顶管技术在城市污水管网施工应用与安全措施
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摘 要:随着我国经济的突飞猛进，社会城市化进程的加速推进和人们对环保意识的提高，地下空间的开发和利用越来越受到人们的重视。本文就顶管施工工艺在污水处理中的应用作了简要阐述，并对顶管施工中的安全提出一些措施建议，展望以后顶管法日渐成熟，可成为市政建设中的一种常用工艺。
关键词: 顶管工艺施工应用 有害因素安全措施建议；
1.前言
随着社会城市化的步伐加快，人们对城市环境的要求也越来越高。当今时代我们城市现存的许多设施不能满足发展的需要。城市对污水处理的要求越来越严格，污水处理厂外收集系统工程截污管道大量增加，由于截污管道较长，经过的地质条件以及现场条件较为复杂，施工时无法明沟开挖埋管时，顶管法可成为有效的补充，，提供安全及经济的施工方法。顶管施工在不稳定及饱和土层中以最小的破坏和最大的保护环境等方面解决了城市施工中的难题。
近年来，顶管施工技术得到了突飞猛进的发展,各种新的施工工艺和施工理论以及施工机具层出不穷其。原理是在管道的沿线按设计的方案设置工作井和接收井，工作井内设置坚固的后座，接好照明、泥浆管、油管等管线，然后用油压千斤顶将需要埋设的管道缓慢顶进，通过压浆系统使管节周围形成泥浆套，管道在泥浆套中滑行，在顶进的过程中不断控制顶管的方向，边顶进、边排土、边调整，直至将需要埋设的管道顶至接收井内。
污水管道顶管施工工作内容：测量放线、工作井施工，设备安装，顶进工作。 顶管施工设备有起吊、供电、供水、供浆、供油等地上设备及井内导轨、洞口止水圈、后靠背、压浆泵、空压机、储气罐、千斤顶等井下设备； 顶进工作包括通风、 安装管节、顶进、出土、运土、注浆、测量复核、纠偏等工作过程
3.顶管的施工
3.1 工作井及接收井、检查井施工：根据地质情况及现场条件,采用合适的支护方式开挖，然后尽快做好底板及壁板混凝土，并进行顶管所需的后靠背混凝土以及土体的强度复核,确定混凝土以及钢板垫块的厚度。这是管节能否顺利顶进的关键。
3 . 2 油压千斤顶吊放就位，轨道安装。
3.3 管节的选用、安装：管节必须全面检验，发现外观有缺陷的一律禁止使用。管道吊放前上好橡胶止水圈。将管节吊放在轨道上,安放环形顶铁，缓慢推进,让接头平顺对接。如发现有破坏、翻转、出槽等现象，必须退出管节重新更换、调整橡胶圈，重新安装对接。 接头对好后，继续开动液压千斤顶将管节顶进。
3.4管节顶进
3.4.1 顶进的阻力主要为正面阻力、管道周边摩阻力两部分组成 。
随着顶管距离的增长,推力上升很快。为避免管节超过受压极限破坏，管壁外的减阻是工程顺利完成的必要措施。施工时采用管节周围注触变泥浆,将管节与土之间的干摩擦变为湿摩擦，达到减阻的目的。触变泥浆按膨润土：烧碱：CMC：水=0.3：0.2：0.01:1的配比配制后静置24小时后使用。施工时通过压浆系统从机头，前三节管的注浆孔压入触变泥浆，形成约10mm厚的泥浆套，使顶管在泥浆套中滑行，减少摩阻力。
3.4.2 顶进线路的控制
为了使管道按照设计要求的高程和方向顶进，在顶进过程中应不断对工具管的高程方向转动进行测量，" 勤测勤纠"，根据测量反馈结果，调整纠偏千斤顶，使机头改变方向，从而实现顶进方向的控制，确保管道按设计轴线顶进。
测量是采用 2 ″激光经纬仪进行方向的测量的，对于扭转，则由机头的角度仪测出。激光经纬仪经校正后，牢固固定在千斤顶端，然后管道的机头端安装反射玻璃，并将测量的结果直接输出至控制液压千斤顶的电脑上，方便操纵。
顶管穿墙时要防止工具管发生偏差。在穿墙的初期，因入土较少,工具管的自重仅由两点支承,其中一点是导轨，另一点是入土较浅的土体。土体支承面上承载力较低，使机头容易下沉。因此，机头穿墙时，在穿墙管下部要有支托，工具管的推进要迅速，缩短穿墙管内的土体暴露时间，以减少安全隐患。
3.4.3泥土外运
泥屑由泥水系统随泥浆管排出，在泥浆池过滤土渣并及时外 运 。
3.4.4 管内动力及照明
管内动力主要用来掘进、纠偏、出土及顶进，选择 3 8 0 V动力电源。由于管内环境潮湿， 照明必须采用安全低压照明。采用变压器变为 36V 安全电压照明。
3.4.5顶管注意事项
注意防止地面的沉降或隆起：在顶管施工沿线按一定间距布设沉降观测点，监测顶管顶进施工期间的地面沉降量。
开挖端面的取土过多或过少，会造成地面的沉降或隆起。为避免这种不良影响，可采取以下措施：在压浆时要控制好压力，恰好能平衡 " 泥浆套 " 以上土体的压力。严格控制管道接口的密封质量，防止渗漏。在某些管节埋藏较浅，离地面不足1.5 米的位置，可采用沿管线局部压钢板，上堆砂包加载的形式，防止管节顶进时触变泥浆上浮使得泥浆套失效。
工具管纠偏后,刃脚后形成一个空隙，管道顶进时周围的土体会塌入空隙，造成地面沉降。为避免这种情况，在顶管顶进时，要及时测量，勤测勤纠，避免大角度纠偏。
4.污水管网顶管施工安全措施建议
依据作业重要条件危险性评价结果，污水管网顶管施工主要安全技术措施： 采取超前地质探测，防止坍方、涌水和流砂；设置稳妥的排水系统，及时排走井下积水；加强井下空气监测，加强井下通风。
4.1 防突泥、突水
（1）在施工准备阶段必须做好水文地质、工程地质勘察，确认施工场地是否存在突泥、突水等不良地质现象，为制定合理的施工方案提供技术数据。
（2）在施工时，一定要防止泥浆从上层或洞口及其他地方流失， 注意观察地下水压力的变化，及时采取相应的措施和对策，保证挖掘面的稳定。
（3） 要不时检查泥浆的密度和性能是否正常，还要注意进排泥泵的流量及压力是否正常，保证排泥系统正常运行。
（4） 应将地下水位降至管底以下不小于0.5m处，以确保管道内干燥，并采取措施，防止其他水源进入顶管管道。
（5）当管道停止顶进时，应采取防止洞口止水圈漏水和防止管前塌方的措施。
（6）当顶管前方地下水较大，或碰到流砂时，必须关闭气压舱门，进行气压施工
4.2 防中毒和窒息
（1）采取先进的检测手段，辅以机械通风措施。最好采用先进的检测仪器进行检测， 强制通风，使有害气体含量达到安全标准后，方可下井。尤其要注意硫化氢等在泥水中没有大量释放，工人下井后空气流量增大，造成井下毒气突然上升。 因此，必须不间断向井内强制通风，在施工作业期间定时对其检测。
（2）在下坡顶管过程中，应及时排出管内积水，控制管内的湿度， 从而使管道内的含氧量提高，改善施工人员的施工环境。
（3）顶进长度超过50m时，除必要的施工间断外，必须不间断通风。
4.3 防触电
（1）施工用电要合理布置，用电维护、搭接须配有持上岗证专人。
（2）每台机械设备分设开工和熔断保险，严禁一闸多机。
（3）用电设备须采用接零或接地保护，移动式用电设备均在配电箱内装设保护装置，照明线路按标准架设， 不准采用一根火线与一根地线的做法，不得使用保护接地线作为零线。
（4）抽水泵、发电机开关线路及各种机械由专人负责， 并随时检查运行情况及电器绝缘状况，发现不安全隐患及时纠正。 抽水泵不允许带电移位，开关盒应有防雨水覆盖绝缘保护。
（5）配电装置的柜门处均应有名称、用途、分路标记及内部电气系统接线图，以防误操作；配电装置必须按其正常工作位置安装牢固、稳定、端正；配电装置均应配锁，并由专人负责开启和关闭。
（6）电工和用电人员工作时，必须按规定穿戴绝缘、防护用品，使用绝缘工具。
（7）施工现场下班停止工作时，必须将班后不用的配电装置分闸断电并上锁。 途中停止作业1小时及以上时，相关动力开关箱应断电上锁。 暂时不用的配电装置也应断电上锁。
（8）配电箱、开关箱内的电气配置和接线严禁随意改动，并不得随意挂接其他用电设备。
（9）在电气设备和线路周围不堆放并清除易燃易爆物和腐蚀介质，不在电气设备周围使用火源。
5.结束语
随着科学技术的日新月异发展，顶管技术越来越先进。以往人们受施工现场条件控制，很多时候很难开挖或无法穿过河道，污水管道敷设处处受制的问题迎刃而解。污水管道的布置可以越来越灵活，极大满足人们对污水处理的要求。