顶管施工技术特点浅析

顶管施工技术特点浅析

陈正东

陈正东

浙江省隧道工程公司杭州市310000

摘要：随着我国城市建设水平的不断提高，对于市政施工与居民生活和谐性的要求也在逐年提升，在这样的时代背景下，采用非开挖铺设技术就成为了市政施工单位的必然选择。而顶管施工就是解决该问题的重要工艺之一，文章在简单介绍市政工程中顶管施工概况以及适用范围与所具备优势的基础上，对如何控制顶管施工质量进行了分析与讨论。

关键词：市政工程；顶管施工；质量控制；工作井；后背墙；减阻泥浆

1工程概况

永康市丽州南路，道路红线宽110米，为机非分流城市快速路。污水管位于道路右侧，钢筋混凝土圆管，接口形式为平口，管径为Φ1200，平均埋设深度3.2-5.8米之间，顶管分2段，第1段从14#井开始穿越溪心路与15#井相链接，长度84米；第2段从27号井开始穿越长虹路与28#井相链接，长度68米。该工程总管全长152m，设2座顶管沉井、2座工作坑。

2市政工程中顶管施工技术要点概括

2.1顶进管的选择

顶管施工技术作为多力学、多学科知识集合下的产物，其技术复杂性不言而喻，而在顶进管的选择过程中，无论是顶进管的材质、直径还是长度都有一定的要求。目前，对于顶进管的材质，施工中大多数时候是选择钢筋砼管，在对腐蚀性没有做过多要求的情况下，也可以选择钢管。顶进管直径的确定，首先是根据该工程的需求确定顶进管的内径，然后再根据实际作业中的负荷确定其外径，一般情况下，由于要考虑到地面挖土工人的作力，顶进管内径不应小于500mm。长管能够降低装管次数，从而降级成本，但同时过长的管道在顶进过程中更容易偏离预定的路线，所以，长度的选择也是重要的考量之一。

2.2顶管井的设计

顶管井有工作井和接收井两种之分，一般采用钢筋混凝土的建造结构。顶管井的形状根据其结构形式的不同而不同，一般而言，单孔井常为圆形、正方形、矩形等，而单排孔井基本上都为矩形。顶管井的形状决定着顶管井的受力能力，一般圆形高于正方形、正方形高于矩形，为了改善顶管井的受力性能，也可以采用在顶管井内设置内支撑的方法。

2.3顶管施工前期所需工作

为了确保顶管施工的顺利进行，在施工前期，需要预先做一些准备工作。比如施工设备与物品的准备、顶进管进出洞的加固工作等。一般地，起重设备、自动控制室、材料室、管片及拌浆材料堆场、拌浆棚、注水系统、弃土坑等需要预先布置好，除此之外，一系列顶进设备，如发射机、顶管机、前顶铁、主推千斤顶、反力架等也需要事先安装好。

2.4顶管施工工艺

顶管施工工艺又称之为顶进法施工工艺，具体是是指按照预先的工程设计，通过一系列顶进设备，将工程构造物顶送到预先设定好的位置的操作。为了完成给排水管道的铺设，前期需先做好工作井和接收井的设置，并在工作井内设置好推力设备，在顶进过程中，由机头作为导向，将预先制定好的钢筋混凝土向前推送，同时顶出前端土体。

3市政工程中顶管施工质量控制措施分析

3.1顶管施工中工作井的质量控制措施

在顶管施工过程中，工作井的深度一般>5m，是施工人员的主要工作场地。一般来说，工作井大约要进行约一个月的持续施工，所以其施工质量直接影响着施工进度、环境以及工作人员的人身安全。所以，工作井的砌体圆曲度应做到均匀、统一，使砖砌体始终保持环向受压状态，使砌体材料的抗压强度得到最大程度的发挥。

沉井的构建完成后，即可在其内部进行顶管操作。在顶管施工中，沉井主要具备以下优势：占地面积小、隔水性能优异、为顶管施工提供后背支撑力、为顶管与焊接施工提供更加安全的操作空间。由于不需要配置支护结构，因此挖土量较少，对周围建筑物不会造成不良影响。所以，在深埋时，宜采用沉井法完成各项施工操作。

3.2后背墙的质量控制

由于后背墙枕木需要与土壁进行直接接触，所以只有确保接触面的严密、平整，才能使后背墙的外侧土体在管道的顶进过程中均匀受压变形。在土体不平时，应先进行相应的处理再进行顶进操作，以免导致局部土体的受力破坏问题。

若施工过程中存在着后背墙外侧土体含水量较高的问题，就容易在撤力时发生土体回弹，并最终造成土体液化，使后背墙土体的承载力丧失，顶管也会因此而无法继续顶进。为了解决这一问题，工作人员应基于土体类型，针对性地选择降低含水量的方法。若后背墙外侧土体发生局部塌方，应采用先清理土方，再填充袋装碎石的方法加以处理。

3.3轴线、标高的控制与纠偏

轴线、标高在顶管施工中是非常重要的两项指标，其准确程度直接决定着管道是否能够最终投入使用。在顶进管道前，工作人员应以设计图纸与交桩记录为依据，将水准点引测至工作坑的下部井壁、将管道轴线方向引测至工作井的下部前后井壁，并对二者进行标识。随后，以基准点为依据展开复核，以此作为标高与顶管方向控制基准点。在安装导轨时，工作人员应确保坡降标高符合设计标准的要求，以便对顶进管道的轴线与标高进行更高水平的控制。若条件允许，测量仪器应尽量选择激光经纬仪和水准仪，做到每顶进一次，测量一次轴线与标高。

如果在管道的顶进过程中出现偏差，则可通过以下纠偏方法加以处理：1.挖土；于一侧进行适当超挖，另一侧进行适当少挖或不挖，让第一节管道的调向逐步返回到合理状态。该方法主要适用于轴线偏差10～30mm的情况。2.顶木；将一根圆木或方木的一端顶在管道偏向设计一侧的内关壁，另一端顶在管前土体，这样一来，管道就可以在顶木斜支所产生的分力作用下重新回到设计要求的位置。该方法主要适用于轴线偏差>30mm的情况。3.千斤顶；该方法主要与挖土纠偏法配合使用，即在超挖一侧的管端壁设置5～10t千斤顶一个，使第一节管道在顶进过程中能够逐步恢复到设计要求的位置。需要注意的是，纠偏应循序渐进，切忌一次性大幅纠偏，以免导致引起反向偏差问题。

4、结语

顶管施工工艺主要具备以下优势：1.不会造成地面建筑物的拆迁或重复建设，沿线地下管线也不必因此转移或加设防护措施，极大地减少了前期工作量，使项目投资大幅降低。2.施工需要开挖的部分仅有工作坑，因而占地面积小，土方开挖量少，对城市交通的影响微乎其微。3.作业的机械化程度较高，既节约了人力成本，又提高了施工效率。4.施工过程中的地面沉降量将得到更加有效的控制，对周围建筑物与环境的保护作用明显。5.顶进过程中，只需进行管道断面土方的挖掘，与开槽明挖相比，土方挖掘量极低。6.噪音、粉尘等建设公害产生量较少，有利于文明施工程度的提高。

总的来说，顶管施工不仅有利于文明施工的实现，也可以创造巨大的社会和经济效益，是一种安全、经济、有效的施工方法。相信随着国内对顶管施工应用范围的不断扩大，其技术与工艺将会得到进一步的补充和完善。

参考文献：

[1]王小超.市政道路污水管顶管施工[J].铁道建设，2012，（2）：40-45.

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[4]田路，王静静.浅谈市政工程顶管施工[J].科技致富导向，2012，（17）：225、243.