市政工程施工中的顶管技术分析

摘要：为了保证经济性和环保型，当前城市地下管线的铺设采取非开挖管路技术。顶管技术是该项技术中的一项，并且，凭借多项优点在实际中得到了广泛的应用。在市政工程施工中采用顶管技术不仅有利于经济性，而且能带来巨大的社会效益和环境效益，所以，加强对市政工程施工中的顶管技术的研究具有很大的意义。本文对顶管技术的要点进行了详细的分析，希望对相关工作者能有所帮助。

关键词：市政工程；顶管技术；顶出管；膨润土；

1.概述

1.1城市地下管线

城市地下管线是城市基础设施的重要组成部分，具有传递信息、输送能源和排放废物的功能。它是一个复杂的系统工程，在城市现代化与信息化高速发展的背景下发展迅速，并且，当前其作用与功能越来越重要，城市中迫切需要兴建大量的新管线。如果采用传统的开挖施工技术，则不仅经济负担大，而且对社会和环境都具有不利的影响。所以，为了保护城市的道路，我们应该尽量采用非开挖技术。根据相关报道，在新铺设的管线中，我国采用非开挖技术的管路比例比美国要低很多，所以，非开挖管路技术在我国的发展空间还很大，这需要引起我们相关部门的重视。

1.2顶管技术

1.2.1顶管技术的优点

顶管技术并不需要开槽铺设管道，是非开挖施工方法中的一项。它用一种硬制管道在土层下面穿过以形成给排水或者其他作用的设施。该项技术的使用时间较早，优点多，例如：（1）施工精度高；（2）综合成本低：只需要排除地下土层中的土体，使工期缩短、工程量减少；（3）对环境的破环小：能使周围建筑设施保持其功能，不被破坏；（4）可穿越障碍物等。正是凭借这些优点，顶管技术得到了较广泛的应用，当前，它已经被应用在污水管道的铺设、天然气管道、雨水管道、自来水工程等多项民生工程中，消除了以往开挖技术所造成的社会影响和经济影响。

1.2.2顶管技术的缺陷

因为顶管技术常被应用于地下的隐蔽性工程中，隐蔽性工程的复杂程度是难以预料的，所以，顶管技术也就有了复杂性和多边性的特点。并且，顶管技术的安全隐患大，在施工中存在着一定的危险，若是失败了，则会带来巨大的经济损失。但是，我国的顶管技术比其他国家起步晚，至今还没有形成一套完整的理论体系，所以，我们应该加强市政工程施工中的顶管技术的研究。

1.2.3研究顶管技术的意义

我国现在已经有了一个很大的地下管道体系，为了避免与现有管道的冲突，未来管道的埋设深度必然将越来越大，这就更加彰显了顶管施工的优势。并且，当前，人们越来越关注环境保护的问题，所以，也逐渐加大了顶管施工技术的应用范围。加强对顶管技术的研究能够改进和完善顶管技术，提高设管道施工的技术标准和质量标准，提高管道的利用率，减少经济损失，同时能够使工程更加科学、规范，所以，加强对顶管技术的研究具有十分重要的意义。

2.顶管工程的关键技术分析

2.1顶进管的选择

顶进管一般选用的是钢筋砼管，应该依据相应的标准和技术规范来对钢筋砼管进行规格设计、配筋和应力验算。（1）选择顶进管的直径：应该根据工程的性质来确定顶进管的内经，根据载荷来确定顶进管的壁厚，进而确定了钢筋砼管的外径。一般，管的内径要大于500mm。（2）选择顶进管的长度：顶进管的长度能影响过程的可控性和经济性。若使用较长的管，则可以使装管的次数减少，但是，若是偏离了原定路线，则较长的管恢复正确路线比短管要困难的多。并且，长管带来的相应的挖坑、支护、修复等的费用也会相应的增加。一般情况下，管的长短要根据管的外直径来确定，若长径比小于1.10时，则为短管；若长径比等于1.15时，则为标准管；若长径比大于2.10时，则为长管。

2.2顶管施工的前期准备

顶管施工的前期准备包括现场平面的布置和土体的加固。

（1）现场平面的布置：现场平面的布置包括多方面的布置，例如：起重设备、管片堆场、拌浆材料堆场、注水系统等，要在始发工作井内安装发射架、顶管机、反力架等顶进设备，并且，要注意在工作井边侧设置好下井扶梯。

（2）土体的加固：必须要保证安全性，所以在顶管机进出洞处和后靠处都要注重对土体的加固，可以通过设置 高压旋喷桩来达到加固的目的。并且，要在工作井中安装止水装置，这样才能防止泥水流失和所压注的触变泥浆的流失。

2.3顶管施工的工艺

顶管施工是指利用顶进设备将预制构造物顶入路基，从而形成立体交叉通道或者涵洞的施工方法。顶管施工的工艺过程包括：（1）设置工作井和接收井：在确定的管段间设置；（2）推进钢筋混凝土管：在工作井中安装推力设备，利用其将顶管机头推入土中，进而，在机头的导向下，向前推进预制的钢筋混凝土管；（3）铺设管道。

2.3.1顶管井的设计

顶管井可以分为两种，分别为工作井和接收井。顶管井一般采用的是钢筋混凝土结构。并且工作井有单孔井和单排孔井两种结构形式。单孔井的形状为圆形、正方形和矩形等，而单排孔井的结构多为矩形。并且，这些不同形状的顶管井的受力能力不同，其中，圆形最高，矩形最低。

2.3.2顶管的施工工序

顶管的施工工序包括穿墙、顶管出洞、注浆减阻和顶管纠偏。

（1）穿墙：穿墙时应该注意，为了保证阻水、挡土的作用，要在穿墙的管内注入纸筋粘土或者低强度的水泥粘土；为了保证土体的强度和稳定性，要在穿墙管的外侧进行注浆固结。并且要注意对可能出现的问题的预测和分析，并且制定好相应的处理措施。

（2）顶管出洞：这是顶管技术中的关键工序，并且也容易发生事故。在此工序中，为了防止管线的偏斜，要进行工具管的调零；为了避免下跌，要在工具管出洞前预先设定一个初始角；为了弥补下跌，要立即用主顶油缸进行纠偏。

（3）注浆减阻：这是顶管施工中的一个重要技术措施。注浆减租主要的作用是减少地面的沉降、减少顶进阻力。它是通过压管道周围空隙，从而形成一道泥浆的保护套，从而对地层起到支撑作用。注浆工序一般应用于长距离的顶管施工工程中，它先是对机头的尾部压浆，然后在中间适当位置进行跟踪补浆。

（4）顶管纠偏：顶管的纠偏工作是指利用千斤顶组改变机头端面的方向，进而减少机头偏离设计轴线的偏差。若管道偏左，则对千斤顶进行左伸右缩的处理，若管道偏右，则对千斤顶进行右伸左缩的处理。

2.4膨润土在疏松土层中的应用

粘性小的疏松土层极不稳定。此时，添加膨润土就能提高其支承作用。为了使支承作用显著，要注意准确掌握膨润土悬浮液在沙砾中的特性，对于孔隙横断面小的细粒土层，适于采用低流限的悬浮液，反之，孔隙横断面大的粗粒土层需要采用高流限的悬浮液。并且要根据不同的场合来选择不同的压浆方式：有时需要均匀压浆，有时则需要分段压浆。

结语：加强对顶管技术的研究具有十分重要的意义。本文探究了顶出管的选择、顶管施工前期准备、顶管施工工艺、膨润土的使用等施工要点，相关专业人员应该加强对这些方面的研究并且探究新的方面，以保证在市政工程的施工中，顶管技术能够得到更好的应用。

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