探究顶管技术在市政工程中的应用

探究顶管技术在市政工程中的应用

汪幼云

汪幼云

杭州恒泰建设工程有限公司浙江杭州311215

摘要：随着我国国民经济的飞速发展，城市化进程的加快，我国城市基础设施建设已日益完善。在现代建筑工程和市政工程等领域的建设中，顶管施工技术得到广泛的应用及发展。由于顶管技术不需要挖开地面，在地下进行管道以及公路、铁路的建筑与维修，减少对城市的污染，提高经济和社会效益，因而受到广泛建筑开发商和施工单位的青睐。本文结合作者近几年工作实践经验，着重探讨了顶管施工技术在市政工程的应用。

关键词：市政工程；顶管技术；效益特征；注意事项

1目前顶管技术的应用状况

1.1适用范围

（1）在现代城市建设中，城市中心区域及城市建设中遇到无法迁移或不能实施大型开挖的文物古迹遗址等特殊地段，对不能进行空中架线、开槽埋管来实施作业施工时，一般是采用管径80—600mm的地下埋管工程可使用顶管法施工。

（2）在敷设城市污水管道直径大于500mm时，施工现场无法采用明沟开挖埋管施工而管道沿线又无其它建筑物基础时，可使用顶管法施工作业。

1.2顶管技术在市政管网中的应用

目前，在城市管网施工时，许多城市都存在马路反复开挖的现象，严重防碍了市区的交通，困扰了居民生活，缩短了路面的寿命。配套的电讯、自来水、煤气、排水、路灯、城市坐标、候车亭、广告箱、路牌、电话亭、治安岗亭等都要发生反复拆建才行，这无疑增加了对城市设施的破坏和施工的难度，城市这方面的问题显得尤其突。

1.3顶管施工技术在市政管网中的应用

主要包括：①旧城改造过程中，由于多年形成的各种管网相互交错，很多管线地下位置不明，原始资料丢失或不全等因素，市政管网铺设时无法对地面进行有效开挖。②城市架空线路遇交通干线、繁华街道、文物古迹，铁路或江河阻截，需转入地下过渡。③当污水管道直径较大(1000mm以上)，而施工现场周边环境受限，无法采用明沟开挖来埋管施工管道。

2顶管施工技术的效益特征

顶管敷设管道施工技术特别适用于大中型管径的非开挖埋设，具有经济、高效、保护环境的综合功能。采用该技术施工，既能节约一定的征地拆迁费用，又可减少环境污染和对道路的堵塞，具有显著的经济效益和社会效益。

这种技术具有的优势包括：①不用开挖地面，尤其是城市道路；②不用拆迁征地，不会破坏地面建筑物；③不影响正常的城市交通秩序；④不破坏地表植被和周边环境；⑤施工过程不受气候和环境的影响；⑥不影响管道的段差变形；⑦省时、高效、安全，无建筑垃圾污染，并且综合造价低等。

3顶管技术施工要点及注意事项

3.1采用触变泥浆

向管道外壁压入一定量的减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆套，减小管节外壁和土层问的摩阻力，从而减小顶进时的顶力，泥浆套形成的好坏，直接关系到减阻的效果。利用泥浆套的支承作用，减少粉质粘土坍塌，形成的地层流失，以控制地面沉降。对顶管机头尾端的压浆要紧随管道顶进同步压浆，在中继间和中部管节处须跟踪补浆，泥浆的实际用量要比理论用量大得多，一般可达到理论值的4～5倍。通过以上压浆措施，达到预期效果。

3.2顶进中须严格按设计线路顶进

可利用削土刀盘上可伸缩的超提刀，结合千斤顶编组进行纠偏。经常对顶进轴线进行测量，检查顶进轴线是否和设计轴线相吻合。在正常情况下，每顶进l节混凝土管节测量1次，在出洞、纠偏、到达终点前，适当增加测量次数。施T时还要经常对测量控制点进行复测，以保证测量的精度。通过及时纠偏相邻管问错口<15％壁厚，竖向偏差控制在30—40mm以内，水平偏差控制在50mm以内。

3.3洞口止水

顶管工程中，为使管子能顺利从工作井内出洞，一般采取工作井预留洞口比管节外径略大些(一般为100mm)的方式，顶进时此间隙需采取有效措施进行封闭，我们采用的洞口止水方法是在沉井制做时，预先在洞口预埋一个10mm厚钢法兰，在钢法兰上焊接螺栓，安装16mm厚橡胶法兰，用10mm厚钢压板压紧，在我们完成的顶管中，未发现地下水和泥砂流入工作井内，同时橡胶法兰和压板可以回收，效果很好。

3.4进出洞

是顶管施工中的一道重要工序，因为穿墙后掘进机方向的准确与否将会给以后管道的方向控制和井内管节的拼装工作带来影响。穿墙时，首先要防止井外的泥水大量涌入井内，严防塌方和流沙，本工程管道位于粉质粘土层较松散，在水位下呈流塑状，则必须在管子顶进方向距离工作井边一定范围，对整个土体进行改良或加固，采用了井点降水措施，以提高这部分土体的强度，防止掘进机出洞时塌方。其次要使管道不偏离轴线，顶进方向要准确。

3.5顶进中遇障碍物

顶进处理，成为困扰施丁的难题，如突遇大量埋木、石块及老河道驳坎等等，都需现场研究给出解决的技术措施。顶管施工在市政工程中，特别是深覆土大管径的管道工程和交通繁忙的城市主干道改造工程中尤显重要。顶管工艺的施工从技术上讲是完全可行的，相对于开槽埋管从社会效益与经济效益上来讲更具有优越性。从根本上改变了城市管网乱挖现象；另外一方面从切实保护环境人手，加大推广顶管施工技术力度势在必行。可以预见未来的管线铺设技术将以顶管工艺为支撑。

3.7顶管进程中遭遇障碍物的处理方法

3.7.1对长距离中风化或微风化地质的处理。顶管施工并不是在什么情况下都能顺利顶进的，当顶管施工遇到中风化和微风化的地质结构时，不管是人工顶管或是机械顶管都很难顶进，故在顶管设计时应仔细分析地质钻探资料，对出现中风化及微风化的地质结构进行特殊处理。对长距离、深度较大的中风化和微风化地质可采用暗挖隧洞施工；位于规划建设区内的中风化及微风化地质，根据情况采用大开挖施工或支护开挖施工。

3.7.2采用破岩井处理孤石。由于钻探是隔一定距离钻一个钻孔，很难完全准确反映地下的地质情况，故在顶管设计时即使地质钻探资料中没有中风化和微风化地层，但在实际顶进过程中也有可能遇到中风化或微风化的石头。当遇到石头时应对此处重新加密钻探，探清地下地质情况，如果有长距离的中风化或微风化地质，可采用大开挖施工或支护开挖施工方法；若遇到孤石，应根据孤石大小设置破岩井，从地面设竖井取石后继续顶进。

结束语：

顶管过程是一个复杂的力学过程，它涉及材料力学、岩土力学、流体力学、弹塑性力学等诸多学科。顶管施工技术是在不稳定及饱和土层中以最小的破坏和最大的保护环境的特点，解决了市政给排水网管的难题，顶管技术适用于各种复杂的城市地形，顶管技术的出现为建设和谐安宁的城市和加速城区建设创造了勃勃生机。

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