钢筋混凝土管手掘式顶进施工技术及质量控制

钢筋混凝土管手掘式顶进施工技术及质量控制

任雨

中国三安建设集团有限公司西安710043

摘要：对不同的地质情况、施工条件和设计要求，选用与之适应的顶管施工方式。本文主要介绍钢筋混凝土管手掘式顶管施工技术和质量控制要点。

关键词：钢筋混凝土管手掘式顶管质量控制

中图分类号：TU990.3

1.概述

顶管技术是一项用于市政施工的非开挖掘进式管道铺设施工技术。优点在于不影响周围环境或者影响较小，施工场地小，噪音小。而且能够深入地下作业，这是开挖埋管无法比拟的优点。该技术在广泛用于城市地下给排水管道、天然气石油管道、通讯电缆等各种管道的非开挖铺设。目前，顶管施工根据管道类型、施工方法及设备的不用而各有差异，手掘式、挤压式、泥水平衡式、三段两铰型水力挖土式、多刀盘土压平衡式，但手掘式顶管施工仍是现今管道施工中普遍采用的施工方式。

2.顶管施工技术

钢筋混凝土顶管施工流程为：

施工前准备工作工作井施工设备安装调试顶进施工。

施工前准备工作

1）建设单位组织设计单位、施工单位、监理单位等相关方进行设计交底。并办理有关设计变更及各方的确认手续。

2）施工单位编制、审批施工组织设计、基坑开挖及支护专项方案及施工技术交底等。

3）施工单位应根据施工范围进行现场调查，绘制现状调查平面图，并应掌握现场以下资料：

现场地形、地貌、建筑物、各种地下管道和其它设施情况；

工程地质和水文地质资料；

结合工程特点和现场条件的其他情况和资料；

1）施工单位接受建设单位组织的现场交桩，并办理交桩手续，施工单位进行复核；

2）对已建地下管道、构筑物与新建管道衔接的平面位置和高程施工前应进行校对复核。

3.工作井施工

顶管工作坑是顶管施工的临时性设施，有基坑支护和后背反作用力功能。如设计图纸详细设计工作井的做法，在现场校核各类地上地下资料无障碍的情况下严格按图施工。如详细设计文件，根据顶管管道、地下水位深浅的可以采用浅槽式、支撑式及围堰式选择进行设计施工，并经监理单位及业主的审批同意。

浅槽式工作坑一般在土质较好、地下水位低于坑底，且覆土深度小于2m时采用。工作坑挖土边坡一般根据土质情况，不需要支撑。

支撑式工作坑是普遍采用的工作坑形式，适用于任何土质，与地下水位无关，且不受施工环境限制，一般采取钢性材料作为支撑材料。

在地下水位以下修建工作坑时，可采用沉井法修建工作坑采用沉井法施工，并进行水下封底的方式进行基础施工。

4.设备安装及调试

手掘式顶管施工设备安装和调试，主要包括导轨、顶管主顶的油压泵、管路、仪表、油压千斤顶安装及测量仪器的安装和调试。顶管机安装前应作一次安装调试，油管安装前应清洗，防止灰尘等污物进入油管，电路系统应保持干燥，机头运转调试各部分动作正常，液压系统无泄漏。

将掘进机和电路、油路、水路、气压、泥浆管路和控制系统等进行逐一连接，要求个部件安装正确、连接牢固、不得渗漏，要求安装后对个分系统进行认真检查和试运行，达到正常运转。

5.顶进施工

顶进管道采用钢筋混凝土顶管，参照《混凝土和钢筋混凝土排水管》GB/T11836-2009，接口处为橡胶圈密封，衬垫选择胶合板。顶进方式采用手掘式顶进施工，其施工程序如下：

人工掘土

采用手工掘进时应符合以下规定：

1）开始人工挖土前，应先将顶管管节钢承口部分切入周边土体中。挖土程序按自上而下分层开挖，严防正面坍塌；

2）当顶进作业停顿时间较长，为防止开挖面的松动或坍塌，应对挖掘面及时采取正面支撑或全部封闭措施；

3）在允许超挖的稳定土层中正常顶进时，管下部135°范围内不得超挖；管顶以上超挖量不得大于15mm。

出土运输

出土运输分为管内运输和场内地面运输两种。

1）管内运输是将顶管始端已挖土方采用轨道式土斗车水平运运输到出口处后，吊车吊至基坑外。

2）场内地面运输是将基坑边土方采用装载机、挖掘机等机械推运到固定堆土场推高，确保基坑边缘堆土不得高于1.5m，距坑边不得小于2m，做到文明安全施工。

吊放管节

砼管运至现场后卸在吊车安全起吊的位置，且保证管节放置平稳。待掘土至一定距离后，将管节用吊车吊至轨道上。起吊时采取相应保护措施，不可用钢丝绳直接接触管节且保证管节平稳轻放不被损坏。

安放密封件

密封件分为T型橡胶圈和衬垫两种密封形式。

1）T型橡胶圈接口时应符合以下规定：

砼管插口端表面应光洁、平整，无砂眼、气泡；

橡胶圈的外观和断面组织应致密、均匀，无裂缝、孔隙或凹痕等缺陷；安装前应保持清洁，无油污，且不得在阳光下直晒；

插入管端时可在橡胶圈表面涂抹一层润滑剂，安装时发现胶圈发生位移、扭转、与管端间隙不均匀等现象，须重新调整。

2）衬垫垫于管道内口处，垫圈采用多层胶合板制成。须按图3.3.4-1的形状和尺寸制作垫圈：

图3.3.4-1垫圈的形状和尺寸

衬垫安装时应符合以下规定：

粘接木垫时应对中，环向间隙应均匀；

插入时可涂抹润滑剂，外力应均匀；

安装后，发现橡胶圈出现位移、扭转或露出管外，应拔出重插。

顶进施工

密封件安放就绪后，根据千斤顶的行程及管节长度安放顶铁，包括U型、矩形顶铁。顶铁的安放需保证垂直且与管端接触密切。千斤顶顶进过程中应保证：

千斤顶不能发生水平、纵向偏移；

千斤顶顶进时速度缓慢且均匀；

随时检查油路等确保正常运行。

千斤顶活塞退回时，油压不得过大，速度不得过快。

6.施工质量控制

管道顶进过程中，应遵循“勤测量、勤纠偏、微纠偏”的原则，开始顶进时，严格控制首节管道前进方向和姿态，并应根据测量结果分析偏差产生的原因和发展趋势，确定纠偏的措施。

顶进施工过程中应采用经纬仪等仪器对管道水平轴线和高程进行测量，并定时对控制基准点进行复核，发生偏差时须及时纠正。

7.顶进测量

1）管道轴线和高程测量应符合以下规定：

管节进入土层过程中，每顶进300mm，测量不应少于一次；管道进入土层后正常顶进时，每顶进1000mm，测量不应少于一次，纠偏时应增加测量次数；

全段顶完后，应在每个管节接口处测量其轴线位置和高程；有错口时，应测出相对高差

纠偏量较大，或者频繁纠偏应增加测量次数；

测量记录应完整、清晰。

2）纠偏应符合以下规定：

顶进过程中应绘制管节编号图、水平与高程轨迹图，随时掌握顶进方向和趋势；

在顶进中及时纠偏；

采用小角度纠偏方式；

纠偏时开挖面土体应保持稳定；采用挖土纠偏方式，超挖量应符合设计要求；

8.纠偏

顶进时出现偏差可采用挖土校正法，即采用在不同部位增减挖土量。如不能实现纠偏，需采取强制校正，即采用强制措施造成局部阻力，迫使管子向校正方向转移的方法。这类方法又可分为衬垫法、支顶法和千斤顶校正法。

1)衬垫法

在首节管的外侧局部管口位置垫上钢板或木板，用加工成短节的刃板亦可，造成强制性的局部阻力后，迫使管子转向。误差消除后撤出垫板，不易撤除时就被挤入土内。短节刃板可以取出重复使用。

2)支顶法

采用支柱或50~100kN的千斤顶在管前设支撑，斜支于管内顶端。为了扩大承压面积，在支柱下垫上木托板。这样，边顶进，管节就随着被支顶起来。此种校正方法见效快。注意不要使管节调向过快，而应当缓慢地转向，否则支撑受力过大，管壁受到的局部压力也大，容易引起管体破坏。当管节接近设计高程时，可拆除支撑使管节缓慢地正常顶进。

3)千斤顶校正法

当顶距较短时(≤15m)，如发现管中心线有误差，可以利用千斤顶进行校正。例如，管中线向右偏时，可将管口处右侧的顶铁比左侧顶铁加长10~15mm，当千斤顶向前推进时，右侧顶力大于左侧，从而校正右偏的误差。

8.编制及施工依据

编制的主要施工规范及要求如下：

1）《顶管施工技术及验收规范（试行）》；

2）《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008；

3）《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》JCT640-2010；