关于顶管施工的技术探讨

廖颖

摘要：当前中国经济飞快增長，这给顶管技术的发展带来了很大的机遇。这需要不断借鉴国外先进技术，持续创新，加速顶管技术升级，促进其全面发展。文章就顶管施工这门市政工程中频繁使用的技术，联系实践，阐述了这门工艺及其相关技术，针对顶管施工必备技术进行了详细分析，叙述了其包含的原理，给相关单位的顶管施工提供有效的参照。

关键词：顶管施工；工艺；技术

由于经济的发展和社会的进步，随之而来的是城镇化转变、地下管道升级，而先前的地下给排水管道已经无法跟上时代的步伐。然而地面上的障碍物特别多，例如街道、建筑、铁路、溪流等。所以顶管施工等非开挖施工技术愈发受到人们的关注。同以往的开挖施工对比，这种非开挖施工不用挖掘地表，还可以穿过各种障碍物。这种施工手段不仅排除了不良季节对施工的阻碍，而且不会由于管道掩埋深度而加大挖土量。由于管道不需要安装必要装置，这就避免了管道沿线对外部环境的污染。因此，顶管施工非常适合运用到城市地下管道建设中。本文将对长距离顶管施工进行介绍，为这门技术的发展贡献微薄之力。

1.顶管施工工艺简介

顶管施工的工艺大致有四种，即土压平衡式、泥水平衡式、气压平衡式和手掘式。然而现在顶管施工工艺被应用最多的是前两种，这两种工艺各有千秋。就口径这点，土压平衡式由于应用螺旋式干出土的方式，管内要有工作者走动以及运送土，一般应用在大、中口径的顶管上；而泥水平衡式应用湿出土的方式，一般应用在中、小口径的顶管上。就地层状况这点，前者一般应用在类别不同的地层，而后者由于出土方式的制约，一般只能应用在软土地层，除非掘进机头有破碎功能的情况下才能够应用在其他地层。

2.顶管施工重要技术要点

2.1顶进的测量和偏差纠正

顶进测量必须设定在测量控制网内，利用天顶仪把后视点置入井里，选取Wild2级经纬仪实施测定。水平测量能够应用水平连通管的方式展开，应用s3水准仪逐步复测校正，就能够把误差降低在20毫米以下。顶进偏差发生的主要原因大致在以下几点：墙后的土质杂乱不均；迎面土的不规则阻力；主顶油缸的后背墙不与顶管轴线垂直或其表面不平；导轨的安装有很大误差；工具管过墙的管轴线同顶进线出现角度偏差；主顶油缸的顶力不够均匀；管外的摩擦力各异。传统的偏差纠正通常是出现管道头部与轴线偏离的状况才开始，可是这种情况下管道已经出现了偏差，管轴线随之产生了相当程度的弯曲，这项工作通常很不容易。故在顶进过程中的方向把控最根本的在于搞好预防控制工作，例如依据顶力不平衡这一问题，提高对顶进系统的监测，就能够避免这一问题，进而能够预防管道偏差。如果施工条件较好，就可以利用计算机进行纠偏工作。将原始数据输入计算机进行处理，并且参照管道偏差轨迹、管道方位与外力平衡等因素，让计算机得出解决办法。偏差纠正工作，利用逐步法，限定每次的纠正量，决不能出现纠偏量过大的情况，以防反向偏差出现。在顶进的全过程都要把偏差一直限制在20毫米以下。

2.2降低顶进的阻力

在顶管施工过程中，管壁和土之间由于摩擦会出现很大程度的阻力，一旦顶推力超过管道的最大承受力，管道就会损坏，所以就想到了利用中继环与触变泥浆作润滑剂来降低阻力的方法。触变泥浆的工作原理是管道外部空间包围着触变泥浆产生的泥浆环套，既降低了土层对管道的垂直压力，又由于泥浆的浮力功能而降低了管道对下面土层的正压力。由于泥浆处在流动湿润状况，就使之呈现湿润摩擦，这种摩阻状态的摩擦系数很小。触变泥浆使得摩擦系数有着5到25倍的变化，它的降低阻力成效能够在百分之五十到六十之间。触变泥浆是水和膨润土混合制成的，其配比是8：1。泥浆通过搅拌注入储浆箱，利用注浆机通过管道传输到混凝土管的注浆孔，与土体结合转变成泥浆套。中继环的修复工作中，就要天天持续补浆。

2.3管道内部空气达标

如果顶管的顶进时间很长，工作人员在里面需要足够的氧气，而管道内部的含氧量不够高，时间一长就会使工作人员由于缺氧而出现健康问题。在修理或者拆除中继环工作中，堵漏所选取的材料受热会产生有毒气体。要想确保管道内部空气达标，可利用二路供气，使工具管的空气符合国家规定，氧气含量达到百分之二十一，相对湿度控制在百分之七十以下。假如管道太长，就在其头部装配接力抽吸式风机保证管道内部空气达标。

2.4平衡局部气压

顶管在顶进过程中，会由于正面挤压力不能达到阻止坍方的强度，就很可能出现正面坍方。这不但会加大出泥量，而且会使得地面出现沉降、管轴线出现弯曲，就会给纠偏工作制造很多麻烦。想要消除这个问题，在施工过程中要平衡局部气压。局部气压的强度要根据实际情况设定，通常土层以不坍方为基准。

2.5控制地表沉降

当顶管顶进的时候，地层会被影响，土体会有损失，随之地表会出现下降。要想确保地表建筑足够安全以及管道内部顶进机器的运行，一定要控制地表沉降。一般可凭借相关部门规定的最大沉降量，通过计算来检测地表沉降量是不是符合规定。然而先前的顶管施工经常会出现土体流入洞中以及水土流失使得地表出现很大沉降。想要降低出现这种情况的概率，可使用以下手段减少地表沉降：利用黏土、变熟石灰、水和水泥混合搅拌形成砖坯，分层加入穿墙管；工作井内外都实施压密注浆；使用外套或止水栅栏。

3.结语

总之，顶管施工有着很多优势，它对地面的障碍物扰动很小，不会对人们的正常生活产生不良影；在地下施工，土方与泥浆都会集中排放，噪声小且不会污染环境；施工进度也较其他方式快。因此，顶管施工被大量利用在很多市政工程当中。