【摘要】针对市政给排水工程中常用的长距离顶管技术，在简单介绍技术关键问题的基础上，对其主要技术措施和设备进行了深入分析，最后提出中继接力在确保顶管质量和降低阻力等方面的重要作用与意义。
【关键词】市政给排水；长距离接管；中继接力
长距离顶管是指先在管道其中一端开挖工作坑，然后在坑中放置顶管设备在土层中顶进管道，在顶进的同时进行开挖，使管道逐段进入土层，直至到达设计长度。顶进时，会用到润滑剂降低阻力，并采用中继接力等配套技术。
在科技发展的推动下，中继接力与触变泥浆润滑等新兴技术的出现和应用，使顶管施工得到了显著的改善。以国外某个长距离顶管施工项目为例，顶进施工时采用了以上两项新技术，实现了一次性成功顶进1.2km。
1、长距离顶管技术关键问题
1.1顶力
随顶进长度不断增加，顶管顶力持续增大，而由于会受到管道自身强度影响，所以并不会持续增加，有一定限度，因此大多采用普通做法仅在管道尾部实施推进。就目前来看，主要采用以下两种方式：其一，中继接力；其二，润滑降阻。这两项技术的合理应用都能有效控制顶力，使其处在要求的范围之内[1]。
1.2方向控制
管道能否按照预期的轴线向前推进，直接决定顶管施工成败，所以顶管方向控制至关重要。在目前的顶管系统当中，主要由双铰型工具管实现对方向的精准控制。
1.3避免正面塌方
如果发生塌方，将对地面建筑物造成严重威胁，导致管道方向失控，使其受力出现变化，施工难以进行。据统计，在实际的顶管施工中，尤其是深层顶管，地下水是造成塌方的主要因素，因此塌方的控制与预防应以治理地下水为主。
2、长距离顶管技术主要措施
2.1穿墙
从开启穿墙管的闷扳开始，到最后的安装止水，这个过程即为穿墙。它是顶管施工的关键工序之一，穿墙之后工具管具体方向是否准确将直接影响后续的拼接施工与方向控制。在进行穿墙的过程中需要注意，应在管中预先注入经夯实处理的黄粘土，以此防止土或地下水向工作井内涌入，在开启了闷扳之后，应及时顶进工具管[2]。
2.2纠偏和导向
管道顶进必须与设计轴线重合，在顶进时必须严格控制高程与方向，如果产生偏差，要及时采取措施处理。过去的偏差处理主要在管道端部出现偏离后进行；然而，此时管道偏差已然存在，所以轴线会出现不同程度的弯曲。管道和轴线之间发生偏离，顶力不平衡是主要原因之一。若能有效消除或大幅降低不平衡外力，则能起到从本质上避免偏位的作用。
2.3局部气压
当顶管在呈流塑性或流砂性的土层进行时，由于正面挤压力较小，无法限制塌方，所以有发生正面塌方的危险，同时出泥量大幅增加，导致地面沉陷、开裂。管道轴线不同程度的弯曲，导致纠偏根本无法进行，并且还影响降阻的实际效果。为了解决这些实际问题，一般会用到局部气压，其大小须充分考虑实际情况，大多以避免塌方的发生为基准。
2.4触变泥浆减阻
为了减小顶管时管壁受到的阻力，可在管壁的外侧压力灌注触变泥浆，以此形成厚度足够的“套管”，促使顶管的过程在这一套管中完成，进而从根本上减小阻力。
2.5中继接力
长距离顶管过程中，如果只采用以上措施进行降阻的实际效果不佳，则须配套使用中继接力，即在管道中央安装中继环，以分段的形式减小阻力，进而使顶力稳定，满足施工要求。
3、顶管设备及其工作状况
3.1工具管
在顶管施工中，工具管是一个重要设备，在管道前端进行安装，它的外形和管道十分相似，作用在于以下几点：确定方向、纠正偏差、避免塌方、协助出泥等[3]。
3.2顶进设备
顶进设备由以下几部分组成：后座、油缸、导轨与顶铁。反力墙与主油缸中间的是后座，所有油缸都配置了后座，作用在于向后墙传递集中力。油缸是实现顶进的核心动力，通常以对称的形式设置4-6台，行程与顶力均需根据实际情况确定。顶铁的主要作用是弥补油缸行程，它的厚度不得超过油缸形成。导轨在系统中主要起导向作用，接管过程中还能为焊接提供作业平台，并使管道吊放顺利完成。顶进设备布置如图1所示。
3.3出泥设备
被高压水枪冲碎的部分泥浆，从吸泥设备中排出管道外。水力吸泥机的构造较为简单，且性能良好，支持连续运输，有很高的工作效率。为避免发生以往使用的吸泥机当中，泥水和块石同时通过管壁，对管道造成磨损，损失大量的能量等问题，目前应以高压水走弯道为主，以此有效提高扬程与效率。
3.4气压设备
水下顶管施工中用到的工具管部分情况下要用局部气压进行施工，周期相对较长，而且还要进行故障排除，也就是气压应急处理。以上情况对于压缩空气有着不同的实际要求。其中，局部气压应有足够的气量，可以进行波动，而且无需净化。但气压应急处理主要是指在吸泥机无法正常运作的情况下由人工进行作业，不仅要确保压缩空气的气压保持稳定，还要达到一定卫生条件。
4、中继接力
顶管时的阻力主要有以下兩部分：其一，在管道正面产生的阻力；其二，管道周围产生的阻力。以某类工具管为例，其正面产生的阻力在施工时不会产生较大的变化，但顶进的实际长度和周围阻力成正比关系。为实现顶进目标，建议应用中继接力。
首先将整个管道分成多段，然后在相邻的管道中间安装中继环，如图1所示。所有中继环都安装在前后两个管段的中间部分，其中的油缸按照环状进行分布。在油缸开始工作以后，其后方管段变为后座，而前方管段则被向前顶进。按照一定顺序启动中继环，分段开始前进，能有效降低阻力，实现预期目标[4]。
如果整个管段被分为三个分段，则设置2个中继环，则这种情况下的顶进原理为：
（1）中继环不启动，所有管段由千斤顶进行顶进。在这种情况中，管段背部所受顶力必须克服顶进阻力；（2）启动1个中继环，通过开启千斤顶，使两段同时进行顶进。在两个中继环不再顶进以后，主压千斤顶对第三段进行顶进。可见，通过对中继技术的合理应用，管段实际顶进长度将不受后座影响，只要中继环增加，则顶进长度必定延长。因此，在长距离顶管施工中，中继接力是一项重要技术，应对此引起足够重视。
结语：
综上，本文详细阐述了市政给排水工程中长距离顶管技术的应用，包括技术应用过程中的关键问题、技术和设备，以及中继接力新兴技术，为保证市政给排水工程长距离顶管施工质量提供可靠依据。
参考文献：
[1]王彩侠.市政给排水施工中长距离顶管施工技术的应用[J].中国高新技术企业，2017（12）：70-71.
[2]相有鹏.长距离顶管施工技术在市政给排水施工中的应用[J].住宅与房地产，2017（12）：240.
[3]孙琦.长距离顶管施工技术在市政给排水施工中的应用[J].绿色环保建材，2016（02）：81-82.
[4]明永成，胡应文，冯桢.探究长距离顶管施工技术在市政给排水施工中的应用[J].建材与装饰，2016（06）：31-32.
作者简介：
肖绍斌（1972.11--）男，高级工程师，主要从事给排水处理工程、环境工程的设计工作。
