浅谈市政工程顶管施工技术

陈国彬　韩丽仙

摘要：文章首先对市政工程顶管施工技术的基本原理和主要工序进行了介绍，着重阐述了施工过程中顶管井的结构形式和顶管井洞口止水设施的选择方法，并提出在顶管施工过程中测量与控制顶进误差的几个要点，以此希望为我国市政基础设施的发展做出贡献。

关键词：市政工程；顶管施工技术；顶管井；止水设施；顶进误差 文献标识码：A

中图分类号：TU992 文章编号：1009-2374（2015）11-0129-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.11.064

城市的发展离不开市政基础的建设，而传统的市政工程施工所采用的挖槽埋管地下管线技术，需要对地面进行大面积开挖，对城市交通影响较大，给市民的出行和生活也带来很多不便。为解决这一影响，顶管施工技术被应用到市政工程的基础设施施工中。在市政管网的建设过程中，采用顶管施工技术可有效地减少由于施工给附近的道路、构筑物等所带来的影响，在安全、经济、环保和效率等方面都有显著的提升。

1 顶管施工技术的基本原理和工序

1.1 基本原理

顶管施工技术就是从顶进井开始将顶管掘进机或工具管，通过主干顶油缸和中继间顶进力的作用，穿过土层至接收井内吊起，最后再将工作井间的管道埋没的过程。机械式的施工多采用封闭式顶进方法，其压力平衡的方法有：泥水式平衡、土压式平衡、气压式平衡。

1.2 主要工序过程

1.2.1 顶进的方法。在选择管道的顶进方法时，要充分考虑现场的施工条件，包括地下水位、地质、地下建筑物、管径等因素，还要满足以下条件：（1）砂性土或黏性土层的地质条件，且没有地下水的影响时，多选择机械挖掘式或手掘式顶管法施工；（2）软土层的厚度较大，且没有其他障碍物时，可采用网格式或挤压式顶管法施工；（3）在黏性土层的环境下施工时，如果要对地面的平整度进行控制，可采用土压式平衡顶管法施工；（4）在粉砂土层的环境下施工时，如果要对地面的平整度进行控制，可采用泥水式平衡法或加泥式平衡法施工；（5）当顶进的金属管管径小或长度较短时，可采用挤密式土层法施工。

1.2.2 顶管井的布设。顶管井的布设通常要采用钢筋砼或碎石作为地基基础，土质较硬的顶管井可采用方木作为基础，土质不稳定的工作井，其周围要架设支撑。顶管井的地基修建要按照设计的管线位置和坡度施工，要求不得出现沉降，在其内部固定的导轨及顶管位置要准确。排水管顶进的顶管井，要设置于检查井的

位置。

1.2.3 管道的顶进。顶管井的布设完成后，要进行管道的顶进。在管道顶进前，要在管的前端开挖一个与所顶管道形状相似的坑道，其深度约为30～50cm，再将管道用千斤顶顶进，并重复此步骤循环顶进。

1.2.4 顶管的接口。顶管的接口多采用电弧焊接方法，即在将管段顶入前，将该管段与已顶入的管段在内部进行焊接。混凝土管的接口处要采用麻丝油毡、橡胶圈或橡胶垫等材料嵌缝，管口的内侧要预留1～2cm的缝隙，两管间的孔隙在顶紧后要控制在1～1.5cm。

1.2.5 管道的压浆。在完成管道的顶进和检查井的施工后，要进行管线的压浆作业。管道的压浆施工要通过每节管道所预设的压浆孔进行压浆，同时要防止地面发生沉降现象。

2 顶管井的施工

2.1 顶管井的结构形式

顶管井包括工作井和接收井，顶管井的结构通常为钢筋混凝土形式。工作井通常为单孔井或单排孔井，单孔井的形状可以是矩形、圆形或正方形等，单排孔井多为矩形。工作井在建造过程中，要按照双向顶进的结构施工，其间距要与检查井的间距相同，并且要与接收井呈间隔形式布置。同时，要在井内设立支撑，从而改善井内结构的受力情况。在工作井和接收井施工完成后，要在其附近做检查井。

2.2 顶管井洞口止水设施的选择

在很多市政工程的顶管施工过程中，井内出现水土淤积的现象，导致管道和机头叩头或机头被淹等事故，严重影响顶管的顺利出洞，给工程建设带来很大麻烦。这类事故的产生，较多是因为顶管工作井预留口的止水设施，其密封不严或其他原因所造成的，所以在对顶管进行施工作业时，要严格按照设计要求对洞口的止水设施进行检查和控制。工作坑的洞口止水设施有很多种形式，包括齿形橡胶式、盾尾钢缘刷密封且压注盾尾油脂等，选择哪种结构形式则要结合工作坑的具体施工等条件来确定。但是无论采用哪种形式进行密封，都要首先确保其具有合格的安全止水功能，再考虑其经济因素等影响。

在一般的市政排水工程中，其管道的敷设深度都小于10m，受地下水压力的影响较小，所以在很多市政顶管井工程中，洞口止水设施选择了结构相对简单、造价低廉、安装方便的橡胶法兰式结构，但却忽略了对洞口止水设施的刚度、强度以及密封材料性能的要求，导致了顶管井的水土淤积事故发生。因此选择洞口止水设施时，要首先结合管道的不同埋设深度、洞口的结构形式、对止水设施的刚度和强度要求等特点，确定其结构形式；在安装过程中，要保证预埋件的锚固强度、焊缝的焊接质量，并确保管中心与洞口止水设施的同轴度等。只有在彻底满足顶管工作井的所有质量要求后，才可以最终确定洞口止水设施的结构，保证顶管施工的顺利完成。

由于工具管在进洞后，其姿态很难确定，所以通常情况下，顶管接受井的洞口止水不采用止水装置，仅在洞口进行地基加固，并采用扇形板将接收井的预埋钢法兰和首节特殊管焊接。当工作管进入接收井后，接受坑内要算好标高并安放导轨，同时要确保坑内不得出现水土淤积、管道或机头叩头等事故的发生。

3 顶管的测量与控制

在顶管的施工过程中，由于顶管的方向很容易发生偏移，所以在顶管顶进阶段，要及时进行顶管的三维动态测量工作。在施工前，要在井的周围设置一高精度的控制测量网，对井区、井下的测量点，如轴线点、井下测量起始点和后视点等进行检查和修正。

为了确保管道入土位置的精确性，在顶进第一节管时，其测量的间距要小于30cm，入土层后的测量间距要小于100cm。当顶管每次顶进的长度小于50cm时，顶管中心偏差可采用垂球拉线法测量。此时要尽可能地拉大两垂球的间距，并用水平尺对头一节管的前端中心进行测量。当顶管的每次顶进长度大于50cm时，其中心偏差则要采用经纬仪进行测量；顶管的高程测量，要根据工作坑内设置的高程点标高，用特制高程尺和水准仪对第一节管的前端和后端的管内高程进行测量；当顶管的中心和高程偏差量快超过设定误差值时，要及时进行

纠正。

4 结语

市政基础设施是城市快速发展的前提条件，是城市交通枢纽畅通、居民安居乐业的基本保障。在市政工程的施工过程中，顶管施工技术作为一种现代化的施工方法，可以有效地解决传统的市政工程施工所带来的交通堵塞等诸多不便，将影响范围降至最低。而作为市政工作者，要熟练掌握这一施工技术，牢记顶管施工的重要工序和技术要点，强化施工过程中的质量控制，保证市政地下管道的施工质量，为市政工程的整体建设质量把关，为城市的快速发展保驾护航。

参考文献

[1] 给水排水管道工程施工及验收规范（GB50268-2008）[S].

[2] 建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）[S].

作者简介：陈国彬（1981-），男，中国中铁四局集团有限公司市政工程分公司工程师，研究方向：建筑工程技术；韩丽仙（1985-），女，中国中铁四局集团有限公司市政工程分公司助理工程师，研究方向：建筑工程技术。

（责任编辑：陈 倩）