浅谈市政工程中顶管技术应用

马建省

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摘要：随着我国城市经济的不断发展，城市城下建设工程将越来越多，顶管施工技术的优越性越来越突出，在市政管网建设中，采用顶管施工技术，能够有效地降低对附近城市构筑物和道路、管网的影响，取得安全、环保、高效、经济的效果。本文对顶管技术在市政工程的应用中的相关问题进行探索和分析。

关键词：市政工程顶管施工技术应用

一、顶管技术在市政工程中的应用

（一）适用范围

1、在城市中心地区，或商业繁华街道，以及城市建设中遇到无法迁移或不能实施大型开挖的文物古迹遗址等特殊地段，对不能进行空中架线、开槽埋管来实施作业施工时。一般是采用管径中Φ80 -Φ600mm 的地下埋管工程可使用顶管法施工。

2、在敷设城市污水管道直径大于Φ600mm 时，施工现场无法采用明沟开挖埋管施工而管道沿线又无其它建筑物基础时，可使用顶管法施工作业。

（二）顶管技术在市政管网中的应用

1、旧城改造过程中，由于多年形成的各种管网相互交错，很多管线地下位置不明，原始资料丢失或不全等因素，市政管网铺设时无法对地面进行有效开挖。

2、城市架空线路遇交通干线、繁华街道、文物古迹，铁路或江河阻截，需转入地下过渡。

3、当污水管道直径较大（Φ600mm 以上），而施工现场周边环境受限，无法采用明沟开挖来埋管施工管道。

二、顶管施工技术的基本原理

顶管法施工是借助主顶油缸及管道间中继间等的推力，将工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推到接收坑内吊起。与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两坑之间。对于长距离顶管，由于主油缸的顶力不足以克服管壁四周的土体摩阻力和迎面阻力，常将管道分段，在每段之间设置由一些中继油缸组成的移动式顶推站即中继间，且在管壁四周加注减摩剂以利于长距离管道的顶推。

（一）顶管施工与开挖施工法相比的优点：开挖部分仅仅只有工作坑和接收坑，而且安全、对交通影响小；在管道顶进过程中，只挖去管道断面部分的土，挖土量少；建设公害少、文明施工程度高；在覆土深度大的情况下，施工成本低。

（二）與开挖施工法相比较存在的不足：曲率半径小而且多种曲线组合在一起时，施工就非常困难；在软土层中容易发生偏差，而且纠正这种偏差又比较困难，管道容易产生不均匀下沉。

三、顶管施工技术要点分析

（一）现场踏勘及调查

1、观察现场人、车流情况确定人流及车流交通组织及路线，考虑在路口设立交通导向牌、高峰期安排人员指挥交通；2、摸查清楚附近的排水系统，设计最佳的排泥水线路，必要时施工临时排水管道，避免污水横流；3、对于现场的煤气、电力、通讯、煤气、供水等管道现场定位，并标示出来看是否需要临时关停或搬迁；4、调查雨水渠箱、原有污水管道等埋设较深的市政地下构筑物；5、对于附近一些桥梁等构筑物调查其桥台基础、桩基深度及间距，附近建筑物基坑采取什么结构形式，是否采用喷锚结构施工，其长度是否在顶管顶进轴线内。

（二）施工前技术准备

可以要求业主及设计方提供顶管顶迸路线详尽的地质资料。尽量了解土层的物理性质、力学参数、分布状况等。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。如果有砂层则要搞清含砂量多少及砂的细度情况及级配关系。岩层则要搞清楚是否有裂隙发育。如果是风化岩足则要搞清楚是否强风化、中风化抑是弱风化，其抗压强度及抗剪强度多少，是粉沙质泥岩还是砂岩，是否为条片状结构还是整体结构等等。一般来说现行业主及设计单位提供的地质资料不够详细，甚至是截然不同，作为施工单位，我们一定要求业主补钻。业主应承条件下我们自己也可以在顶进线路上补鉴别孔，局部问题点补技术孔。

（三）顶管线路确定及井位设计

顶进距离由设备条件及周围环境来综合决定。考虑到工作井的造价比较昂贵，应少一些工作井，尽量安排往两个方向顶进。由于现行设计院设计管道大多按照明挖方式设计，在现场调查后尽量优化线路设计，避开不利顶管的土层、尽量让顶管线路避开结构物及树木。最好在每个工作井或者接收井内设计成检查井位。线路与附近结构物的距离设计必须考虑到以后作检查井的方便和空间，尽量避免冲突。检查井间距按照现行规范可以和设计单位研究适当加长。顶进深度范围内土层较为复杂时，与设计部门协商考虑抬高或者降低标高。

（四）顶力及管材设计

顶力大小和很多因素有关，如土层的变化情况、是否有纠偏、采用设备的形式、机头的切削形式、采用管材形式、后靠背的刚度、工作井的形式、注浆的压力、顶进速度等。实践证明，现行考虑采用整体三维模型，考虑多参数系统来模拟顶管顶进过程中各结构的受力情况。关于管材设计，现行对于管材的配筋量、钢筋布置、砼的强度及端部的细部处都区别于一般承受纵向线荷载的排水管道，一般可以按照轴心受压柱的考虑来设计管材，但是注意到顶管是需要纠偏处理的情况，必须考虑到管道的偏心受压及局部应力集中的情况而要预留一定的安全系数。

（五）现场施工管理

在现场施工中，管线中常常带有污物和施工残留物，应及时清扫，否则会对阀门、设备、仪表带来严重的损害。管道在安装前后都要进行清扫，要焊一段清扫一段，这样可大大减少系统封闭后的清扫工作量。清扫后可对系统进行整体或分段打压，检验系统的强度和气密性。这里要注意季节对打压工作的影响，如在寒冷地区，冬季一般只打气压，打水压易造成管道内结冰，如打水压则要采取一定的防冻措施。打气压要对系统进行认真分析，制定打压方案并采取相应的安全保障措施。

四、顶管施工要注意的几个问题

（一）工程地质和水文地质条件：施工前必须了解土层的变化情况；对于要经过回填土的地带，需要提前加固处理，避免施工过后地表有过大幅度的下沉。

（二）有毒有害气体的检测和预防：顶管施工通过的地层一般都会有淤泥层，腐烂的动植物会在地下生成有毒有害的气体，顶管施工过程中，需要定时监测管内有毒有害气体的含量，及时通风换气，确保安全。

（三）地下管线的提前探察：顶管施工时提前查明其它地下管线的埋设深度，走向位置等，不仅有利于顶管施工工程的顺利进行.而且对于保证其它地下管线的安全。

（四）穿越建筑物时对基础的探察：顶管在建筑物基础下施工时，需要明确施工路线上所遇到的建筑物基础类型，对部分不稳定的基础，顶管顶进前可以采取托换、加固措施。

（五）顶进计算：根据准确计算顶进推力等计算结果，选用相应的油缸类型和确定中间的分布；通过工作设计，根据计算得到最大顶力，提出工作井的加固方案。

五、结束语

随着城市建设步伐的加快，顶管施工技术具有对公路、河流、建筑物扰动很小，不会影响到既有建筑物和构筑物的使用；地下施工噪声低，土方和泥浆集中排放，对环境的破坏很小；施工进度快等特点，应用的领域也越来越广泛，可广泛应用于地下管道、过街隧道等市政工程中，为城市的建设取得了良好的经济效益和社会效益。

参考文献：

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