市政工程顶管施工技术浅析

市政工程顶管施工技术浅析

谢敏

广东省水利水电第三工程局有限公司广东东莞523710

摘要：顶管技术是近年来发展的一项用于市政施工的非开挖掘进式顶管技术。它不影响周围环境或者影响较小，而且能够深入地下作业，这是开挖埋管无法比拟的优点。但是顶管技术也有缺点，施工时间较长，工程造价高，技术难度大，不易掌握等。在地下管线的铺设和改造中，非开挖施工技术越来越受到重视，作为非开挖技术中经济性和适用性较为突出的顶管技术发展迅猛，具有广阔的应用前景。

关键词：顶管施工;工艺特点

一、工程概况

盐步污水收集系统(三期)工程西南片区截污管网工程(黄岐段)，本工程造价约5068万元，工程内容包括顶管施工、污水管道、路面破除、修复等。顶管施工段为d800～d1000，开槽施工段管径均为DN300～DN600，总长度约9.2公里。顶管施工技术是本工程的重要组成部分，直接影响工程的效率和质量。

二、顶管施工工艺流程和施工要点

（一）、施工工艺流程

（二）施工要点

1、顶管设备的安装与调试

本工程顶管机械采用泥水平衡式顶管设备。顶管施工质量的好坏与设备的安装精确度有直接的关系。安装前，根据已知的控制点、标高，准确无误的测放进、出洞口的标高和顶管的轴线，并依此测放设备的安装位置，安装完成后对各项设备进行试运转，正常时先顶进机头，然后再次复测标高、轴线，再次试顶，一切正常后方可正式顶进（图2）。

2、顶管机具出洞

（1）为了保证顶管出洞及后续顶进的顺利进行，控制管道外部水土和注入的膨润土泥浆流入顶管工作坑，无法保证施工安全及良好有效的浆套形成。根据我们的经验，在顶管进洞口井壁上预埋钢板，顶管出洞前安装止水胶板，并用外夹钢板夹紧固定。洞口止水装置必须良好。必须做到：

①止水胶圈安装平整牢固，水密性良好。

②止水胶圈安装位置必须与管道在同一轴线。

（2）在工具管进洞时，严格控制其水平偏差不大于5mm，其高程应为设计标高加以抛高数（其数值可根据土质情况、管径大小、工具管自身重量和顶进速度等因素设定），以抵消工具管出坑后的“磕头”而引起的误差。出现“磕头”时应迅速调整，必要时应拉出后重新顶进，但必须抓紧时间迅速完成，以减少对正面土体的扰动。为防止工具管出现“磕头”，可采用以下措施：在工具管后两节管子上预埋钢板，通过螺栓将工具管与其连接起来；在预埋孔处填入良性粘土，使导轨与预留孔底保持水平。

（3）工具头出洞前必须对所有设备进行全面检查，并经过试运转无故障，同时认真核对止水胶板安装位置是否准确，外夹板安装是否牢固，确认无误后方可破除洞口。

（4）出洞时注意止水胶板压入是否均匀，有无翻转、破损等问题，如有将工具头拔出处理好后重新出洞。掘进机出洞时，要严格控制出洞时的顶进偏差。中心偏差不得大于50mm，高低偏差宜抛高5～10mm。若达不到上述要求，也应拉出作第二次出洞。顶进初始阶段的质量对后续管道轴线等有重要的影响。

（5）在顶管结束后，对工作坑、接收坑预留洞的环向间隙使用快硬微膨胀水泥进行封堵，封堵在顶管结束时迅速进行。

（6）管道顶进完成后，利用管节上的注浆孔对管外壁的膨润土泥浆进行置换，待水泥浆从注浆孔流出后确认置换完毕，即封堵注浆孔并清理管道。

3、允许推顶力及中间继设置

（1）允许推顶力

顶管中推顶力不仅受设备的制约，而且受工作井后靠土体稳定的允许反力和管材轴向允许承载力的限制，因此顶管施工中允许推顶力应受诸多因素中的最小允许承载力来决定。

（2）中继间

长距离顶进时，当顶进阻力超过主顶千斤顶的容许总推力或混凝土管节容许的压力或工作坑后靠土体容许反推力，而无法一次达到顶进距离要求时，应采用中继接力顶进技术。它是在顶进管段中间设置中继千斤顶，担负掘进机与中继站之间或两中继站之间的管段顶进。中继千斤顶推进前面管段后，主压千斤顶再推进中继站后面的管道，实行分段逐次顶进。

4、顶进与纠偏

（1）掘进机出洞后顶进的起始阶段，机头的方向主要受导轨安装方向控制，一方面要减慢主顶推进速度；另一方面不断地调整油缸纠偏和机头纠偏。严格控制前5m管道的顶进偏差，其左右及高程偏差均不能超过50mm。在顶进过程中坚持“勤测、勤纠、缓纠”的原则。纠偏角度保持在10′～20′，不大于10。如果产生偏差及时纠正。纠偏逐步进行，坚持“缓纠、慢纠”的原则。

（2）注浆与顶进同步进行，其原则是先注浆，后顶进；随顶进，随注浆；以保证管外围泥浆套的形成，充分发挥减阻和支承作用。在顶进过程中避免长时间的泥浆停注，保证顶进的全部管段形成良好的泥浆套。

（3）顶进过程中根据顶力变化和偏差情况随时调整顶进速度，速度一般控制在35mm/min左右，最大不超过50mm/min。

（4）顶进过程根据顶力计算和实际顶力变化情况及时安放中继环，坚持安放后即使用，以减小后方千斤顶的工作负荷，减小设备磨损。

（5）通风设施的使用根据顶进距离的延伸和管道内空气质量的变化提前安装到位，并根据距离的延伸调整通风机的开启频率，保证管道内有足够的新鲜空气。

（6）管道顶进到离工作井前方内壁50cm卸载，收回油缸和垫铁安装管节，然后继续顶进。

5、管节安装

（1）当一个顶程结束且收回千斤顶和环型垫铁后，即可在工作坑内再下一根管节。

（2）在管节吊入工作井以前，首先在地面上进行质量检查，确认合格后，在管前端口安放楔型橡胶圈，并在橡胶圈表面涂抹硅油，减小管节相接时的摩擦力。

（3）在企口端面安放胶合板衬垫，衬垫采用胶粘在管端面，以防止顶进过程中管端面局部破坏。

（4）下管时工作坑内严禁站人，当管节距导轨小于50cm时，操作人员方可下井准备管道对口。

（5）以上工作完成后再将管节吊放在工作坑内轨道上稳好。使后部管节插口对正前管的承口中心，缓缓顶入，直至两个管节端面密贴衬垫，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，拔出重新插入，确认完好后再布置顶铁进行下一顶程。

6、机具进洞

顶管机头进洞时，在接收坑内预先安置枕垫和滚桶。当顶管机头接近封门时严禁挤压，拆除封门后顶入接收坑。当管节顶进接收坑后施工技术人员应考虑顶进坑和接收坑各留出的管节长度，以：

（1）尽量避免敲拆混凝土管。

（2）方便接口施工。

（3）露出的管段应小于管长的三分之一，以使管节重心继续留在土层中。

掘进机脱离管子时必须采取措施，防止管节接头中橡胶圈的松动。

掘进机头出洞后，采用50t吊车将其吊出接收井，运至下一个工作井进行安装、调试，准备下一段顶进。

7、测量监控

本工程顶管施工主要在道路旁进行施工，控制好地面沉降及确保按设计管道轴线顶进是顶管施工中的核心问题。

（1）前期测量

顶管前，先根据领桩点，利用全站仪准确测放出本工程的平面控制点及临时水准点，将每个工作坑的重心放出并设置管道轴线控制桩和临时水准点、工作坑护桩，以便复核顶管轴线和工作坑位置是否移动。在工作坑施工完成后，顶管顶进开始前，准确测量掘进机中心的轴线和标高偏差，并做好原始记录。在机具内，要安装倾斜仪传感器，操作者可以随时得到机头的水平状态。

（2）顶进测量

①测量仪器固定安放在工作井的后部、千斤顶架子中心，并在工作井内建立临时测量系统。顶管过程中必须按要求测量和控制管道标高及中心偏差，并做好记录。每顶进50cm必须测量一次，要勤测量，多微调，纠偏角度保持在10~20并不得大于10。每节管道顶进结束时，及时测量管道中心的轴线和标高偏差，记录交工程是审核确认；每顶进完成一段顶管工程测量仪器校正一次，每一次交接班时必须校核测量一次。

②测量时采用全站仪，直接测出高程及轴线偏差。通过全站仪在机具后部标尺靶盘上的投影，准确测设机具目前所在位置。在每一顶程开始推进前，我们必须先制定订坡度计划，该计划根据工作坑及接收坑的洞口实际高差进行测放，可对设计坡度线加以调整，以方便施工并最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。

（3）竣工测量

管道顶完后，立即在每节管道上选点，测量其中心位置和管底标高。根据测量结果，绘制竣工曲线，以便进行管道质量评定。管段经过周围房屋建筑或已有管线时，在顶进过程中必须测量周围地面的沉降及管道沉降，并随时调整顶进速度及注浆压力，以确保顶管施工对周围环境的影响降低到规范允许的范围之内。

三、结束语

顶管施工技术对周围环境的影响小，施工效率高，随着城市建设步伐的加快已越来越普及，应用的领域也越来越广泛，同时随着经济的发展，研究的深入，该项技术将得到更大的发展。因此，对于顶管施工技术进行探求解决相关技术问题是必要的且具有重要的实际意义。

参考文献

[1]曹丽花顶管施工技术在市政工程中的应用《山西建筑》.2016年5月.

[2]应波市政道路污水管顶管施工技术《城市建设理论研究:电子版》.2016年6月.