关于如何做好顶管施工管线控制措施的探讨

【摘要】在地下管道工程中，顶管施工常需要穿越各种管线，有些管线密集、条件复杂，对管线变形控制严格，施工风险较高。本文结合工程实例，探讨实际施工操作的重要性，并对相关施工技术细节作概述，为类似工程提供参考。

【关键词】顶管施工；管线；措施；变形控制

一、前言

以设备构成、施工工艺及速度上的优势，顶管施工广泛用于小直径的隧道施工，但是由于掘进机的顶进会引起土体扰动，若施工操作不当，对土体变形控制监测不到位，造成被穿越管道断裂，产生较大事故或对周围居民生活造成不便。保证地下工程的优质安全施工及其对周围现有建筑、管线影响的有效控制，对建设单位也有重要意义。本文从工程实例入手，概述相关施工过程控制措施，对类似的施工提供经验借鉴。

二、工程概况

工程位于北京市海淀区北三环中路，为北京有色金属研究总院A#住宅楼等32项工程内部污水管道接入市政干线工程，顶管深度在-4.4米，长度27.6m，内衬PE管SN8D=300mm，顶进双插口钢筋混凝土管D=800mm，检查井06MS201-4-14。土质为回填杂土和粉质粘土，地层-4.0米内无地下水，故本工程不考虚地下降水措施。

本工程污水管接入现况D=400mm市政干线，由于流水面较高，顶管接入空间较小，施工时难度较大，接入时一定要做好导流、封堵，确保作业人员有限空间作业的安全。各种地下物复杂，需穿越四根给水管，最大直径D1200，两根污水管D300，一根燃气管D500和一根电缆隧道800*1200，所以施工时必须对现况管线进行保护。

三、 施工工艺

3.1工艺流程

工作井施工顶进设备安装调试吊装混凝土管到导轨上连接好工具管装顶铁开启油泵顶进出土管道贯通拆工具管检查井施工。

3.2施工放线

根据设计管径（断面尺寸）、坐标、土质情况和实际开挖深度确定开挖坡度，画开挖管线的上口轮廓线。下管就位后，管道前后高程无误后方可进行顶管作业。首节管顶进施工中，每顶进30cm应对管道的轴线、管内底两端的高程进行复测一次，保证管道轴线位及高程符合设计要求。

3.3工作坑开挖

开挖前，在其四周进行探坑，本工程工作坑为钢木结构支护，竖井净空为5×6m。需管道流水面下返0.2米，故竖井深为4.6米。

3.4搭设平台

用斜铁调整导轨高程，导轨安装中的偏差为1.0mm，采用道钉固定在枕木上。导轨深入工作坑壁50cm，两导轨顺直、等高，其纵坡与管道设计坡度一致，在使用中经常检查校核防止导轨产生位移。

顶管坑内两导轨净距计算：

A=2[（D1-h+e）（h-e）]=2[（960-140+20）×（140-20）]=635mm

其中：A-两导轨内距，D1-管外径，D800钢筋混凝土管外径取960mm，h-导轨高，使用43kg/m导向轨，导向轨高140mm，e-管外底距枕木面的距离，取20mm

顶管的顶力计算：

根据设计图纸管线，最大顶进距离为27.6m。按经验公式P=np0

P=12.6T/m×27.6m×3=1043.28KN

根据以上计算最大顶力为105T，施工时用200T液压千斤顶1台。顶管后背采用300mm厚C25现浇混凝土墙，墙体配筋为双排双向φ16@200，在混凝土墙面前竖放立铁，立铁前放置20mm厚的钢板。

3.5顶进设备安装

安装前应对液压缸、高压油泵、液压管路控制系统进行检查，顶铁应放置在工作坑内顶进方向的两侧，顶面与轴线垂直，安装后的顶铁轴线应与管道轴线平行、对称，顶进设备安装后应试车运行。

3.6管道顶进

顶管采用D800mm钢筋混凝土Ⅲ级管，采用钢承口管，管节接口内侧的间隙采用聚硫密封膏。顶进前检查首节管在轨道上的中心线、坡度、高程符合规范规定。首节管空顶就位后，拆除洞口封门。封门拆除后，初始顶进5～10cm范围内，增加测量密度，首节管允许偏差为：轴线位置3mm；高程0～+3mm。顶管结束后，管节接口的内侧间隙采用聚硫密封膏密封，填塞物要抹平，不得凸入管节。

由于本工程顶管穿越的障碍物为路面，所以在顶管作业中必须严格遵守"先顶后挖"的原则，严禁超挖。人工掏土必须先上部后下部，挖土坡度不得大于60？，以防止塌方事故。管前掏土距离30cm/镐，管顶超挖不超过1cm，管下部135°范围内严禁超挖。

3.7顶进高程测量及纠偏

首先在顶管工作坑内设置两个稳固的临时水准点，每次高程测量都要进行闭合检验。在第一节管入土时，高程测量间隔为30cm/次。特别注意第一管节的末端高程的测量，以掌握首节管坡度。在以后的正常顶进中，测量间隔放大至50cm/次。对中心偏差采用经纬仪定位。在顶管的前端及最后端管内顶部标注顶进中心轴标尺。随着顶进，误差校正逐步进行，测量密度增加到10cm～20cm/次。

3.8顶管进、出洞

进洞：安装洞口止水圈，在止水圈外增加1道橡胶板，首节管进入洞口后，橡胶圈束在管子上，将洞口内外隔开，起到止水密封作用。在管道入洞口的位置放置一道厚300mm加强格栅，内径比混凝土管外径大100mm，保证洞口安全稳定。在顶管进洞过程中设专业测量人员进行竖井墙面变形监测，每顶进一镐测量一次，直至首节管全部入洞。

出洞：管道快顶进至接收井预留洞口时，应放慢推进速度，同时开始从接收井内破除锚喷砼墙，减少前方阻力。出洞时竖井内严禁有人。

3.7注浆

管子顶进10m后开始进行注浆，随顶随注浆以保证泥浆套环的连续性达到减阻目的。灌浆压力，刚开始不大于0.1Mpa，然后逐渐加压，由小到大进行，调整至0.2～0.3Mpa但不能超过0.4Mpa；工程实际考虑长距离顶进过程容易堵塞注浆孔，于管材插口部位位于钢套环下面布置，预留孔内预埋φ32带内丝钢管。

3.8水泥压浆

管道顶进施工完成后，使用高压注浆泵向管外注入水泥、粉煤灰浆液灌顶管超挖空隙，最大限度地消除因顶管施工造成的现况地面沉降，有效地补偿管外壁空隙部分，达到顶进管子外侧土体结构密实度。补浆时由后向前交错压入水泥、粉煤灰浆液，注浆压力控制在0.2～0.3Mpa为宜，直到下一注浆孔流出水泥浆为止。第一次压注水泥浆后，停置24h，待一次注浆初凝后，疏通注浆管，进行第二次压注补浆。

四、 监测点布设

本工程监测重点为道路沉降监测，综合考虑道路和管线沉降变形情况，布设3个监测断面，新建管线中线位置布设1个测点，中线两侧5米范围内分别布设2个测点，共计15个测点。

五、结束语

根据工程实例，顶管管段初顶进和管段出洞时，因管道接口缝隙和管段口部会带走部分土，可能造成土体缺失，引发局部沉降，降低顶管施工的安全系数。为保证顶管的顺利施工，提前做好施工管段危险点预测防控很重要。

1） 合理控制挖掘机的各项参数，做到平稳掘进减少纠偏，及时注浆，尽可能保证同步压注触变泥浆填充空隙均匀。

2） 合理布置各种监测点，委托第三方监测单位对地面沉降进行全程跟测，实时动态控制确保沉降量在规定范围内，降低危险点风险性。

3） 施工完毕后及时监测，根据地面及管线沉降量合理安排二次注浆，保证沉降量满足变形要求。