市政工程中的顶管技术分析

市政工程中的顶管技术分析

摘要：随着城市现代化进程逐步深入，人们对城市功能和市容市貌提出了更高需求。不仅要求及具有健全的城市功能，还要求各项市政工程施工不得破坏周围环境，尤其地下管网工程。现代城市规划与建设中不可避免地将在地下铺设各种功能、直径不同的管道，为了不破坏施工现场周围环境，减少对车辆、行人出行不良影响，顶管施工技术在市政地下管网工程中得到广泛应用。与传统的挖沟埋管法相比，顶管施工技术是一种非开挖施工技术，具有了自身独特的优势。

关键词：顶管技术;市政工程;应用;施工工序 一、顶管施工的特点

顶管法又称为非开挖管道敷设技术，它具有不需要开挖面层，就能穿越地面构筑物和地下管线吸公路、铁路、河道的特点，相比开挖敷设技术，投资和工期将大大节省。同时，顶管施工技术可以降低噪音，减少粉尘，减轻对城区的交通条件和环境状况的干扰和破坏，属于真正的无污染、高效率的施工技术。顶管施工法由于其上述多方面的优点，在市政工程中尤其是在市政管线工程中得到了广泛地应用。概括起来，项管施工技术具有几大方面的优点：施工面由线缩成点，占地面积小：地面活动不受施工影响，对交通干扰小：噪音和震动低，城市中施工对居民生活环境干扰小，不影响现有管线及构筑物的使用：可以在很深的地下或水下敷设管道，可以安全穿越铁路、公路、河流、建筑物，减少沿线的拆迁工作量，降低工程造价。

二、顶管技术施工应用分析

1、顶管施工的前期准备①现场平面布置：平面总体布置包括起重设备、自动控制室、料具间、管片堆场、拌浆棚及拌浆材料堆场、注水系统、弃土坑的布置等。始发工作井内安装发射架、顶管机、前顶铁、主推千斤顶、反力架等顶进设备，工作井边侧设置下井扶梯供施工人员上下；②顶管机进、出洞处以及后靠土体加固：为确保顶管机出洞的绝对安全，需对后靠土体及进、出洞区域土体进行高压旋喷桩加固。为防止顶管机进、出预留洞导致泥水流失，并确保在顶进过程中压注的触变泥浆不流失，必须在工作井安装止水装置。

2、顶管施工的工艺：顶管施叉称为顶进法施工，是指利用顶进设备将预制成椭圆形或圆形构造物逐渐顶入路基，以构成立体交义通道或涵洞的施工方法。顶管施工需先在确定的管段之间设置工作井和接收井，然后在工作井内安装推力设备将导轨上的顶管机头推入土体，由机头导向，将预制的钢筋混凝土管向前顶进，前端土体通过工作井运出，最后完成管道铺设。

3、顶管施工工序①穿墙：打开穿墙闷板将工具管顶出井外，并安装穿墙止水装置，主要技术施工措施如下：1）穿墙管内填夯压密实的纸筋粘土或低强度水泥粘土拌和土，以起到临时性阻水挡土作用；2）为确保穿墙孔外侧一定范围内土体基本稳定并有足够强度，工作井工具管穿墙前，对穿墙管外侧采取注浆固

结措施；3）穿墙前对可能出现的问题进行分析并制定相应处理措施；4）闷板开启后迅速推进工具管，同时做好穿墙止水，本工程采用止水法兰加压板，中间安入20mm厚的天然优质橡胶止水板环，要求具有较高的拉伸率和耐磨性，借助管道顶进带动安装好的橡胶板形成逆向止水装置，应防止因穿墙管外侧的土体暴露时间过长而产生扰动流变。②顶管出洞：顶管出洞是顶管作业中一个很值得注意的问题，顶管出洞，即顶管机和第一节管子从工作井中破出洞口封门进入土中。开始正常顶管前的过程，是顶管技术中的关键工序，也是容易发生事故的工序。为防止管线出现偏斜，应采取工具管调零，在工具管下的井壁上加设支撑，若发现下跌立即用主顶油缸进行纠偏，工具管出洞前预先设定一个初始角弥补下跌等措施。③注浆减阻：在顶管施工中还有一个重要的技术措施就是通过压注触变泥浆填充管道周围的空隙，形成一道泥浆保护套，起到支撑地层，减少地面沉降，减少顶进阻力的作用。在施工中，首先对顶管机头尾部压浆，并要与顶进工作同步，然后在中续间和混凝土管道的适当位置进行跟踪补浆，以补充在顶进中的泥浆损失。注浆工序一般多应用于长距离顶管施工中。

三、顶管技术施工要点分析

1、顶管施工的顶力设计

顶管在施工中，影响顶管顶力的的主要因素有：①地质条件，主要包括含砂量，粘聚力，内摩擦角，地下杂质和地下水位；②管径，顶力随着管径的增大而呈现线性上升趋势，管径越大，顶力越大。③注浆，注浆效果直接关系到顶力的大小(注浆的顶力明显减小，未注浆顶管管外壁的单位面积摩阻力约为20―30KN，有时会再增大2倍；注浆后顶力可减少1/3―1/4；④顶进过程中停止时间过长，重新启动顶力会增大。由于停顿时间长，四周松土会坍落在管壁上抱实，同时水分也会从减阻浆液里离析出来，失去减阻支承作用，%顶进阻力则增大；⑤管线偏差，在顶进过程中不断出现偏差，校正过多，因阻力增加也会使顶力增大。顶力主要包括工具管迎面阻力和管道摩阻力两部分组成。管道摩阻力与土层性质，接触的紧密度，触变泥浆情况有关。

1.1、迎面阻力

对于采用土压平衡和泥水平衡的顶管，通常迎面土压力都控制在主动土压力和被动土压力之间，一般泥水平衡泥仓压力和土压平衡掘进机土压力应为前静止土压力的1.0―1.1倍。从多个工程的现场量测数据分析，认为迎面阻力可近似采用管中心所受的静止土压力。

1.2、顶管施工工序

1.2.1、顶管出洞

顶管出洞是顶管作业中一个很值得注意的问题，项管出洞，即顶管机和第

一节管子从工作井中破出洞口封门进入土中。开始正常项管前的过程，是顶管技术中的关键工序，也是容易发生事故的工序。为防止管线出现偏斜，应采取工具管调零，在工具管下的井壁上加设支撑，若发现下跌立即用主顶油缸进行纠偏，工具管出洞前预先设定一个初始角弥补下跌等措施。

1.2.2、注浆减阻

在项管施工中还有一个重要的技术措施就是通过压注触变泥浆填充管道周围的空隙，形成一道泥浆保护套，起到支撑地层，减少地面沉降，减少项进阻力的作用。在施工中，首先对顶管机头尾部压浆，并要与顶进工作同步，然后在中续问和混凝土管道的适当位置进行跟踪补浆，以补充在顶进中的泥浆损失。注浆工序一般多应用于长距离顶管施工中。

2、线路加固与安全措施

在准备工作全面检查均合格无误后，再经试顶验证，顶进的作业程序见图1。为不使管身在顶进时中途停顿，劳动组织应保证昼夜连续作业。施工过程中，如需要对既有线路设备进行拆换、加固或起拨道时。须先与当地工务部门取得联系，并经协商同意后方可进行。顶进开始后中途不得停顿，需24h连续作业并备足各种机具、材料。严格做到“四不挖土”的要求，列车通过时停止一切施工活动，人员撤出施工场地。顶进时顶铁上严禁站人。

结语

顶管敷设管道施工技术在不稳定及饱和土层中以最小的破坏和最大的保护环境等特点，解决，市政工程管网施工中的难题，并在应付最恶劣的地下土壤条件中具有一定的施工优势，便于针对任何复杂的城市地形和交通布局都能提供最经济、准确、快速而可靠的解决问题的方案。所以，顶管技术的出现为创建都市的安宁环境和加速旧城区改造发展造就了勃勃生机。

参考文献：

[1]中国地质大学．顶管施工技术及验收规范(试行)[M]．北京：人民交通出版社.

[2]李健．顶管施工法的技术特点分析[J]．筑路机械与施工机械化.