先进行工作井和接收井的围挡和施工，工作井、接收井施工全部完成且恢复后，组织剩余15个检查井和支管的施工。由于检查井和支管施工占用场地较小、占用时间短，在一期工程完成后施工围挡采用临时的水马进行围挡，分批分段施工，可大幅减少对道路交通的影响。沉井施工共分为4个阶段，主要为施做止水帷幕、沉井结构施工、沉井下沉、沉井封底及底板施工。
2.2顶管施工
本工程共有顶管区间16个，计划使用4台顶管机进行区间施工。顶管施工可划分为4个主要阶段，顶管机到场后拼装、调试、始发，顶管机正常推进，顶管机接收后拆解、吊出、转场，管节壁后泥浆置换。
3.主要结构施工方案
3.1工作井、接收井止水帷幕施工
本工程的顶管工作井、接收井四周的止水帷幕采用双排Ф800高压旋喷桩进行施工，桩与桩之间咬合300，止水帷幕在沉井施工前完成施做。端头加固区域同样均采用Ф800高压旋喷桩进行施工，桩与桩之间咬合300，端头加固旋喷桩在沉井下沉到位后，再进行施工，以便端头加固桩能够和井壁结构形成咬合，加强止水效果。
中间检查井的止水帷幕采用双排Ф600高压旋喷桩进行施工，桩与桩之间咬合200。端头加固区域采用Ф600高压旋喷桩进行施工，桩与桩之间咬合200。基底采用φ600mm高压旋喷桩满堂加固。顶管中间检查井的止水帷幕和端头加固旋喷桩应在顶管通过前进行施做，以免旋喷桩施工对新建管道造成影响。
污水调排井的止水帷幕采用双排Ф600高压旋喷桩进行施工，桩与桩之间咬合200。基底采用φ600mm高压旋喷桩满堂加固。高压旋喷桩施工流程包括，场地平整、测量定位、机具就位、制备水泥浆、钻孔至设计标高、旋喷开始、提升旋喷注浆、旋喷结束成桩。施工流程图见图1
图1高压旋喷桩施工工艺流程图
3.2工作井、接收井施工
本工程的工作井、接收井均采用沉井法施工，各沉井汇总表如表1。
施工时，测量放样确定沉井位置后开挖浅基坑并铺设砂垫层，砂垫层应选用级配较好的中粗砂。由于顶管沉井的结构高度较高，为保证施工安全，井身混凝土分两节浇筑。井结构模板采用组合钢模与局部木模互相搭配，以保证内模的密封性。
待混凝土强度达到设计要求后，方可开始挖土下沉。在下沉过程中，必须随时测定沉井标高，确保均匀下沉，并做好沉井下沉记录。当沉井在8小时内的累计下沉量不大于10mm时，进行混凝土封底，封底混凝土不得有渗水现象。
表1工作井、接收井汇总表
由于全线沉井均处于软弱地层，且地下水位较高，因此采用不排水下沉。对于井结构高度大于6m的沉井宜采用分节下沉的施工方法，沉井施工的流程如图2。
图2沉井施工工艺流程图
3.3中间检查井施工
本段顶管的中间检查井共有15座，在顶管施工完毕后再进行施工，先自上而下采用逆做法施做中间检查井井壁，每段井壁的高度不大于1.5m，最后一节井壁施工完毕后，再采用顺做法，进行底板及中间检查井侧壁的施工，逆做井施工流程图如图3。
图3逆做井施工工艺流程图
3.4顶管施工
本工程顶管均采用泥水平衡顶管机进行施工。施工前首先应选定顶进设备，本项目顶进设备主要包括千斤顶、高压油泵、顶铁、顶管机及排浆设备等。设备安装后必须对所有设备进行全面检查，并经过试运转无故障。将顶管机推进洞口距井壁0.1m处停止，仔细检查顶管机姿态，确保顶管机水平及高程偏差都在设计要求的范围内。随后开始顶进，当一个顶程结束，收回千斤顶和环型垫铁，即可在工作井内再下一根管节。将管节吊放在工作井内轨道上稳好，使管节插口端对正前管的承口中心，缓缓顶入，直至两个管节端面密贴挤紧衬垫，并检查接口密封胶圈及衬垫是否良好，如发现胶圈损坏，扭转、翻出等问题，应拔出管节重新插入，确认完好后再布置顶铁进行下一顶程。
顶力控制的关键是最大限度的降低顶进阻力，最有效的方法是注入膨润土泥浆，使之在管外壁与土层之间形成一个完整的环状泥浆润滑套，变干摩擦状态为液体摩擦状态，这样就可以大大地减少顶进阻力。
顶管施工中的核心问题是控制好顶进方向，确保按设计管道轴线顶进，本工程的测量按照公司施工测量放样复核管理办法执行。
顶管施工的具体流程如图4。
图4顶管施工工艺流程图
针对本工程的特点和难点，除了注意顶管机具的选择以外，针对顶管施工过程中一些容易出问题的环节，施工中具体采用以下几点方法进行预防和监控：
（1）密切注意主顶油泵压力的变化，随时作好记录，当发现压力突然上升和下降时，立即停止顶进，查明原因后再行顶进。
（2）刚开始顶进出洞时就应连续注浆，不能因为初期顶力较小而不注浆，否则将导致注浆孔被泥土塞满无法形成均匀的泥浆套。
（3）停止顶进时，一定要使挖掘面保持一定的压力，防止长时间停歇造成漏水或土层中泥水流失，尤其是出洞时更应注意这个问题。
（4）在掘进过程中，还要注意挖掘面稳定与否，泥水的浓度和比重是否正常，进出泥浆是否正常，防止排泥流量过小或由于粉砂含量过大而造成泥砂在管道中沉积影响正常顶进。当遇到砂含量增高时，可以适当调整泥浆比例。
（5）对于阶地、坳沟交界部位的顶管施工，由于土层性质差异较大，顶管施工中遇阻力亦不相同，施工时要严格监测控制机头前的压力，必要时可对软弱一侧进行注浆加固。
（6）顶管线路均处于城区主干道的中间绿化带内，顶管作业过程中，应加强对路面沉降的监测，一旦出现异常情况，应及时向上级领导反映，并及时进行注浆处理。
（7）由于顶管线路较长，通风是一个不容忽视的问题，本工程采用鼓风机进行通风。施工人员下井前必须先通风10分钟，并利用仪器对有害气体进行检测。
4.工程重难点及对策
4.1顶管穿越地区的管线保护
该段管道穿越的管线较多，管线迁改和保护是本工程的难点。在施工前对管线图中可能穿越的管线进行探明，确定其准确位置及标高，对需要迁改或保护的管线，要及时联系产权单位，共同探讨处理方案。
4.2顶管区间施工过程
本工程的顶管区间处于城区主干道的中央绿化带内，顶管区间顶进过程中，由于各土层的土体和地下水量的损失，以及顶管管道对土体的扰动，极易引起管道两侧的道路产生沉降。
施工时可采取以下措施：
（1）在顶管施工中，不但应严格控制顶进压力和工具管开挖面的开挖速度相适应，还应严格控制顶进方向，尽量避免因顶管机纠偏引起的地层损失。
（2）为减少管道在顶进中与地层的摩擦力，在施工过程中做好泥浆的配置和注入，保证在管道外侧形成一个泥浆套，减小管道与土体之间的摩擦力。
（3）选用合适的橡胶止水圈，避免因管道接缝及中继间接缝泥水流失而引起的地层损失。顶管施工前，还应督促做好前墙止水装置，避免因工具管出洞时密封不严而引起的地层损失等。
（4）在顶管施工结束后，对于管道壁厚的泥浆，应及时用水泥浆进行置换，水泥浆的配比应严格按照设计规范进行控制。
4.3顶管的始发和接收
顶管机的始发和接收时，由于工作、接收井的洞门需要打开洞门封堵，由于洞门埋深较深，且地质情况主要为可塑的粉质粘土和淤泥质粉质粘土，存在较大的渗漏水风险。
施工时可采取以下措施：
（1）在顶管结构施工完毕后，对洞门位置进行旋喷桩端头加固，将旋喷桩和沉井井壁进行咬合。
（2）在洞门封堵进行破除前，应先局部开口，并进行水平探孔施工，如端头加固区域的加固效果良好，且无渗漏水情况时，再进行封堵拆除。
（3）如工作接收井处地下水位较高，端头加固效果不明显，可在沉井周边施做降水井进行降水处理，确保地下水位低于洞门位置3米后，在进行洞门破除。
5.结语
本文以天华南北路污水管道改造工程为依托，探讨了沉管法关键结构的施工流程及施工重难点。与传统方法相比，顶管法能够有限减少对道路交通、周边建筑物及周围居民生活的影响，成本低，效率高，具有一定的经济效益和推广价值。
参考文献：
[1]孙昊辰.市政工程给排水施工中顶管技术的应用[J].工程建设与设计，2018（17）：188-189+192.
[2]鲁亦文.顶管施工技术在市政工程中的应用[J].建材与装饰，2018（31）：1-2.
[3]张大鹏.浅谈污水管网施工关键技术分析[J].珠江水运，2017（24）：89-90.