顶管法施工技术在镇江市虹桥港清水通道工程中的应用

浦健

摘要：近年来，為深入推进生态文明建设，改善人居环境，根据江苏省人民政府统一部署，镇江市委、市政府开展了镇江市一湖九河环境综合整治工作。由于镇江处于丘陵地带，城区狭窄且建筑物密集，水系沟通无法采用明挖河道的方法，而采取顶管法施工技术可以解决这个难题，并且与明挖法相比，有着很多优点。本文以镇江市虹桥港清水通道工程为例，主要介绍了顶管法施工技术在本工程中的应用，不足之处还请同行指正。

关键词：顶管施工；沉井；清水通道

前言

顶管施工即非开挖施工，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术，就是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。该技术彻底解决了管道埋设施工中对城市建筑物的破坏和道路交通的堵塞等难题，在稳定土层和环境保护方面具有明显优势。

1、工程概况

镇江市虹桥港清水通道工程位于镇江市主城区北部禹山北路旁。该工程西起虹桥港东岸，穿红旗村集体用地到禹山北路南侧绿化带约 300m长， 后穿越禹山北路，接着沿禹山北路北侧绿化带穿两条路后，东至胜利港，全长约 1.23km。本工程采用顶管法施工，管道采用钢筋混凝土预制管，管径 1400mm，管底高程 1.5-2.5m，工作井 6 座，接收井4座，通道两端分别以八字口与管道相连接，工作井和接收井均采用沉井法施工。

2、顶管法在本工程中的施工技术

2.1施工准备工作

（1）测量放线：复核好甲方移交的控制点后，进行控制点展布，同时在沉井、顶管施工范围内的建筑物、管线等位置设定沉降观测点。

（2）临时设施：将影响施工的原地面设施物品清除，在工作井和接收井旁设置材料仓库，同时将设备停放处的地面硬化并设置遮雨棚，设置时要充分考虑排水要求；布设好用电用水线路，并做好防护措施确保施工安全；设计好浆液循环线路，确保环保安全。

（3）管材生产供应：通过考察正规的生产厂家，制定出详细的供货计划和严格的供货质量要求，并做好原材料的检验检测工作。

2.2沉井施工

（1）基坑开挖：挖机开挖，基坑底面的浮土清除保持平整与干燥，底部四周设2%坡度的排水沟与井底四角集水坑相通。

（2）砂垫层铺设：砂垫层厚度200cm，采用级配良好的中粗砂，加水分层夯实，夯实工具为平板式振捣器。混凝土垫层采用C15混凝土，厚度100cm，用平板式振捣器振捣。混凝土垫层表面用水平仪进行校平，使之表面保持在同一水平面上。

（3）沉井制作：立井筒内模与支架——钢筋绑扎——立外模与支架——砼浇筑——养护拆模。具体施工技术要求同一般钢筋砼施工。

（4）沉井下沉：采用排水法施工，分节浇筑，一次下沉，在下沉过程中及时测量观测，若发生偏移，根据情况，采用偏挖土纠偏法、增加偏土压重或偏心压重纠偏法、加设支撑和偏挖土同时进行法几种措施，进行纠正。若遇到沉井不沉的情况，可采用井顶压载，井外注泥浆等措施。

（5）沉井封底：沉井下沉至设计位置后，立即进行水下砼封底施工，浇筑底板砼前，将接触面凿毛，砼表面清渣冲洗。

（6）沉井观测：在底板施工完毕、土建施工完毕、建成后三个阶段进行沉降观测及记录，若遇异常情况，应及时通知设计人员进行调整。

2.3顶管施工

2.3.1顶管工艺选择

本工程DN1400管道主要穿越地质为粉质粘土夹粉土及粉质粘土。选用泥水平衡法进行顶管，比较适合现场的顶管施工，施工中泥水进行分离，用运泥车运出施工现场。正常顶管时，顶管机及管道内的操作均由地面操作者完成，所有的操作元件均由电缆、油管集中至地面操作室进行控制，所有运行数据由电缆传输信号至地面操作室以便操作者监控并发出操作指令。

2.3.2顶管施工技术

（1）顶管测量控制：在井周围布设一个高精度的控制网，用以测放、检查和修正工作井井区和井下的测量点，如轴线点、井下的测量起始点和后视点等。顶管方向与高程控制可直接用置于井下测量平台起始点上的激光经纬仪对顶管机上方的光靶即可。

（2）设备安装：井下设备安装包括出口器安装、导轨安装、千斤顶安装、后背墙安装及顶管机井下就位等，

（3）顶管出洞：顶管出洞是指顶管机和第一节管子从工作井中破出洞口封门进入土中，开始正常顶管前的过程，是顶管的关键工序，也是容易发生事故的工序。本工程顶管轴线均在地下水位以下，顶管出洞前采取措施防止地下水渗入井内。顶管机出洞前，先在洞口外围土体进行防渗注浆施工，注浆范围长5m、宽8m、高8m。同时，在洞口内壁安装出口器，出口器由内径略小于管节外径的橡胶密封圈和内径略大于管节外径的钢法兰组成。顶管机头在井内管床就位，调试完毕，作好出洞的一切准备后，用气割割除洞口内的钢封门，将机头穿进橡胶密封圈顶入土中，同时在机头与洞口的缝隙中注满膨润土泥浆，以润滑管道，支护土体。

（4）顶管进洞：顶管进洞，是指一段管道顶完，顶管机破进洞口封门进入接收井，并作好顶管机后一节管与进洞口的密封联接的过程。顶管机进洞前也应对洞口外土体进行防渗注浆，并留有足够的固化时间。顶管机进入加固土体并到达洞口外侧时，割除钢封门，将顶管机顶入接收井。

（5）膨润土泥浆减阻及置换：优质膨润土泥浆具有良好的触变性与润滑性，将其压到管外壁，包裹住管子，可大大减小管外壁与土壤间的摩阻力。每段顶完后，用掺入适量粉煤灰的水泥砂浆置换触变泥浆，置换后管道上的注浆孔封闭严密，并将全部设备清洗干净。

（6）掘土及出土：泥水平衡顶管机前部土体通过切削刀头切削土体，通过压力水进行充分搅拌后，变为泥水，泥水通过泥水软管依靠污泥泵的强大动力输送至工作井上部泥水沉淀池内。沉淀池通常有3个，泥水经过3次沉淀后，再通过高压水泵进入顶管机前部，完成一个循环。沉淀池内沉淀的泥浆采用轮式反铲挖掘机挖掘，装入全封闭的泥水运输车，运至指定地点。

3、顶管法与开挖法比较

采用开挖法存在的问题 ：（1）对交通造成极大的影响，禹山北路是镇江城区的一条重要通道，如果封闭，将对东北城区带来很大的不便。（2）投资将变大，本工程顶管线路位于主城区，如果开挖，将会对现有建筑进行拆除，破坏路面，所有恢复工作将增大工程的投资。（3）安全隐患多，开挖的基坑将对周边多层或高层建筑物产生影响，弃土的运输、施工区的防护都存在安全隐患。

而顶管法通常采用机械化施工，不需要大开挖，减少工作量，占用场地小，不干扰交通，可穿过原路面和建筑物，工艺简单，施工方便，基本不受雨季的制约，施工速度快，效果好，对原土体基本不产生整体扰动，对周围建筑物不产生破坏。

4、结语

顶管法施工技术是继盾构施工之后发展起来的地下管道施工方法，随着科学技术的发展，顶管法施工的工艺、方法也不断发展改进。通过镇江市虹桥港清水通道工程的施工，证明采用顶管法施工与挖埋法比较，在工程投资，工期方面，安全方面更具有优势。

参考文献：

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[2]汪玉泉，朱彩珍《浅论顶管技术在市政给排水工程中的应用》[J].黑龙江科技信息2010（20）.

[3]康鹏《顶管法施工技术在水利工程中的应用》[J].大坝与安全 2011（03）.

[4]肖鹏 《顶管施工技术在市政工程中的应用》[J].中国城市经济 2011（17）.