浅谈钢管顶管土钉质量控制要点

【摘要】：水平钢管土钉，是无放坡开挖即垂直开挖，将土体形成整体，加强土体稳定，通过施工工艺介绍，及控制点的掌握，了解钢管土钉技术。

【关键词】：导轨 后背 钢檩梁

中图分类号：TU511.3+7文献标识码： A 文章编号：

土钉施工起源于70年代，发展于80年代。该项技术近年主要用于非软土地基坑支护工程。土钉施工一般使用顶管，分为水平顶管和垂直顶管。顶管技术据考古发现最早用于罗马时代，那是利用巨木原理，将一根木制的管道从侧面顶进一条罗马的供水渠道，并非法窃取水资源。而有记录可查的是美国1896—1900美国太平洋铁路公司已开始使用该技术，我国第一例顶管工程是1954年在北京使用。经过几十年的发展，该技术在我国已广泛使用。结合工程实践，探讨土钉顶管施工质量控制要点：

1、 工程概况及土钉墙的设计要求

该工程位于南京市江宁区。一层地下室开挖深度为5.4—6.2米。因现场无放坡区域，土为垃圾回填土，泥塑状态的粉质粘土及淤泥原粉质粘土为主。所以该工程支护采用两排直径φ700@500的双轴深搅桩（套打）加一排靠内侧直径φ600@1000的混凝土灌注桩加3层φ108的钢管土钉作为支护结构。土钉一层上下间距300mm标高-1.3米，水平间距1000mm，L=5.5米。二层单层水平间距1000mm标高-2.8米，L=9米。三层水平间距1000mm标高-4.3米，L=9米。水平土钉连接采用钢檩梁，双拼槽钢与钢板焊接。

根据本工程开挖深度，周边环境要求综合确定本基坑一层地下室区域安全等改为二级。钢管土钉定位偏差小于5cm倾斜角±5%，若遇到障碍物无法顶进时，改为自钻注浆土钉，φ48x3，L=12米。泥浆采用水灰比为0.5纯水泥浆。每米注浆不小于40L。土钉采用抗拔试验检测，检测数量不少于1%每排不少于3根。

2、 施工工艺

施工准备---测量高程及轴线---挖坑---安装导轨---后背处理---搅拌桩内引孔---分层顶进---纠偏---焊钢围檩---验收---土方开挖。

3、主要机械设备

吊装设备﹑高压泵﹑大千斤顶﹑导轨﹑经纬仪﹑水平仪。机具功能及数量根据被进钢管的直径﹑长度及重量而定。

4、 顶管施工原理

本次顶管施工是依靠人工及机械，工作坑内借助顶进设备把辅设的钢管按设计中线和高度的要求顶入，钢管按设计要求顶入后 将钢管以围檩连接。

5、 钢管顶进过程受力

钢管顶进过程所受力不仅有管壁与土的摩擦系数，土压力大小有关，而且与管道焊接时弯曲和水平线程度有关。由于管道的焊接面垂直于管道轴线，因此，管道轴线和水平线之间的夹角是一个微小的角度，可以忽略不计。管道之间推力被认为沿水平方向传递，管道受 可看为平衡力。本工程最大的管道长度是9米，计一个焊 点可以忽略不计。顶管所需总顶力为：顶管侧壁总摩擦阻力和顶管正阻力之和。

6、 施工要点

6.1施工前要点

① 周边管线探测。根据顶管长度进行周边管线探测，特别有关不同方面的管线探测。在现有管线图的基础上通过标高确定是否直接影响，判断过程在通过仪器或人工开挖探测沟，尽量摸清管线影响程度。

② 确定顶管设备。主要根据顶管所要求的压力选择设备，另外也主要为后背的设计确定的前提。

③ 施工放线。根据原始标高控制点进行引线，确定施工定位点。

6.2施工中要点

㈠工作坑确定，定位确定后开始工作坑挖土，工作坑挖土过程中主要注意一下两点：

④ 确定开挖长度。一般情况下，开挖长度控制为20---30米。另外，开挖深度应于钢管土钉施工密切配合。本工程每层土方开挖到钉下-0.3米，开挖深度主要保证土钉顶进施工操作空间。

⑤ 后背处理：工作坑确定后，重点后背处理。因顶管的作用为将对后背产生影响，后背不得变形。后背的阻力必须大于顶管的反作用力。后背处理必须加大深度及宽度考虑，特别应用于混凝土加强时要进行阻力计算。本工程是利用天然土作后背，土质较差采用木桩做垫背为后背处理。顶管时后背观察也是顶管的重点，一旦变形，必须停下，得处理完毕后再继续施工。本工程采购钢梁和钢板加强后背。在型钢后背填充沙袋加后背土壁的总承载力以 满足 顶力要求。

㈡导轨安装

导轨安装主要下垫要坚实。一般用整木做垫，土体坑 下1／2枕木高的基土上，枕木间距800---1000mm刚衔架的长度为工作坑底面的长度减去钢轨桩所占的位置。刚衔架的间距要被 的直径而定。一般保证管节安放后下坡高出枕木上20mm。另外，两边的平衡导轨必须水平，千斤顶安装后要与管节的横截面有最大的接触面。

由于本工程顶管需穿过正施工完成的搅拌桩，搅拌桩挡墙宽1450mm，同时在搅拌桩内施工时有钻孔灌注桩，至土方开挖时搅拌桩已有较高强度，顶管不易施工，顶管道需用开孔器进行引孔，将搅拌桩或混凝土引穿，便于顶管工程正常进行，引孔钻孔

根据土钉位置确定引孔位置。本工程引孔时要避开垂直桩体，以避免破坏桩体质量，引孔长度在1米内。原则减小顶管摩擦力另外，引孔时倾斜角要控制在偏差范围，引孔完毕必 要做好测量倾斜角偏差。

6.3排水设置

排水沟设置，除了预防自然下雨 造成积水，还要预防地下渗水。做好引水对顶管作业影响大，开挖工作面时，就要考虑引水沟的设置，一般使用明沟，深度为20—30cm宽度为15—20cm，端头设置降水井，集中抽排。

6.4顶管作业

顶管作业要后背检查完毕，重点检查压力表是否完好。监测设备是否到位，千斤顶是否满足工作要求及用电状况是否正常。因本工程线管长度最大为9米，所以只能一根钻管。顶进过程要观察以下几点：

⑥ 压力表变化情况，不能忽大忽小，发现压力达到却无法顶进，要检查是否遇到障碍物，待原因查清后再确定后续工作。

⑦ 顶进的速度要尽量控制在匀速状态。

⑧ 观察是否有渗水现象，特别当发现渗水严重要立即停下来，可以通过水味、水流速度初步确定：渗水类别，因遇到压力水，水流速度较快。针对不同渗水类别，进行不同处理。而且渗水处理速度要快，否则也影响基坑安全，总之只有渗水处理完毕，才能进入下道工序。

⑨ 测量。确定顶管标高，土钉偏差，一般不大于1m测量一次并进行记录。发现问题及时纠偏，每顶进完成一根做好记录终端压力值。另外动态监测要跟上，特别要观察地表面沉降情况，根据监测数据有助于判断顶管过程正常与否。也可作为顶管安全的参考数据。

7、中间土钉连接

土钉连接主要通过焊接连接，且连接时必须做好焊接质量的控制。另外，和同径钢管连接时，必须外加套管实行满焊焊接，套管长度必须控制好。太短的直接影响连接点质量，一般控制且长度不小于20cm。

8、钢檩梁安装

钢檩梁连接主要是将土钉形成整体，通过钢檩端头焊接，焊接质量一定要控制好，包括焊条选择，严格按设计要求。钢檩梁安装直接影响到基坑变形，因此必须作为重点控制。

9、检测

土钉检测主要采取按一定比例抽检，焊接质量根据基坑安全等级类别，确定检测方式。

10、记录资料整理

土钉顶管主要记录测量偏差，压力值记录及钢管土钉顶进记录。做好班交接，形成完整的资料。

作者简介：刘坚，国家注册监理工程师