顶管施工障碍物处理技术综述

顶管施工障碍物处理技术综述

张金利

中国电建市政建设集团有限公司天津300384

摘要：顶管施工技术是我国地下管道施工中的重要技术之一，在地下管道建设中占据不容忽视的地位，其施工作业质量直接影响到地下管线的使用和维护质量。为此，本文将针对顶管施工障碍物处理技术进行分析与探讨。

关键词：顶管施工；障碍物；处理技术

前言：

顶管施工障碍物处理技术是借助液压千斤顶所拥有的顶进力，对作业场所实施顶进施工，这种方法对地表环境影响相对比较小，施工时间短，施工精确度高，且综合成本相对比较低，在当代给排水工程、电力工程、通信工程、油气工程中被广泛应用。

一、顶管施工障碍物处理技术的相关作业原理

顶管施工将顶管机顶入地下土层，利用顶管机对前方土体实施开挖处理，随着顶管机的不断深入，以此将管节顶进所开挖的土槽中，直到管节与接收井连接到一起后停止管节的顶入工作，具体操作如图1所示。顶管施工对地表环境影响相对比较小施工时间短，施工精确度高，且综合成本相对比较低，被广泛运用到地下人行通道、给排水管道、电力管道、城市综合管廊等工程建设活动中。因地表环境具有较高的复杂性、物探技术能力相对比较有限、整个施工过程受诸多不确定因素的影响，顶管施工过程会遇到各种障碍物。通常情况下，地下施工障碍物根据清除情况，可将其分为两种类型，即可清除型障碍物、不可清除型障碍物。其一，可清除型障碍物，主要是指建筑垃圾、钢筋混凝土块、抛石等；其二，不可清除型障碍物，主要是指各类地下管线、重要建筑物桩基等。无论是何种障碍物均会对顶管施工作业带来负面影响增加施工难度，严重者会引发安全问题。为此，在顶管施工过程中如何对障碍物进行处理，成为顶管施工作业中的重要问题。

现如今，顶管施工障碍物处理技术主要有两种形式：即障碍物清除技术、障碍物避让技术。其一，障碍物清除技术。该技术又被细分为障碍物地面处理技术、障碍物地下处理技术。其中，障碍物地面处理技术主要涉及钻孔清除技术、竖井开挖技术等；障碍物地下处理技术主要涉及顶管回退技术、开舱清除技术、顶进对接清除技术、慢速磨顶技术、套管技术、钻爆清除技术等。其二，障碍物避让技术。该技术是利用曲线顶管技术，通过改变顶管轨迹达到避让障碍物的目的。从顶管施工障碍物处理技术的应用情况来看，障碍物清除技术要比障碍物避让技术复杂的多，且障碍物清除技术对施工技术水平要求更高，应用率更高。

二、障碍物地面处理技术

（一）障碍物钻孔清除技术

钻孔清除技术是将钻探技术为基础，从地面开始实施钻探处理，直至钻探到障碍物所处的位置，然后根据障碍物的实际情况选用与之相适宜的处理方案对策，例如冲击清除障碍法、回转钻进清除障碍法。

其一，冲击清除障碍法。该方法是借助钻孔钻冲击成孔原理，将末端冲击锤所拥有的冲击力对目标障碍物实施冲击处理，将障碍物冲出顶进区域。拔除钻杆后需要立即对孔洞实施回填处理，防止注浆过程浆液从孔洞内冒出，导致地表出现下沉现象，对地面环境造成负面影响。

其二，回转钻进清除障碍法。该方法是利用回转转进装置在障碍物的上方，对障碍物实施清除处理，具体情况如图2所示。该方法所选用的钻具通常为硬质合金钻头，这种钻具具有较强的切削能力，能够对体积相对比较小且容易破除的障碍物进行直接回转破损处理。若遇到障碍物上方作业空间较小的情况，需要运用潜孔钻机对其实施钻进处理，并对其实施孔内回填处理与封闭孔洞处理。

（二）竖井开挖技术

竖井开挖技术是通过开挖方法将顶管施工中所遇到的障碍物直接取出来。在竖井开挖过程受地下水位和覆土埋深的影响。其一，障碍物埋藏较深，需要先开挖先导井工作，然后对其实施扩挖处理，根据覆土埋深情况，选用不同的竖井开挖工艺。若覆土浅，障碍物埋藏深度在5米以内，周边没有任何的建筑物，且施工点地质条件极佳，可选用大开挖方法；若覆土较浅，障碍物埋藏深度在10米以内，周围有建筑物，但拥有良好的地质条件，地下水位相对比较低，具备打桩条件，可先用密打钢板桩，然后再实施开挖工作；若覆土较深，障碍物埋藏深度在15米以内，施工范围有限，周边有建筑度，土质属于原状土，且地下水位相对比较高，可运用树根桩维护办法，做好注浆隔水帷幕处理。

二、障碍物地下处理技术

（一）套管技术

套管技术是将管径不同的顶管机或者是钢套管顶入遇障顶管机的外围或者是内部，再对其实施障碍物清除处理。因此，可将套管技术分为两种形式，一种是正向套管技术，另一种是反向套管技术。其中，正向套管技术在运用过程，需要在施工前对顶管机的前土体实施注浆加固处理，将套管顶入到距离顶管机开挖面1米左右的位置，将已有管道逐步拔出，通过人工力量将顶管机前方的障碍物清除干净，然后在钢套管内实施轨道铺设处理，重新对套管实施顶进施工，当顶管顶进工作完成后需要对混凝土管道与钢管之间的空隙实施注沙灌浆处理，以此达到加固土体的目的。在整个施工过程，值得注意的是，实施注浆处理或者是降水处理时，需要根据土质的流塑性与渗水情况，避免洞口止水圈拆卸过程中井壁周围发生水土流失现象。

（二）顶管回退技术

顶管回退技术与正向套管技术之间既有诸多相似之处，其本质差异表现在以下两个方面：其一，顶管回退技术不需要对外套管实施顶入处理；其二，顶管回退过程需要借助顶管机头不断对开挖面实施填充处理，将浓泥等材料填充到已开挖的空间上，确保土体具有良好的稳定性。该技术能将可清除与不可清除的障碍物全部清理干净，但是操作步骤相对比较复杂，对地表影响相对大，在顶管施工障碍物处理中应用相对较少。

（三）开舱清除技术

开舱清除技术是已开挖面稳定环境为基础，对其实施人工处理、机械处理或者是爆破处理。开挖面稳定、地质条件良好的作业环境，通过专业人员的检查确认后，将清障孔直接打开，对其实施障碍物清除处理。若开挖面土体稳定，通常运用气压平衡阀对其实施处理，借助气压舱维持压力与水土压力值之间的平衡。对作业面实施土压平衡顶进处理或者是泥水平衡处理时，需要增加顶管机内的气压舱。

对渗透系数相对比较高，容易发生漏气现象的地层，需要实施加固处理。利用高压旋喷帷幕办法与双液注浆办法对地层实施止水处理，以此达到加固地层的作用，但是实际应用过程中需要提前对障碍物上方的地层实施旋喷桩加固处理，对桩间实施双液注浆处理，当地层稳定后，方可对其实施带压开舱工作，通过人工手段将地层下方的障碍物全部清除；利用液氮或者是盐水对地层实施冷冻加固处理，与上种方法处理流程具有诸多相似之处，仅需要在最后需要对拔管实施冷冻处理。

开舱清除技术对施工作业环境影响相对比较小，且施工成本相对比较低，能够对各种障碍物实施清除处理，但是在应用过程遇到地下水位高的现象时，需要提前对其实施降低水位处理。另外，技术人员在运用开舱清除技术时，需要保证作业条件允许人工进舱。

总结：

综上所述，顶管施工障碍物处理技术是市政工程道路施工、管道施工的重要内容，在现代化城市建设中占据不容忽视的地位，本文仅简要的对几种障碍物处理技术进行简要分析，从中我们能够发现不同的处理技术拥有不同的应用优势，顶管施工人员对障碍物实施清除处理时，需要根据施工地障碍物的实际情况，选择与之相适宜的障碍物清除技术，保证顶管施工障碍物处理技术具有较强的可行性，有效提升顶管施工障碍物处理的作业质量。

参考文献：

[1]邢荧平,张仲全,孙明号.石柱龙河综合治理工程顶管施工技术[J].安徽建筑,2018,24(04):110-111+115.

[2]石敏魁.市政污水管道曲线顶管施工工艺设计及研究[J].四川建材,2018,44(06):150-151.

[3]薛强雄.市政道路顶管遇地下韧性障碍物处理施工难点分析[J].建材与装饰,2016(09):215-216.