浅谈市政顶管技术

摘要：随着经济的发展，城市建设日新月异。本文作者结合多年工作经验对城市建设市政工程中顶管施工技术作了简要分析，仅供参考。

关键字：市政工程；顶管技术；施工；

l顶管施工技术的优点

顶管施工技术又称为非开挖敷设管道技术，是一种地下管道施工方法。与开挖法相比具有如下优点：

(1)不需开挖地面，噪音以及震动都很小，对施工周边的影响很小，减少或避免了地下管线的迁移或维护，是一种能安全有效地保护环境的施工方法。

(2)施工作业面小，工程的施工集中在工作井内进行，降低了工程成本。工程中管道直接从楼下穿出(该楼房基础是桩基础)，避免了房屋的动迁，仅花费了对楼房的同步监测费。

(3)顶管施工时管道上部土层扰动很小，管道的管节间不易产生段槎变形，其管道寿命亦大于开挖法埋管。

(4)不中断交通，减少了临时通道费用和修复费用。

2保证施工顺利进行的基础工作

工程项目的地理位置、规模等是依据该城区规划而确定的，而管道的轴线走向、高程、工作井的位置、顶进设备的选择等必须根据现场具体情况才能合理、可行、科学地确定。现场情况要认真做好以下工作：

2.1了解地貌状况

为了降低工程造价，降低施工难度，应对管道拟走向的地上建筑物、交通情况进行充分的了解，比如建筑物的结构形式、基础情况，以便采取相应的措施。对于部分基础，顶进前可采取保护、加固措施，确保施工过程中不出现安全事故。工作井位置的确定，不仅要考虑对周边建筑物的影响，还要避开公共交通，同时还要兼顾到施工通道的顺畅。

2.2超前探查地下管线

为保证通讯、电力、供水、排水、煤气等其它管线安全运营，要通过召集各管线所属单位进行现场确认，准确了解各管线的走向和高程，以便在设计管道轴线和高程时，尽量避开各公用管线，同时也可降低施工的难度，无法避开时则须采取保护措施或改道。

2.3探明工程地质和水文地质条件

沿管线土层变化频繁，必须了解土层的变化情况，加密勘探点，此外对于要经过回填土地段的，需要提前加固处理，以免引起地表下沉。

3 顶管技术施工应用分析

3.1 顶进管的选择

顶进管一般选用钢筋砼管，如没有腐蚀要求可选用钢管。钢筋砼管的规格设计、配筋和应力验算应遵守有关钢筋砼的标准和技术规程，特别是有关钢筋砼管的标准和技术规程。

3.1.1顶进管直径的选择

顶进管的直径选择是首先根据工程性质、工程需要确定内径，根据顶进管所受荷载确定砼管的配筋及壁厚，进而确定外径。因为顶管工程工作面上需要配备挖土工人，所以一般管内径不小于500mm；

3.12顶进管长度的选择

顶进管的长度对顶管过程的可控性和经济性有很大的影响。在直线推顶的情况下使用长管可以减少装管的次数，取得良好的效果，但随着管长度的增长，如果偏离原定的路线，使之恢复正确路线要比使用短管更加困难。建造顶压坑时顶压坑的长度也要增大，挖坑、支护、回填、修复的费用将相应地增加。

一般情况下，管长度须相对于管径来衡量，当L/D外≤1.10时，为短管；当L/D外=1.15时，为标准管；当IJD外≥2.10时为长管。

3.2 顶管施工的前期准备

3.2.1现场平面布置

平面总体布置包括起重设备、自动控制室、料具间、管片堆场、拌浆棚及拌浆材料堆场、注水系统、弃土坑的布置等。始发工作井内安装发射架、顶管机、前顶铁、主推千斤顶、反力架等顶进设备，工作井边侧设置下井扶梯供施工人员上下；

3.2.2顶管机进、出洞处以及后靠土体加固

为确保顶管机出洞的绝对安全，需对后靠土体及进、出洞区域土体进行高压旋喷桩加固。为防止顶管机进、出预留洞导致泥水流失，并确保在顶进过程中压注的触变泥浆不流失，必须在工作井安装止水装置。

3.3 顶管施工的工艺

顶管施工又称为顶进法施工，是指利用顶进设备将预制成椭圆形或圆形构造物逐渐顶入路基，以构成立体交义通道或涵洞的施工方法。顶管施工需先在确定的管段之间设置工作井和接收井，然后在工作井内安装推力设备将导轨上的顶管机头推入土体，由机头导向，将预制的钢筋混凝土管向前顶进，前端土体通过工作井运出，最后完成管道铺设。

3.3.1 顶管井的设计

顶管井分工作井与接收井两种，顶管井的建造结构有很多种类，一般使用钢筋混凝土结构。工作井的结构形式通常有单孔井和单排孔井。前者形状有圆形、正方形、矩形等，后者则大多为矩形，它们的结构受力性能由高至低依次为圆形一正方形一矩形。

3.3.2 顶管施工工序

①穿墙

打开穿墙闷板将工具管顶出井外，并安装穿墙止水装置，主要技术施工措施如下：

（1）穿墙管内填夯压密实的纸筋粘土或低强度水泥粘土拌和土，以起到临时性阻水挡土作用；

（2）为确保穿墙孔外侧一定范围内土体基本稳定并有足够强度，工作井工具管穿墙前，对穿墙管外侧采取注浆固结措施；

（3）穿墙前对可能出现的问题进行分析并制定相应处理措施；

（4）闷板开启后迅速推进工具管，同时做好穿墙止水，本工程采用止水法兰加压板，中间安入20mm厚的天然优质橡胶止水板环，要求具有较高的拉伸率和耐磨性，借助管道顶进带动安装好的橡胶板形成逆向止水装置，应防止因穿墙管外侧的土体暴露时间过长而产生扰动流变。

②顶管出洞

顶管出洞是顶管作业中一个很值得注意的问题，顶管出洞，即顶管机和第一节管子从工作井中破出洞口封门进入土中。开始正常顶管前的过程，是顶管技术中的关键工序，也是容易发生事故的工序。为防止管线出现偏斜，应采取工具管调零，在工具管下的井壁上加设支撑，若发现下跌立即用主顶油缸进行纠偏，工具管出洞前预先设定一个初始角弥补下跌等措施。

③注浆减阻

在顶管施工中还有一个重要的技术措施就是通过压注触变泥浆填充管道周围的空隙，形成一道泥浆保护套，起到支撑地层，减少地面沉降，减少顶进阻力的作用。在施工中，首先对顶管机头尾部压浆，并要与顶进工作同步，然后在中续间和混凝土管道的适当位置进行跟踪补浆，以补充在顶进中的泥浆损失。注浆工序一般多应用于长距离顶管施工中。

④顶管纠偏

纠偏是指机头偏离设计轴线后，利用设置在后部的纠偏千斤顶组，改变机头端面的方向，减少偏差，使管道沿设计轴线顶迸。顶进纠偏是采用调整4台纠偏千斤顶组方法，进行纠偏操作，若管道偏左则千斤顶采用左伸右缩，反之亦然。

4 结语

地下管网是城市基础设施的重要组成部分，日夜肩负着传送信息和能量的重要任务。为城市处理污水的系统、自来水、煤气、电力和通讯设施等等都属于地下管网之内，要对上述市政设施进行改建、新建、扩建，需要工程技术人员进行安全的管道安装。顶管设计在市政工程中，特别是深覆土大管径的管道工程和交通繁忙的城市主干道改造工程设计中显得尤为重要。在特定工程条件下，相对与开槽埋管更具优越性。时代要前进，城市要发展。市政设施配套完善，地下各种管道建设将会大量增加，顶管设计和施工也会增多。管径加大，长度加长，有直有曲，种类繁多，这将是今后大城市顶管施工的发展趋势。因此，我们要重视这个良机，进一步地完善和提高我们的顶管设计和施工技术，使之综合施工技术达到国际水平。