市政工程混凝土管顶管施工技术问题研究

摘要：在新敷设的排水等地下管线及地下通道中，混凝土管顶管施工技术由于工程量小，环境破坏程度低，工程造价低等优势，已经成为市政排污工程建设技术的首选。本文分析了混凝土管顶管施工技术在市政工程中的应用问题。

关键词： 市政排污； 混凝土管； 顶管施工

一、设计要点概述

（一）结构设计

市政排污混凝土管顶管工程需要的结构设计中，针对钢筒来说，一般工程使用的都是有 1.5 毫米厚的冷扎钢板制作而成，在钢筒的两端都会由钢制承口环和插口环做成的采用双胶圈的接口，这种接口大大提高了管道的密封性，并且也便于安装，使用也较为简单。这种钢筒主要是隔断输送水外渗的通道，形成了一个抗渗带； 对于钢筋骨架网来说，在钢筒的内侧，使用一定的电焊仪器焊接单层钢筋网，实现钢筒内侧混凝土能够与钢筒内壁结合，完成工程所需要的封闭式结构。在工程建设中，我们要按照既定的需要，在钢筒的外侧焊接双层钢筋笼，这样就能有效的承担管道所承受的内水压和外部荷载及施工荷载。下面我们来说说管体，我们要在钢筒的内侧和外面浇注大量的混凝土，使其形成管体，让钢筒和钢筋骨架笼深埋在混凝土中，这样就能实现混凝对这些钢材结构的保护作用，减少他们的受到外界的腐蚀，保护他们的性能以维护工程质量。

（二）顶管机工作原理

顶进时由工作井中的主顶进油缸推动顶管机前进，同时大刀盘旋转切削土体，切削下的土体进入密封土仓与螺旋输送机中，并被挤压形成具有一定土压的压缩土体；经过螺旋输送机的旋转，输送出切削的土体。密封土仓内的土压力值可通过螺旋输送机的出土量或顶管机的前进速度来控制，使此土压力与切削面前方的静止土压力和地下水压力保持平衡，从而保证开挖面的稳定，防止地面的沉降或隆起。由于大刀盘无面板，其开口率接近 100%，所以设在隔仓板上的土压计所测得的土压力值近似于掘削面的土压力。根据顶管机开挖面不同地层的特性，通过向刀盘正面和土仓内加入清水、粘土浆（ 或膨润土浆） 、各种配比与浓度的泥浆或发泡剂等添加材料，使一般难以施工的硬黏土、砂土、含水砂土和砂砾变成具有塑性、流动性和止水性的泥状土，不仅能被螺旋输送机顺利排出，还能顶住开挖面前的土压力和地下水压力，保持刀盘前面的土体稳定。

（三）工作坑

在市政排污混凝土管顶管施工的过程中，需要建设工作坑。它主要是用来在施工中确保工程结构的稳定性，提高作业的安全系数，能最大化的满足施工中各类设备的安装和拆卸。工作井四角加设钢粱斜撑，做到满足千斤顶最大作用力的需要。工作坑建设一般由工程建设的测量人员放出井位中心线及工作坑外型尺寸线，即可开挖工作坑，顶管工作坑采用的是双向顶进，井中心处在两管中心线交点位置，最大化的满足工程建设的需要。工作坑的施工以保证结构的稳定性、安全性以及平面设计满足各种设备安装要求为依据，形式采用全封闭现浇钢筋混凝土矩形井，施工采用逆筑法分层施工。工作井四角加设钢梁斜撑，千斤顶后背钢板作用面加设 6 0 c m 厚钢筋混凝土后备墙，满足千斤顶最大作用力需要。

（四）触变泥浆

泥浆池：泥浆池设在工作井旁，根据施工顶进速度平均每日 1 0 ～1 2 m ，日平均注浆量 15～18m3，确定泥浆池尺寸为 4m ×2.5m × 2m。

触变泥浆的拌制：触变泥浆选用膨润土、碱、水按 1∶0.5∶5 的比例混合拌制，拌制完成后，在泥浆池中静制、发酵 1 0 h后，待形成一定的粘度和稠度后投入使用。触变泥浆的性能要稳定，施工期间要求泥浆不失水、不沉淀、不固结，既要有良好的流动性，又要有一定的稠度。

注浆：顶进时，通过混凝土管节上预留的注浆孔，向管道外壁压入一定量的减阻泥浆，在管道形成一个泥浆壁环，减小管节外壁和土层间的摩阻力，从而减小顶进时的顶力。泥浆壁环形成的好坏，直接关系到减阻的效果。为了保证注浆的效果，在混凝土管前端均匀地布置了 3 个压浆孔，顶进时及时进行压浆。机头管后面的 2节混凝土管节上都有注浆孔，以后每隔 2 节设置 1 节有注浆孔的管节。混凝土管节上的压浆孔有 3 个，呈 1 2 0 °环向均匀布置。顶进时，机头管尾部的压浆要及时，确保形成完整、有效的泥浆套。混凝土管节上的压浆孔供补压浆用，补压浆的次数及压浆量需根据施工时的具体情况确定。由于顶进距离长，可采用大功率压浆泵，以保证顶进距离过长时，顶管机机头处注浆压力。

中继间的布置：中继间的布置是长距离顶进施工中的难点，布置多了会造成不必要的浪费，布置少了无法满足顶进需要。因此，长距离顶进时的中继间布置，在满足施工工艺的前提下，应充分考虑到施工时各种有利条件或不利条件的影响。

二、施工技术问题分析

顶进用管分多管节和单管节两大类。多管节顶进管大多为钢筋混凝土管，管节长度在 2 ～3 m 之间。这类管都必须采用可靠的管接口，该接口必须在施工时和施工完成以后的使用过程中都不会渗漏。工作井、接受井施工结束后，按工作井穿墙孔与接受井收孔的实际坐标测量放线，定出管道顶进轴线并将轴线投放到工作井测量平台上和井壁上。在工作井四周建立测量控制网，并定期进行复核各控制点。另外，用高精度水准仪将甲方所提供水准点引进工作井、接受井内，并在沉降区外设置水准后视点，以便校核井内水准点。测量采用 T 2 经纬仪将顶管轴线放入工作井内，井内安放仪器的测量点设置在预先设置的预埋铁件上。穿墙孔的后视标记与仪器测点之间所造成的顶管后视线与顶管实际轴线的偏差应在 0 . 2 m m 之内。所引入井内的水准后视点的偏差小于 0 . 5 m m 。顶管施工中，若混凝土管运行轨迹符合设计要求，即进入曲线段后，每节混凝土管曲线侧应有符合曲线半径的数值正确的开缝。此时应及时利用混凝土管预埋件，用钢板进行固定，以防止利用中继环顶进形成的曲线变形。或因中继环有效行程缩短后，无法向前推进。必要时，可将中继环顶力中心偏向内侧，以防止中继环折角过大而损坏。如果曲线段混凝土管运行大于设计半径，混凝土管开缝过小，则应在管壁处设置千斤顶将开缝扩大至设计要求，并及时在缝内填塞木垫板，并用钢板固定，这样逐一调整，直到符合曲率要求再顶进。

（二）顶管施工应注意的问题分析

在施工中我们发现，顶管施工的周围土方的土质变化迅速，要想保证工程建设的顺利进行就必须关注和了解沿管线土层的变化，以便采取有效措进行补救。顶管施工技术有很多的优点，但操作不当也会造成地表的下沉，针对要经过回填土的地段，我们要采取措施进行加固处理。针对施工中出现的有毒气体，我们要加强监测力度，如果需要人工作业的时候，要考虑到人员的健康，定时监测管内有毒气体含量，进行及时有效的通风，规避不必要的麻烦。顶管施工技术在作业时具备一定探查前进路线近距离管线的能力，但为了安全的作业，我们还必须采取有效措施提前查明地下的管线情况，做到不影响大众的正常生产和生活。

三、结论

随着城市建设的发展，混凝土管长距离顶管施工技术在市政工程中的应用已越来越普及，敷设新的排水等地下管线及地下通道，混凝土管长距离顶管施工已成为市政设施施工的最佳方案。

[参考文献]

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[2] 刘清明.试论市政给排水工程顶管施工的技术探析[J].城市建设理论研究，2011.