截污管道顶进施工技术探讨

摘要：在穿越公路、铁路、建筑物等城市道路下进行管道铺设的工程中，管道顶进施工技术以其土方开挖和回填工程量少、施工面小、对路面交通组织无影响等特点得到了广泛的应用。本文结合具体工程实践，探讨了截污管道顶进工程中较为关键的施工技术。

关键词：管道； 顶推； 施工

中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号：

前言

近年来，随着城市化发展进程的不断推进，以市政道路下截污管道基础给排水设施为骨架的工程建设项目不断开发，在提高人们生活质量的同时，也推动着城市经济的快速发展。然而，在截污干管工程中，普通施工方法因存在施工面大、土石方开挖范围大以及影响地面交通组织等弊端，在管道施工技术中逐渐走向边缘化、狭窄化。近年来，随着截污管道施工技术的发展，管道顶进施工技术以其土方开挖和回填工程量少、施工面小、对路面交通组织无影响等特点在穿越公路、铁路、建筑物等城市道路下进行管道铺设的工程中得到了广泛的应用。本文笔者结合具体工作实践，探讨了在截污干管工程中应用管道顶进方案的关键施工技术。

一、工程概况

本管道工程为污水截污管线项目，管道全长2500m。工程地下环境和管线布置错综复杂，且部分管道预埋较深，于6～10m之间，部分甚至深埋于10m以上。同时，该截污管线的施工正好于交通组织交汇，从而限制了开挖施工方案的实施。因此，为保证正常的交通组织，减少项目施工对道路、城市景观以及绿化环境造成的破坏，拟选择顶管施工技术。

二、管道顶进施工方案

管道顶进施工的出发点是工作井的开挖，其主要技术方案是将第一节管道从工作井壁预留孔中以机械动力作用将其向土层中顶进，挖出涌入管道内的土，直至第一节管道顶进土层后，在工作井中吊入第二节管道，连接第一节管道之后，继续顶进。依次循环，顶进第三、四、五……节管道。具体施工方案组织图如下：

三、管道顶进关键施工技术

1、工作井的设置

工作井是管道顶进施工的平台，主要是将管道吊入其中，在其平台下进行安装顶进工作。而涌入管道内的土则主要通过工作井提升到地理后将其运走。而工作井设置数量的多少，则主要是根据工程量来决定的。本工程中，共设置双向顶进工作井32座，单向顶进工作井4座。

2、工作井的修建

工作井的修建施工中，加强工作井的支护是保证施工安全和施工质量的关键。本施工项目中，工程地下环境和管线布置错综复杂，且部分管道预埋较深。经综合考虑，采用连续混凝土壁的方法来实现工作井的修建和支护。其主要工艺为：圈梁浇注—上部井身砌筑—对称向下掏挖、砌筑—砼底板、后靠背浇注。施工中保证每节筒壁混凝土每的连续浇筑，严格避免施工中出现间断现象或缝隙现象。

3、基础布置施工

首先，标定管道中心线。根据本工程的实际情况，配置1台高压油泵、1台双作用液压定镐及规格齐全的铁顶。根据中线控制桩将中线引测到坑壁及坑底，对管道中心线位置进行标定。并在管道中心线位置将定镐妥善布置。然后，安装导轨。为保证后期管道顶进位置的准确，导轨安装施工中应严格按照标定的管道中心线位置和坡度进行安装，确保其高度和管道的设计高程一致，其坡度和管道坡度一致。安装后，密切检查导管的稳定性，防止后期顶进工作中发生位移和偏斜。最后，顶进设备的布置。通过本工程设计计算好的顶力，拟采用活塞式双作用液压千金顶。并根据顶管长短的距离，采用并列的形式对千斤顶进行布置。保证顶进抗力和千斤顶的顶进作用力位于同时水平线上，防止顶进过程中产生顶进力偶而造成管道位置的偏移。

4、管道顶进施工

测量放样。高程测量和左右偏差测量是本工程的主要测量放样工作。在高程策测量上，首先将永久性水准在地面上引测至井边。再运用垂直吊钢尺将其引测至井下。最后将水准仪架设于管道内，进行机关内标靶的测量，从而标定机头高程偏差。在左右偏差测量上，主要是将激光经纬仪设置于后座，在符合通视的要求下，通过机头内标靶的观测，即可标定左右偏差。

机头进洞。为避免掘进机机头进洞过程中出现“叩头”现象，可将导轨延伸，并将前3节钢混凝土管与机头做成可调节刚性联接。同时，为防止洞口处出现水土流失及管道沉降现象，应采取注浆技术对机头进出洞口地基进行加固。

入洞顶进。顶进过程中，手掘式工具管与第一节混凝土管妥善连接，用主顶油缸将二者放置于工作井导轨上，将工具管缓慢切入土中，在确保工具管的水平状态与基坑导轨的水平状态一致后，进行推进工作。同时，管道在正常顶进时，严格控制顶进偏差，在推进掘进机至距钢板桩10cm处时将钢板桩拔起，然后将掘进机推进出洞。

管材拼接。本工程在管道连接上采用“F”型钢套环橡胶圈防水联接方式，即先浇注预埋刚套管于管节一端的混凝土上，组成承口管节方式。然后，将管节另一端混凝土做成插口，并将密封圈的凹槽安装于插口上，于二者之间装设软木垫片。最后进行插头安装，插入后完成连接。

管材顶进。注浆工艺主要是要保证注入的浆液能够与管道顶进进程保持统一，从而保证管形成完善的浆套，以减少顶进过程中的顶进阻力，并起到支撑作用，促进顶进施工的顺利进行。本工程中，为确保注入的浆液能够在管道形成浆套，采用无压力脉动的螺杆泵注浆，坚持随顶随注原则，有效保证了完整浆套的形成。主要施工技术如下：

一是保证泥浆质量。膨润土和水是注浆用的主要材料。二者混合后呈凝状物质，呈流动状态。管道顶进过程中，在管外壁和土壤之间注入该材料，能有效减弱管道顶进过程中的摩擦阻力作用，保证顶进工作的顺利进行。二是注浆孔的布置。为确保注入的浆液能够在管道形成浆套，应合理布置注浆孔。本施工项目中，根据工程实际情况，在三个不同位置、三个不同深度（2.5m、3.5m、6.0m）钻孔进行试压浆。注浆后在孔四周钻孔取样进行物理分析。经试验距孔中心0.97m、1.17m、1.13m处土质达到要求，每m孔深压浆量约为0.73m3。经钻孔取样分析，孔间土体达到要求。因此确定浆液扩散半径为1.0m，每m孔深压浆量为0.72m3。三是保证合适的注浆压力。为提高注浆效果，本工程采用无压力脉动的螺杆泵注浆施工技术，可实现连续灌浆，避免了活塞泵过大的瞬时脉动压力。同时，当浆液灌满后，压力逐渐升高，便于控制和保持灌浆压力。且灌浆压力达到设计压力后，可反转卸压。5、管内挖土、出土

管内出土施工中，先清除管内积土，出土范围一般应保持超过管端前200mm的距离，以减少管道顶进时的阻力。在顶管深度较浅及铁路和建筑物下顶进，要注意管内清土，防止管内泥土阻塞造成路面拱起、导轨变形、建筑物和邻近管道损坏的事故发生(其原因是在顶力的作用下，管子顶端部分土壤结构发生变化)。

6、顶进纠偏

在工具管顶头和钢管之间的环圈断面上，均匀装置若干只油缸(单独液压系统)，使工具管成为活络顶头。如发生偏向，控制各油缸的油泵压力发生变化，压力表上便反映出读数差别，告诉监视人员：顶管已偏向。操作人员可根据压力数据确定顶管偏移的方向，启动和关闭部分油缸，使工具管偏向，并使与工具管机械相连接的钢管弯曲变形，从而达到纠偏的目的。

参考文献：

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[2] 张卫军.顶管施工工艺选择分析[J].山西建筑，2005(12):127-128

[3] 市政截污工程中顶管施工探讨[J].建筑安全，2009（7）：49-51

作者简介：刘波，男 （1986-2），籍贯四川 宜宾 南昌大学建筑工程学院，水利水电工程专业