市政排水管道顶管工作井施工技术研究

市政排水管道顶管工作井施工技术研究

鹿洋

天津方华工程咨询有限公司   天津市   300000

摘要：本文以一名市政工程专业技术人员的角度，结合具体工作实践经验，对市政排水管道顶管工艺的施工管理要点与质量控制重点进行了阐述，为市政排水管道顶管施工管理提供了参考依据。

关键词：排水;顶管;工作井

一、顶管工程工作井的基本概念

顶管施工就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管施工方法不需要开挖地面槽口，但必须在所敷设地下管道的两端开挖若干个工作井。在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。

二、工作井分类的形状与选形

按照顶管施工使用性质，可以将工作井分成如下三类：(1)顶进井：是顶进的起点，也是顶管的操作基地。无论是垂直运输、设备安装、水电供应以及工作人员出入，都要通过此井；(2)接收井：是顶进管道的终点。顶管掘进机或者工具管由此井出土，标志着顶进结束；(3)中间工作井：它既是此段的终点，又是新顶管段的起点，兼起上述两种工作井的作用。按其结构形式不同，工作井可分为钢筋混凝土井、钢板桩井等。在土质条件好、顶管口径较小和距离不长的情况下，可放坡开挖，施工工作井，在顶进井中需浇筑一堵后座墙，作为顶推后盾，必须坚固。

按照形状,工作井的种类一般有矩形、圆形、椭圆形、多边形等几种，其中矩形和圆形工作井最为常见。在直线顶管或两段交角接近180°的折线顶管施工中，常采用矩形工作井。矩形工作井的短边与长边之比通常为2：3。这种工作井的优点是后座墙布置方便，井内空间能充分利用，覆土深浅也可利用。如果在两段管道交角较小或是在一个工作井中需要向几个不同方向顶进时，则往往采用圆形工作井。椭圆形工作井的两端各为半圆形状，而其两个长边则均为直线。这种工作井多用成品的钢板构筑成，而且大多用于小口径顶管中。

三、顶管施工顶进形式

从实际需要和降低施工成本等方面考虑，可以分为如下四种：（1）单向顶进：施工中只朝一个方向顶进管道。这种形式的工作井利用率低，只适用于穿越障碍物的短距离顶进施工；（2）双向对接顶进：分别从两个工作井出发，从两个相对方向分别向中间相汇点顶进，先顶一头，再顶另一头，在地下实现对口相接。这种形式适用于顶进的距离长，或一端顶进时，出现过大误差时使用。该工作井利用率最低，一般情况下不宜采用；（3）调头顶进：在一个方向，完成管道顶进以后，调过头来利用顶入管道作为后座墙，再从相对另一方向进行顶进。这种方式的工作井利用率较高，适用于长距离直线顶进（4）多向顶进：在一个工作井内向2～3个或更多方向顶进。采用这种方式，工作井利用率高，适用于管道拐弯处或分支管线连接处的管道顶进，在大型地下管网中常用。

四、工作井的布置要求

工作井的布置分为地面布置和坑内布置两大部分。地面布置可分为起吊设备的布置、供电、供水、供浆、供油等设备的布置，监控点以及地面轴线的布置等。坑内布置首先是工作井尺寸的确定、基坑导轨、洞口止水、后座、主顶油缸以及顶进用设备的布置等。

（1）起吊设备的布置

起吊设备可采用行车或吊车。采用行车时多采用龙门行车，其地面轨道与工作井纵向轴线平行，埋设在工作井的两侧。在其后座地面上可放置准备顶进的管道，此布置可减小施工过程中的地面荷载，从而减小顶进阻力。若采用吊车一般需配两台，一台是起吊管道用，另一台是起吊土方用。吊装管道的起重吨位大，吊装土方的起重吨位小，配合使用方便、经济,大多布置在工作井两侧。

（2）供电设备

供电设备除了提供所有动力电源以外，还需提供工作井内外场地照明。如顶进周期长，用电量又大，可以专设配电间；如顶进周期短，用电量小，则在工作井边上安装一只配电箱或用发电机供电。无论采用何种形式，都需设有触电、漏电保护装置。进入管内电缆必须装防水接头，并需将它悬挂在管内一侧，不要与油管、注浆及水管挂在同一侧。管内照明应采用12V或24V的低压行灯。动力电源一般是以三相38OV直接接到掘进机的电气操纵台上。

（3）供水设备

在手掘式和土压式的顶管施工中，供水量小，一般只需接两个直径12.5～25mm的自来水龙头即可。如在泥水平衡顶管施工中，由于其用水量大，需在工作井附近设置一个或多个泥浆池，或将泥浆池分隔成三到四个小池。最初排泥排到第一个小池中，泥水经过一个一个小池的溢流，较大的颗粒都沉淀了下来。对微小的黏粒混合成的泥浆被供水泵吸入并参与下一次的泥水循环。

   （4）供浆设备

供浆设备主要由拌浆桶和盛浆桶组成，盛浆桶与注浆泵连通。因为现在多用膨润土系列的润滑浆，故要有足够时间浸泡及搅拌，才能使膨润土颗粒充分吸水、膨胀。此外，供浆设备一般应安放在雨棚下，防止雨水对浆液稀释。另外，干膨润土也需架空堆放上以防在地面上受潮，上面还需搭设雨棚。总之，需保持膨润土干燥。

（5）液压及气压设备

液压设备是指为主顶油缸及中继站油缸提供压力油的油泵。油泵可以置于地上，也可把油泵放在工作井内后座墙上操作台上。一般不宜把油泵放在工作井内。因油泵工作的噪声会影响各种指令的传达，又因油泵放在工作井内会使工作井显得过于拥挤，或必须加大工作井而变得不经济。当采用气压顶管时，空压机和储气罐及附件必须放置在地面上，且空压机应远离井边较好，因为大多数空压机工作时发出的噪声都较大。

五、工作井施工

工作井的位置设计中尽可能减少工作井的数量。顶进过程中要力求长距离顶进，少挖工作井。直线顶管工作井最好设在管道附属构筑物处，竣工后在工作井地点修建永久性管道附属构筑物。长距离顶进直线管道时，在检查井处设工作井，在工作井内可以掉头顶进。在管道拐弯处或转向检查井处，应尽量双向顶进，提高工作井的利用率。多排顶进或多向顶进时，应尽可能利用一个工作井。

工作井的选址应尽量避开房屋、地下管线、池塘、架空电线等不利于顶管施工的场所。尤其是顶进工作井，井内布置有大量设备，地面上又要堆放管道、注浆材料和泥浆分离及渣土的运输设备等，如工作井、接收井太靠近房屋或地下管线，可能会给施工带来不便。为确保房屋或地下管线安全，采用保护措施后则会增加施工成本，延误工期。地下水位以下顶进时，工作井要设在管线下游，逆管道坡度方向顶进，这样有利于管道排水。

工作井内布置在施工时有序实施：①如由钢板桩等构筑成的工作井内，后座墙应采用钢筋混凝土整体浇筑，而且其下部插入到工作井底板以下0.5-lm，宽度与工作井内净尺寸相等，还需注意后座墙平面一定要与顶进轴线垂直；②安装洞口止水圈,洞口止水圈多种多样，但其中心需与所顶管道中心轴线一致；③在安放基坑导轨时，其前端应尽量靠近洞口。左右两边可以用槽钢支撑。如在底板上预埋好钢板，则导轨应和预埋钢板焊接在一起，尤其是管径较大时，更需这样做。导轨的水平状态可与所设计的管道坡度相一致，也可把导轨按水平状态安装。在土质较好时常采用前一种方法安装；当土质较软时，往往采用后一种方法安装，同时还需将导轨比设计高程再提高30mm左右。④安放后靠背,后靠背大多由钢结构件做成，其厚度约300mm左右。⑤安装主顶油缸,主顶油缸通常都安装在主顶油缸架上。在管径较大的情况下，主顶油缸的合力中心应比管中心低5%的管内径左右。⑥安装测量仪器，如果是泥水式顶管，则应先安装好基坑旁通、排泥泵及其管路以后再安装仪器。在工作井内布置的同时，地面上也应进行拌浆、安装混凝土管的接口止水圈等各种顶进准备工作。

参考文献：

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