顶管施工技术在截污管线工程中的应用

摘要：当前，我国现代建筑施工研究的侧重点就是顶管施工技术，在众多管线施工中作用显著，尤其是在截污管线工程中的应用。文章对截污管线工程的施工要点进行了分析和讨论，对顶管施工技术的设计思路进行了阐述，并且对顶管施工所采用的施工工艺和技术措施进行了论述，希望给类似工程提供参考。

关键词：顶管施工技术；截污管线工程；排水工程；建筑施工；施工质量 文献标识码：A

中图分类号：TU990 文章编号：1009-2374（2017）10-0057-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.028

顶管施工技术是以保证稳定的施工质量为前提，直接把全部管线施工放到地下空间进行作业，对现代化城市建设而言，顶管施工技术创建了一个既舒适又整洁的生活环境。就截污管线工程来说，最重要也是最关键的环节是地下管线的敷设。本文就截污管线施工过程中，怎样准确恰当地对顶管施工技术加以利用，做了详尽的分析说明。

1 工程概况

以某支渠排水工程为实例，工程全长73.67km，管径为DN400～DN1200，工程横穿城市道路隧道，并且下穿隧道里面铺设十分复杂的管线。开挖技术进行埋管，会十分影响其他管线和道路，将上述因素进行综合考虑，施工方法主要采用开槽明挖施工、顶管施工。

2 顶管施工工艺

整个顶管施工通常包括三大施工阶段，每个阶段都有各自的部署和控制重点；（1）第一阶段也就是准备阶段，所需要准备的有技術、物资、材料、人员；（2）第二阶段所包含的工作内容有接收井、工作井、千斤顶就位、导轨制安；（3）第三阶段进入顶管顶进工作。

3 工作井设计及施工

（1）对工作井的平面尺寸进行确定。检查井加以改造利用就成为支渠顶管工作井，而检查井原有的原有尺寸和顶管尺寸不相符合。基坑要比沉井宽2m左右，四周设置排水井，并进行排水沟的挖掘，使地下水位降至比基坑底面低0.5m，放坡为1∶1.5；（2）对工作井深下沉进行确定。在刃脚处混凝土达到设计强度的100%，上部混凝土达到75%后，开始沉井下沉挖土，井内土方采用人工开挖，每次取土深度为30～40cm，自井的中部向四边对称取土，以保证沉井在下沉过程中，不出现倾斜。自井中取出的土方堆放在离井3m以外，避免因外部土的压力增大，使井发生倾斜，一轮下沉到位再进行下轮开挖下沉，使沉井到达设计深度；（3）工作井进行施工。工作井在进行开挖之前，降水井的设置需要按照设计点进行布位，降水的方式选择管井法。选择挂网喷锚和围护桩进行接收井、工作井的支护工作。

4 顶管施工方法

4.1 导轨安装

两条平行的钢轨构成导轨，导轨的作用是给工作井中的推进管以稳定的导向，并且推进管最终会沿着导管进入土体。本文中工程导轨所应用的是38kg/m钢轨，型钢和轨底进行焊接，成为一体，进行安装时，与工作井底板的预埋钢板进行焊牢，并且凭借型钢进行支撑或凭借砼进行围牢。进行导轨的安装之前，首先对管道中心位置进行复核，以保证轴线位置，导轨的高程足够准确。导轨的定位工作必须足够正确、稳固，这样才能保证在顶进过程中，即使承受高负荷也不会发生变形、移位、沉降。

4.2 顶管顶进施工

工作坑内设备安装完毕，经检查各部处于良好状态，即可进行开挖和顶进。因顶管是两根平行管，为避免干扰，施工时先顶进一根，先导管直径100mm每节长度1～1.5m，待施作完成后，再顶进另一根。管子在导轨上就位后，将顶铁装好，并且对管底标高及轴线是否达到设计要求进行严格检测，如果检测结果合格即可继续管前端挖土工作，顶管法施工工艺流程如图1所示。凭借千斤顶进行顶进出镐工作，后背墙可以承受顶管最大顶力的前提下，进行圆管的顶进工作。顶进时需要注意：（1）顶进时，应该持续作业，不能间断，因为中途停止，会增加顶进阻力，影响顶进进度；（2）顶进工作的质量和第一节管子的顶进方向和高程有直接关系，所以专业人员应该多次测量，仔细检查并且及时校正偏差；（3）顶铁的安装应该尽量平顺，防止顶铁歪、扭的情况发生，活塞缩回后再加放顶铁的时候，应该尽可能地选择较长的顶铁，以减少顶铁使用数量；（4）顶进工作进行时，如果管前发生地质坍塌，后墙倾斜，测量偏差过大，油泵压力指针突然不明原因增加时，应该立即停止顶进，查清故障原因，并且将顶进故障排除，方可继续顶进；（5）每次顶进的顶进长度为30cm、开挖长度为35cm，顶进工作进行时应该严格把控顶进尺寸；（6）对顶进工作过程中的数据进行详细记录。地上建筑物能否安全及顶进质量是否合格的关键因素就是管前挖土，进管是否准确和管前挖土的开挖形状和开挖方向有直接关系，这是因为顶进工作进行时，管子是沿着土壁前进的，所以应该密切把控管前开挖工作。因为管内挖土工作劳动强度大、工作环境差，工人应轮流工作，并且施工过程中应该有足够明亮的照明灯具。管前超挖时，如果遇到体积较大的混凝土块，需将其击碎后方可继续顶进工作。管前超挖所产生的土，应该及时运送出去。将土用小推车运出管外后，再用电动卷扬机运出坑外。废渣运出后，堆放位置不宜靠近坑，至少5m以外，并且工人应该及时清理弃渣。

图1 顶管法施工工艺流程图

4.3 注浆减阻

如果顶管施工的距离较长，那么较小顶进阻力十分重要，减阻泥浆就会派上用场。减阻泥浆的组成成分有纯碱、膨润土、水和粉末化学浆糊，以上物质需要按一定比例进行调配。其配比的确定需要根据不同土质反复实验。较小阻力效果的好坏，不仅与所选择的浆液材料和材料配比有关系，还和注浆量、注浆孔的布置、注浆压力、注浆泵的选用有一定关系。一般情况下，钢管顶管施工过程中，较为重要的工序有注浆孔的封堵、布置和开口，以上和成型管道的质量和减阻好坏有直接关系。如果管道的管壁较厚，管径较大，那么注浆孔一般会很难控制。这时一般选用平喷的方式注浆，凭借注浆孔两段位置所设置的盖帽，将泥浆喷射的方向进行转变，迫使泥浆由单点直喷转变为沿管壁平面均匀喷射，这样一来避免泥浆流失完成难以形成封闭泥浆套环。

4.4 中继间运用

如果顶管的总顶力大于钢管最大承受力或者大于顶管工作井后背最大承受力时，应该进行中继间的设置，因为顶管施工时会遇到地下障碍物，或者地质情况突变等情况。如果顶力达到主顶推力八九成时，为了加大一次性顶进的长度，需要加设中继间。中继间通常情况下，选用组合式，这种形式的中继间最明显的优点是不需要单独进行特殊管的制作，中继间外壳可以直接选择钢管管材进行制作，钢管内部增加设置外径稍小，长度为1.5m的钢管制成中继间伸缩套管，外壳和套管密封使用组合密封式充气胶囊得以实现，设置时注意设置成前后两道，方便更换。顶管管结进行加工制成中继间，最大限度地降低了成本。而密封所使用的充气胶囊，在顶进过程中起到止水的效果，胶圈也会因为均匀的磨损受力，延长使用寿命。

4.5 测量与纠偏校正

4.5.1 顶管测量。顶管测量所应用到的技术是激光线测设法。在工作坑中安装好激光经纬仪，并且依据管线设计的方向和坡度进行调整。将标示牌安装在管内，如果设计位置和顶进的管道方向相同，标示牌的中心就会得到激光的射影，这就说明顶进工作没有任何偏差，如果存在偏差，则需要适当校正。整段顶管完成后，应该测量每个管节接口处的中心位置和高程，如果存在错口，应测出错口的高程，旨在对全程的纵坡和高程进行衡量，控制高程和中心偏差在规定范围以内。为了确保管道达到规定的光滑度，应该用砂浆对错口处进行抹平。（1）顶进施工时，依据已经设置好的管道中心线与工作坑位进行控制系统的建立，这个控制系统连接地面与地下，将控制点设置在不容易被扰动，方便校对核查，视线较为清晰的位置，并且采取一定的保护措施；（2）顶进时，从工程开始到工程结束，激光经纬仪应该随时跟踪测量，纠偏系统是依据激光点进行左右上下的纠偏工作；（3）第一节管顶进后，每当有10～20cm距离的顶进，测量一次中心和高程。常规顶进时，每次有50cm距离的顶进后，进行一次测量工作；（4）高程测量：高程测量所需要的设备是高程尺与水准仪，对第一节管前端内底高程进行测量，旨在对顶进高程进行控制，与此同时，对第一节管后端内底高程进行测量，旨在对坡度进行控制；（5）激光光束的作用有垂直方向给出准确的标高和坡度、水平方向给出正确的顶进方向。施工人员在顶进工作进行时，依据水平尺上光束所指示的读数调整管前土方的保留或者清除，并且随时对标高和管道轴线进行调整。

4.5.2 纠偏校正。顶管偏差校正不可以等到出现明显超差时才进行校正，应该以预防为主。顶进工作进行时，如果出现管位偏差大约在10mm时，就应该马上校正，纠偏校正是循序渐进的过程，需要缓缓进行。顶进时以小角度慢慢纠偏，使得管子逐渐复位，不能够猛纠偏，硬加调试。实际工作进行时，纠偏的方法有：（1）挖土校正法：所谓挖土校正法，即利用不同部位调整不同的挖土量，完成纠偏，挖土校正法产生的误差一般不超过20mm。技术人员在施工过程中，应该分析方法，总结经验，对挖掘范围适当调整，以确保工程顺利开展；（2）强制校正法：如果发生大于20mm的偏差时，需要采取强制校正法，所采用的设备是千斤顶。如果超挖纠偏已经没有任何效果，选择小型千斤顶施加顶力。并且综合超挖纠偏法，一边顶进，一边支撑，直到偏差回归；（3）衬垫校正法：这种方法通常应用在局部位置，局部位置地基通常较软弱，这会促使管头底沉，这时应该使用顶木校正法在管底衬垫，用换填砂石加工板等换填，旨在加强地基强度。

5 结语

顶管施工技术目前在一些暂时没有办法实施开挖作业的管道结构工程中被广泛应用。我国成功的顶管施工案例已经大有所在，这就标志管径较大、距离较长的顶管施工技术已经越发成熟。

参考文献

[1] 给水排水工程顶管技术规程（CECS246-2008）[S].北京：中国计划出版社，2008.

[2] 成曉君.非开挖顶管技术的应用[J].山西建筑，2010，36（9）.

[3] 余彬泉，陈传灿.顶管施工技术[M].北京：人民交通出版社，2008.

作者简介：张宇浩（1982-），男，辽宁沈阳人，浙江华东工程建设管理有限公司工程师，研究方向：截污管道施工技术。

（责任编辑：蒋建华）