长距离顶管及顶推技术研究

长距离顶管及顶推技术研究

胡晶

中铁工程设计咨询集团有限公司 北京市 100055

摘要：长距离顶管技术能降低施工干扰程度，减少对施工周围环境的影响，且能有效提升工程质量，延长工程使用寿命。另外，顶推法因具有安全性高、操作性强、成本低等优点，近年来得到了广泛应用。

关键词：长距离；顶管技术；顶推技术

顶管施工技术是一项适用面广、实用性强、技术先进的施工技术，具有很好的实用性能，其应用范围越来越广，有利于最大限度的提高施工质量和效率。此外，顶推技术能有效控制成本，同时在安全性方面也得到了很大提高。

一、长距离顶管法概述

1、基本原理。长距离顶管法施工时通过顶进设备的主顶油缸等部件，从起始工作井将顶管掘进机从土层内穿过直至接收工作井，随后依次顶进连接其他管道，并埋设于起始工作井的管线土层内的地下管道施工工艺。相比其他施工技术，顶管施工无需开挖路面，便可穿越公路、地上建筑物及各类地下管网等。作为一种综合性较强的机械化施工技术，顶管施工具有显著的适应性，可根据土层组成、土质条件、施工条件等具体情况，选择与之相适应的顶管设备及施工工艺。

2、特点。顶管施工是一门设计知识面广、施工管理要求高、施工作业要求严格的综合性实用技术。其中最突出的特点是适应性问题，针对不同土质、不同施工条件、不同要求，必须选用与之相适应的顶管施工方式，这样才能达到事半功倍的效果，反之则可能使顶管施工出现各种问题，严重时会直接造成顶管失败，给工程造成巨大损失。

二、长距离顶管施工技术

1、非开挖顶管施工技术。非开挖技术是指利用微开挖或不开挖技术对地下管线、管道和地下电缆进行铺设、修复或更换的一门科学。具有经济、高效、保护环境、地面建筑不用搬迁、不影响交通等特点，是一种高科技实用技术。虽然非开挖技术这一术语相对较新，但其原理并不是新提出来的。事实上，长期用于自来水管道防腐处理的灰浆喷射衬层法就是一种“非开挖”的施工方式。

非开挖技术这一专业术语之所以近年来才逐渐被人们所熟知，是由于当时其还未形成一定规模，人们对它的认识相对不够完善，还不具备成为一门科学的基础。但随着城市现代化建设的逐步深化，地下各种管道、管线等设施规模的扩大，非开挖技术的应用也越来越广泛，人们的认识也在增多，其才逐渐成为一门独立科学。尽管非开挖技术已存在相当长一段时间，但在国内人们对它仍存在认识误区。首先，人们通常认为“非开挖”是一种地表不开挖或不挖沟的施工方式，可实际上很多非开挖工程在施工前一定要开挖工作沟。因此，非开挖技术强调的是

地表微开挖或不开挖，人们需明确这点。其次，当前应用的非开挖技术的实施手段已近超越了岩土钻掘或地质工程技术手段的范畴。若仍用岩土钻掘或地质工程技术手段对非开挖技术进行限制，将导致其定义出现偏颇，严重影响这门新型工程学的持续发展与拓展。

由此可见，非开挖技术要想得到正确应用，相关单位及人员必须提高对其认识程度，只有这样才能实现有效利用，促进其发展与进步。

2、顶管施工法。穿孔施工中，在需顶进钢套管或无钢套管时顶进了永久性公共管道时，引用顶管施工方法，选择顶管施工主要是因其发出的噪音小，对地表干扰少，振动幅度小。集优点于一身的顶管施工方法在实际作业中更受工程师的青睐。具体的顶管施工方法分为：在地面上开挖两个基坑井；在工作井中安放好钢管；利用千斤顶将钢管从工作井的预留口中推出，使其移动到接收井的预留口边；穿出接收井的预留口形成管道。

3、水平螺旋钻进。在实际施工中，对长距离顶管的顶进较常用的方法是水平螺旋钻进技术。首先，钢管进入工作井后，通过螺旋钻杆把钢管推进至预留井中。使用水平螺旋钻进法对顶管进行施工作业具有质量好、受外界干扰小、对地表破坏小、地表稳定性好、有效保护周边生态环境等优点。其次，水平螺旋钻进技术适合对口径较小的排水管道进行施工，当施工对象为小口径管道顶管时，其施工效果较好，同时，也能极大地降低顶管作业的偏差值，还能通过钻进时干扰钻入部分土层的方向，能按施工设计位置安装管道，确保土层结实度良好，沉降率在控制范围内。最后，结束顶管施工后，还要测量检查顶管的管位，一旦发现偏差值大于1cm时，相关施工人员要及时校正处理管道管位。高程、中线法为常用的两种校正方法。使用高程校正法校正时，可通过千斤顶支顶、留封、超挖等途径对管道进行复位处理，而使用中线法校正时，主要通过对管道的一侧区域进行超挖来对管道中心线进行微调，同时还需在另一侧放置木桩，把管道移向正确位置来保证管道有理想的复位效果。

4、通风系统。在开展长距离顶管施工技术前，应确定通风问题，工作人员在开展长距离顶进施工建设时，经常会发生氧气不够的问题，而且在管道涂料中涂料会产生一定的危害气体，唯有切实有效的确保空气流通才能有效的保证人们的健康与安全。若空气中漂浮着有害气体，不仅会对工作人员的身体健康安全造成一定的影响，而且会对施工测量工作造成一定的影响，这就要求通过通风的方式予以解决。对通风形式来说，通常有抽风、鼓风、鼓风抽风组合三种形式。一般来说，鼓风形式的通风出口气流存在较长气流，能排除很多工作面中难以有效排除的有毒气体，而且具有较强的烟尘能力，较高的安全性，但这一通风方式所需的通风距离较短，被吹散的浑浊气体较易通过整个管道进到工作坑之中。

5、进出洞技术。施工时需利用橡胶止水法对工作井洞口止水装置做好密封处理，其中在正式密封前，需提前预埋注浆孔，便于压住湿润的土泥浆，若是洞外处理，则可选择用SMW工法桩技术对土体结构进行密封处理。另外，为提高出洞效率，还可提前在支护结构内部，设计一个钢圈，并对内衬预留洞结构，应安装双道橡胶止水法兰止水装置，提高止水处理安全性与可靠性。对顶管施工时，针对出洞口进行处理时，需加强触变泥浆压注处理，在最大程度上来避免对出洞段土地造成扰动。

三、顶推法技术

1、多点顶推技术。多点顶推技术是需在墩台上设置一个小型千斤顶，并把顶推力全部分散到不同墩台上。同时也要考虑到在应用水平千斤顶时，若在传墩台受到的反力时，必须要平衡好梁体，避免出现在进行滑移时所产生摩阻力，让它所承受的水平力很小。在多点顶推技术中，由于应用的设备是小吨位的，更易获取，对此，这种方法在我国目前的施工技术中也得到了广泛的应用，尤其是在预应力的混凝土梁桥建设时，更多的是应用了这种方法。但在应用这种技术时，也要从多方面考虑，多角度来观察这种措施应用可能意外出现的问题，也就是说，若在观测时或在机组应用时，一旦发生故障必须要设置一个紧急按键，启动按键便能让机组的工作立刻停止，避免隐患的发生。近年来，多点顶推技术在我国已得到广泛的应用，不仅有良好的特点，更主要的是它的吨位较小，而且更易应用。

2、单点顶推技术。单点顶推技术是通过在顶推装置中所设置的主梁预制到相邻的桥墩及桥台上，并且在各桥梁上设置一个支承，同时把支承设置到混凝土垫块上，它的组合主要是通过不锈钢板和聚四氟乙烯滑块组成。在进行顶推时，滑块会不停地在不锈钢板上进行滑动，也就是说，在滑道后方会不停地有滑块滑出，从而来带动梁身。应用该方法时，其设备的数量较少，而且能与施工同步进行，然而它有一个弊端，则所受到的功率较大，还会受到一定的阻力。由于顶推装置主要是根据沿箱梁的钢杆进行牵动的，这也是千斤顶给的一个顶推力，为了让预制梁不断向前进。在应用这种方法时，必须要集中台后面的支承部位，从而让其向前方滑动，由不锈钢板不停滑出，而后面的一块钢板便能不断向前进，如此循环操作。

综上所述，随着社会科技的不断发展，新时代新型施工技术和新设备如雨后春笋般推陈换新。长距离顶管施工技术在工程施工中的应用，对切实有效的确保工程质量水平具有重要的作用。因此，加强对长距离顶管施工技术的研究具有重要的意义。

参考文献：

[1]杨宝国.长距离顶管技术[J].江西建材,2016(03).

[2]苏昌鹰.桥梁工程顶推施工技术探讨[J].中国高新技术企业，2016(22).