市政工程顶管施工技术探讨

2018-02-15汤达威

建材与装饰 2018年20期

汤达威

（江门市新会区冈州工程建设监理有限公司广东江门 529100）

顶管施工是一种地下式暗挖施工方法，它开挖的范围较少，能够穿越交通线下、湖泊、地下构筑物、地面建筑物以及各种地下管线等。它的原理是利用管道间中继间主顶油缸或液压千斤顶等的推力，把工具管从工作井内推进土层一直推到接收井内，一节接一节地压入土内，接驳好接口，直到到达施工要求，从而实现不开挖敷设地下管道的施工方法。

1 市政工程顶管施工适用范围与优劣性

（1）施工区域内存在建筑物群而无法利用开挖进行地下管线施工或者采用沟槽开挖施工的工程和会对周围建筑物的稳定性带来不利影响的管道工程等，这时就需要运用顶管施工技术。对黏性土、粉性土和砂土特别适合使用顶管施工技术，其次为碎石、卵石、风化残积土等非黏性土。但对于淤泥、沼泽地及岩石不适用。

（2）顶管施工工艺主要具备以下优越性

①可以穿越公路、铁路、河流等障碍物；

②降低人工成本，提高了施工效率；

③对交通的影响少，无需隔断交通，也减少了交通拥堵；

④施工过程中地面的沉降量低，噪音与粉尘等建设公害产生量较少，文明施工程度高。

（3）顶管施工存在以下不足

①当顶进管道的多种曲线组合一起时，施工会困难较大；

②土层土质较软则容易发生偏差，容易产生不均匀下沉。

2 顶管施工技术要点

2.1 施工前技术准备

施工单位勘查人员到现场对人流车流和交通状况进行观察，分析得出最佳交通疏导方案。根据地下管线分布图，定位该地排水管、污水管、电力、燃气、通讯、给水等管道，综合考虑其与施工管道的位置关系，与相关部门协商迁移或者临时关停部分重位管线，若解决不了再考虑是否进行设计变更。了解清楚当地土层物理性质，根据情况，作出不同的处理。其中砂层、岩层有不同的处理方法，砂层要搞清含砂量、及级配关系、细度情况等。岩层则要搞清楚是否风化岩，若是风化岩就要检测其属性，看起强弱情况，其抗压强度和抗剪强度，是粉沙质还是砂质，是整体结构还是条片状结构等等。还需了解地下水的状况及变化规律如地下水来源、水面标高及是否受到潮汐影响而变化等。施工单位必须根据实际情况选择最优的施工方案，掌握各种顶管施工技术工法，结合难度、风险、成本等因素综合考虑是否运用微型螺旋钻顶管法、水平定向钻进施工法、先导杆螺旋钻施工法、泥水平衡顶管法等施工方式进行施工。

2.2 施工优化

施工单位需按照设计图纸上管线的平面图，进行现场测量放线，并且定位工作井和接收井，确定每段顶管的长度。由于工作井造价比较高，需严谨确定工作井和接收井的位置和数量，能少则少。在确定顶进线路过程中，设计人员要严格设计顶进线路，应充分考虑树木、建筑基础、桥台桩基的位置关系，避开即将相交叉的障碍物或者其他构筑物。另外，如顶进深度范围内土层或者地下管网较为复杂无法避开时，施工单位要与设计单位进行商议，降低或抬高顶管高程，以避免破坏其他原有管线与降低施工难度等。

2.3 顶管设计与顶力

顶管设计应根据地质和周边环境条件，通过计算合理选择管材、管道埋深、井间距、顶管井结构形式等，拟顶管道与既有管道净间距应根据土层特性、管道覆土厚度、管道直径及管道走向等多种因素确定。管顶标高低于建筑（构）物基础底时，管底标高数值上要大于两倍的管直径，并且不能从建（构）筑物基础的影响范围下穿过，若顶管对建（构）筑物基础有不利的影响，应采取保护措施对其进行保护。相对的，管底标高高于或持平建筑（构）物基础底时，管底标高不能小于一倍的管直径。

顶力设计上，荷载结构法是现今对顶管受力状态研究的主要手段，认为地层对顶管管节的作用只产生作用在管节上的荷载。在顶进过程中管道会受到几种不同的荷载的作用，包括径向和轴向的荷载，其中在顶管径方向上受荷载分别有自重、上部荷载和土体荷载，在轴方向上会受到贯入阻力、管与土体的主顶推力、纠偏千斤顶的推力和摩擦阻力等的荷载。顶管承受的摩擦阻力成为了顶力的重要组成部分。摩阻力受土层参数、管道埋深、管径以及管与土之间的接触应力等因素直接或间接的影响，顶力的大小也因此受到影响。顶管在顶进过程中，普遍使用触边泥浆减阻的方法来减少摩阻力，不仅会对管道起到支撑作用，也会起到润滑作用。加入触变泥浆后，膨润土悬浮液会包裹着顶进管节，管道底部的法向力会因浮力的作用而减少，摩阻力也从而得到减少。

3 顶管施工质量控制措施

（1）在进行顶管施工时，根据以往的施工经验，开挖的工作井的深度都超5m，且工作井施工的工作时间大约需要连续进行一个月。工作井是整个顶管施工的核心环节，其施工质量直接影响到施工各方面的状况，所以工作井的质量尤其重要。在进行工作井的砌体施工时，为最大程度的发挥砌体材料的抗压作用，应当使砌体可以始终保持受到来自径向方向的压力。

（2）对于后背墙的质量控制。在进行施工时，应当确保后背墙的枕木完全接触在土壁在上。因此，应当确定两者之间的接触面是否具有较好的密闭性以及平整性。这两项指标达标，才能够有效地保证后背墙周边土体承受均匀的压力。如果在顶管施工过程中发现后背墙外侧土体有较多含水量，在撤掉受力时将会对土体造成土体液化，使得顶管顶进无法继续进行。施工人员应控制好土体含水量或采用相关的手段降低土体的含水量，使顶管顺利进行，从而提高工程进度与质量。

（3）严格控制标高、轴线。整个顶管施工最重要最直接影响顶管的施工质量的两个重要因素是施工管线的标高和轴线的走向。在进行顶管施工时，施工人员应当根据设计图纸，对工作坑内管线的标高和走向及相关位置进行测量，尤其是管道的轴线方向以及水准点的位置，并标识。在进行导轨设施的安装时，施工人员应当再三复核，确保相关的数据符合设计要求，严格控制管道的高度以及方向，将误差缩小到允许范围。

4 顶管施工注意的问题

顶管前要先制定出安全合理可行的施工技术方案，要根据实际情况，按地下顶管法施工技术要求，而且要符合规范、规程和标准。工作井内应有防毒、防暴、防燃、防水淹、防缺氧、窒息的安全措施。施工供电应设置能自动切换的双路电源，区分动力供电和照明供电，不应两种组动能一路供电，其中作业面移动照明供电电压不应过大，宜采用低压电源供电。顶管后座安装时，如发现顶进时枕木压缩不均匀或后背墙面不平，必须调整使枕木受压均匀或平整后背面后并加固方可顶进。油泵操作工在顶管顶进过程中，应时刻注意观察油泵车压力表，观察其数值是否均匀渐增，当发现压力数值突然然上升，应该立即停止管道的顶进，等待专人查明原因并调整好问题后才能继续施工，管道的顶进或停止不能随便进行，应以准确信号为准。所以操作人员不得在顶铁两侧作业，以防发生崩铁伤人事故。遇到顶进系统发生故障或在拼管前20min，应即发出信号给顶进管道头部的操作人员，引起其注意。在土质较差的情况下，地下水会渗流进土体内易造成塌方，为增大水压，应将顶进管道头部灌满。