王 成

（中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，四川成都 610213）

1 工程概况

以成都市新都区毗河流域的水环境综合整治PPP项目为例，分析小区自来水管网迁改工程项目中的问题，排水工程的中线与附近建筑物间的距离为10 m，顶管总长为510 m，管节顶进长为2 400 mm，管节内径为2 200 mm，管节外径为2 600 mm。设计图纸中要求管顶上部覆土的厚度为4.5 m。

2 非开挖顶管施工前准备

市政给排水建设工程项目中，运用非开挖顶管施工技术进行施工时，作业人员应先了解工程项目的具体情况，结合施工现场实际情况，合理选择施工设备。

在实际施工的过程中，进管应选择钢筋混凝土管，管径的最大值为500 mm。

为了保证管子顶进的长度保持在合理范围内，避免施工成本增大或顶进的长度与原设计位置偏离，实际施工过程中应严格地控制进管长度，进管的长度与管径比重应该控制在1∶10以内。在施工条件允许的情况下，应该优先选择短管。为了保证施工工期不会延长、施工质量符合设计，应提高多刀盘土压平衡顶管机的使用频率。

3 施工技术

3.1 顶进过程中的进出洞施工措施

整个顶管施工中，最重要的施工工序是出洞部位的顶进作业。为了保证顶管机能够顺利进入洞内，避免土体坍塌现象，顶管机出洞前应该在封闭门施工前先设置一排钢板桩，钢板桩进入土体内的深度必须在工作井底部的钢板下方。顶管设备出洞时，应先将封闭门拆除，在这个情况下，封闭门完全处于被抵挡住的状态，土体不会直接涌入洞内。顶管机距离封闭门50～100 mm时，避水圈开始发挥作用，可以开始依次拆除钢板桩。为了降低钢板桩拆除过程中对土体造成的影响，钢板桩拆除完成后，应立即进行顶管作业，尽可能缩短间歇时间。

在出洞施工的初期阶段，顶管机正面承受的主动土压相对较大，可能会导致管节在地下不断后退，出现土体坍塌现象。遇到这种问题时，施工人员应将顶管机再次向前推动，避免方向偏离。结合该项目，应在洞口两侧装置一个手拉葫芦，在油缸回缩运动之前，对最后一节管节进行加固，确保其不会发生位移，在出洞口前应先合理确定偏离量，避免出口时顶管机的标高偏高。

3.2 长距离顶进施工措施

（1）顶进轴线控制。

长距离顶管施工时需要合理地掌控顶力，顶管施工的过程中，偏离纠正对顶力造成的影响较为显著，顶管机在运行的过程中受到的作用力不均匀，管节进入土体的位置会产生较大偏离。在顶管机的实际运行过程中，必须不断调整，保证管节顶进的位置符合设计要求。

结合实际情况，管节偏离现象无法规避且始终存在。每一次偏离纠正时，均需要对顶管机施加外力，保证管节顶进的方向及位置的合理性。施加外力类似于增加一个土压力，使顶管机面临的阻力增大。结合现行的相关管理规范中的要求，各项规范中并未提及阻力概念，但结合实际情况可知，阻力属于不可忽略的重要影响因素。

（2）注浆减阻。

长距离顶管施工过程中，注浆减阻是一项非常重要的施工工艺，对顶管的效果造成直接影响。结合该项目的实际情况，为降低管道与土壤间的摩擦力，应采取相关措施。

①结合土体的性质，合理调整泥浆配合比，保证顶进作业过程中管节的稳定性。

②在管节一侧布置3个注浆孔，注浆管应装置在管节段右侧，注浆孔之间的间距应保持为7.2 m。

③选择合理的注浆工艺，结合标准化的注浆流程进行作业，保证顶进的过程中，土体之间的缝隙可以及时被泥浆填充。

④注浆孔的部位应设置在管节一侧，管节拼装完成后，注浆孔可以直接被前一个管节覆盖，浆液会在管道外壁与套环之间形成一个泥浆保护套。泥浆保护套比较牢固，不会轻易发生形变，管道摩擦阻力会有一定降低。

（3）中继间。

该项目借助中继间完成接力顶管作业，中继间的设计必须符合设计以及顶管作业的规范要求，确保顶管作业的施工效率。通常情况，第一个中继间应设置在相对靠前的部位，因为顶管机在运行的过程中，顶进的过程中土质条件会发生较大的变化，施工过程中面临的环境也会发生一定波动。

顶管机的推动力达到设计推力的60%时，装置第一个中继间，第二个中继间应在推动力达到设计要求80%时进行设置，启用中继间的时间应为顶管机推动力达到设计值90%。

该项目顶管作业的总长度为189 m，需要设置中继间进行辅助作业，结合实际情况，只需要设置2套中继间。实际施工时，在沿线104 m处设置第一个中继间，但存在大量泥浆会减小阻力，应合理控制顶进的轴线。实际顶进过程中的阻力比理论数值低，在实践过程中并未使用第二套中继间。

3.3 深基坑支护技术措施

该项目的基坑开挖深度达到7.5 m，施工现场与附近建筑物之间的距离较近。在实际施工时，管道沟槽开挖必然会对附近的土体造成一定影响，使建筑物的稳定性受到一定影响。为了保证施工过程中的安全性以及施工工期不会延长，施工单位决定使用升级款钢板桩进行支护。

钢板桩支护顶管工作井计算如图1所示。

图1 钢板桩支护顶管工作井计算

（1）钢板桩工作井的具体尺寸。

工作井用来临时性放置顶管设备，是顶管设备进行顶进作业的初始部位。工作井的设置需要兼顾多方面影响，如施工现场的地形、管道标高、地面障碍物等。大部分的施工单位均以管道的检查井作为工作井，可以节省成本，有效提高施工效率。

为保证施工过程中不会出现土体坍塌，保证施工人员的安全，开挖工作井时，应设置安全支护装置，还应结合施工现场的实际情况设置集水坑，便于基坑内的积水排除。

（2）安装导轨。

基坑开挖结束且基地夯实作业完成后，可以在基地表面浇筑C20混凝土，混凝土浇筑厚度为20 cm，安装导轨。导轨安装完成后，应使用水平仪对导轨的高程进行复核，复核无误后进行下一步工序施工。

导轨指基础上部的轨道，通常设计为装配式，管节在顶进作业前，均先将管节放置在导轨上，导轨的主要作用是导向，保证管节顶进的位置始终保持在合理部位。

①两侧的导轨必须平行，高程需要一致，导轨必须保持顺直。

②轨道的合理偏差应控制为轴线偏差3 mm、顶面高程偏差0～3 mm、两轨之间的间距频次±2 mm。

③导轨安装完成后，确保实际顶进时管节不会出现形变、位移等不良现象。

④安装导致之前，应对管道的中心线进行复核，在实际作业的过程中也应经常进行复核。

（3）顶进阻力的计算。

式中：γ——管节所在土体的密度（kg/cm3）；φ——管节所在土体的内摩擦角（°）；ω——指每节管道自重（kg）；L——管节顶进的长度（m）；f——顶进过程中管道与土体之间摩擦系数；PS——顶进时顶管掘进机的迎面阻力（N）。

3.4 顶管出洞

顶管出洞指第一节管节从土体中被推出，顶管作业达到设计指定部位。为了避免顶管出洞影响附近管线，应在工作井的井壁上设置支撑，井体沉降时，应立即对其进行纠正和处理。

3.5 校正顶管

顶管作业完成后，施工人员应在第一时间对顶管进行校正。在实际顶管的过程中，推动力过大或土质疏松可能导致顶管前进的方向与设计方向存在偏差。施工人员在实际顶管的过程中，应不断对顶进的位置进行检测，顶进位置与设计位置之间的偏差应控制为5 cm内。

4 结语

顶管施工技术不需要大规模地开挖土方，对土体以及周围建筑物的影响较小，在建筑领域中获得了广泛运用。但是顶管施工技术实施难度比较大，需要严格把控各个技术关键点，才可以取得理想的施工成效。