市政污水顶管工程施工技术

【摘 要】 顶管技术是一项用于市政施工的非开挖掘进式管道铺设施工技术。优点在于不影响周围环境或者影响较小，施工场地小，噪音小。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，工程造价高等。本文将主要阐述市政道路污水管顶管的施工技术，希望可以给相关作业人员一些借鉴。

【关键词】市政排污 顶管测量施工技术

中图分类号：TU74 文献标识码： A

一．引言

顶管施工最突出的特点就是适应性问题。针对不同的地质情况、施工条件和设计要求，选用与之适应的顶管施工方式，如何正确地选择顶管机和配套辅助设备，对于顶管施工来说将是非常关键的 。

顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。

二．工程实例。

1.工程概况。

某地外环路，路段I

2. 施工方案。

顶管全长535．5m，检查井按30m或40m两种间距设置，管材采用抗渗等级为S6的C50II级加强离心式预应力钢筋混凝土管，F型柔性接口。顶管施工，选择管道的相应检查井位置设置2个工作井和3个接收井进行顶进，工作井作管道顶进用，接收井为顶管出洞回收工具头用。顶管最大单元长度140m。管道顶进完后，再施作污水检查井。

3.工作经设计、施工。

工作井上设活动式工作台，台上设起重架，用于起吊管井。

（1）. 工作井井底长、宽尺寸可按式（1）、式（2）确定。W=D+（2．4～3．2）（1）式中为工作井底宽度，m；D为被顶进管外径，m；L=Ll+L2+L3+L4+L5（2）式中为工作井底长，m；L为管节顶进后，尾端压在导轨上的最小长度，混凝土管一般留0．3m；L2为每节管长度，m；L3为出土工作间隙，一般为1．0～1，5m；L4为千斤顶长度，m；L5为后背墙厚度，m；

本工程工作井长宽为7m×4m，工作井护壁为厚0．4m C30钢筋混凝土，底板为厚0．5m钢筋混凝土

（2）. 水泥搅拌桩施工。为保证施工时不塌方和减少地下水的流入，在工作坑外侧设置了水泥搅拌桩止水帷幕。桩径D=0．50m，相互搭接0．15m，水泥掺入量19％，水泥用量70kg/m，水灰比为0．45～0．50，用P．032．5普通硅酸盐水泥。采用“四搅四喷”施工工艺。

（3）. 工作井开挖。采用人工垂直开挖，每开挖1m即护壁1m，井底施打木桩进行加固，及时对井底进行封闭。

4.顶管参数及设备安装。

顶管工程力学参数确定顶管推力就是顶管过程中管道受到的阻力，包括工具管切土正压力、管壁摩阻力。

（1）. 工具管切土正压力。

F1=S1×K1=πr2×K1=π×0.482×50=36.2t（式中F1为顶管正阻力，t；S1为顶管正面积，m2；K1为顶管正阻力系数，t/m2。） ，工具管切土正压力与土层密实度、土层含水量、工具管切土状况有关，根据有关统计资料，软土层一般为20～30t/m2，硬土层一般为30～60t/m2，本工程顶管经过地层为亚粘土和砂质亚粘土，K1。取50t/m2

（2）. 管壁摩擦阻力。

F2=S2×K2=πDL×K2=π×0.96×140×0.9=380t（ 式中F2为顶管侧摩擦力，t；S2为顶管侧面积，m2；K2为顶管侧阻力系数，t/m2。） 管壁摩擦阻力一般在0．5～1．2t/m2之间，本工程采用触变泥浆减阻，管壁摩擦阻力取0．9t/m2，顶进长度按140m计。

（3）. 顶管总阻力。

F=F1+F2≈420t 考虑地下工程的复杂性及不可预见因素，顶管设备取1．4倍能力储备，设备顶进能力应为600t。

（4）千斤顶安装。本工程采用3台200t的千斤顶。千斤顶固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，要求其合力的作用点与管壁反作用力作用点在同一轴线上，防止产生顶进偏差。根据施工经验，千斤顶的着力点作用在管节垂直直径的1/4～1/5为宜。

（5）. 顶铁的安装。顶铁是顶进管道时，千斤顶与管道端部之间临时设置的传力构件。其作用是将一组千斤顶的合力，通过顶铁均匀地分布在管端，并起调节千斤顶与管端之间距离的作用。顶铁可分为环形顶铁和u形顶铁两种。安装顶铁时，顶铁与导轨之间、顶铁与顶铁之间的接触面，要擦拭干净，防止接触不良，相互滑动。安装后，要使千斤顶轴线、顶铁轴线和管道的轴线相互平行。顶铁轴线必须与管道中心的垂线对称，避免顶力产生偏心，导致“崩铁”。顶铁拼装后要进行锁定。（3）顶铁与管口之间垫缓冲材料联接（胶合板），使顶力均匀地分布在管端。

三. 顶进施工以及相关措施。

顶进过程中的管道轴线和高程的测量控制:在顶管施工中,激光束的投射通过机器中开口(激光窗)以及其他辅助设备到装在掘进机前部的目标靶上。由于激光发射器定期拆卸校对,重新按照定位销装上下来可能会有少许位移,在施工过程中需要定期调整激光束的方向。

1. 正常顶进施工。顶进管道前，进行全部设备检查与试运转。护壁上的管孔凿好后将工具管立即顶人土层。每顶进30cm，测量不少于一次，管道进入土层正常顶进时，每顶进100cm，测量不少于一次。工具管开始顶进5～10m的范围内，允许偏差为：轴线3mm，高程0～+3mm。否则要采取措施纠偏。顶进时遵循“边压触变泥浆边顶进，不压浆不顶进”的原则，新开顶时需对整个管路进行补浆。

2. 测量与纠偏。测量仪器采用全站仪和激光水准仪。测量频率。顶进第一节管节时为20～50厘米/次，正常顶进时为1米/次，校正顶进时为每顶进半节管测量一次。中心线测量。在工作井边的两方向桩上挂铅锤至工作井底部，在工作井内用激光水准仪照准两铅锤，读管前端的中心尺刻度，若与中心尺的中心刻度相重合，说明其方向准确，否则其差值即为偏差值。高程测量。在工作井内引设水准点，在停止顶进时，将激光水准仪支放在顶铁上，测量前端管底高程。纠偏。工具头前方有纠偏节，纠偏节中安装有纠偏千斤顶，顶进过程中，当工具头的方向偏差超过5mm，即应纠偏，调整纠偏千斤顶，实现顶进方向的控制。

3. 顶管节接头及防水措施。混凝土管采用F型橡胶密封圈柔性接口，氯丁橡胶楔形胶圈，由制管厂配套供应，接头内设止水钢环。当管节正常顶进安成后，管节之间都能达到良好的密封状态。

4. 穿墙顶进。顶管出洞口对顶管来说是非常重要的环节，为了顺利顶进，在接收井四周仍然采取了深层水泥搅拌对穿墙管前方2m范围内的土体进行加固，起到挡土、阻水的作用。

5. 作业面通风。选用大型风扇作鼓风式通风。

四．结束语

因此，随着我国经济的不断的快速发展，城镇规模的不断扩大，特别是临近大中城市的县镇，发展势头迅猛，目前世界上的顶管技术已经发展到了十分成熟的阶段，各种各样的顶管方式方法出现。但是，万变不离其宗， 顶管施工技术的原理都是一样的。一般都是垂直地面做工作井，然后用高压液压千斤顶，将水泥或者钢制管道涂抹介质顶入地下，各种技术的差别就在于运输管道内挖掘出来的泥土，石头等渣子的方法，有人工的，有水抽式的，先进的还有遥控的。在今后的发展中我们应更科学的对施工范围及地下管线进行详细的勘测，保证工程的圆满。

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