浅谈顶管技术在市政工程中的应用

孙建

摘 要：顶管技术是指在非开挖埋设底线管线的一种施工技术，适用于城市跨路及文物地区的底线管线敷设工程。最大埋设可以为DN600-DN4000MM。顶管技术具有剖坏性低，施工文明，造价合理等优点。目前已经被广泛的应用于各职工穿越城市道路及江河的管道工程中。本文就顶管技术的使用应用进行一定的分析，并对顶管技术工程监理的工作做了总结。

关键词：顶管；道路穿越；工程监理

顶管施工技术是一门综合地质学、机械学和液压控制技术的多门学科的综合学科。顶管施工技术近年来在城市市政工程管网施工中得到了广泛的应用。顶管技术施工由于不需要开挖地面图层，对城镇已建道路和绿化跑坏性小，能够穿越地面建筑物和地下管线及公路及河道。由于顶管技术对市区的环境污染较小，对周围城镇居民的生活影响也少，因此是一种低污染高效率的施工技术，并且可以大量降低建设投资和缩短城市开发周期。

一、顶管技术在市政工程中的应用

1.适用范围

顶管技术适用于城市中心及繁华的商业街道，尤其是城市建设中无法迁移或不能实施大型开挖的文物古迹地段，同样也使用与不能进行架空管线或者地下开挖的管线施工，通常适用与管径为80-600mm的地下埋管工程施工。此外城市地下污水管线施工管径大于600mm时，施工现场无法进行明挖管沟时，也可进行顶管施工作业。

2.顶管技术的应用

随着市政工程建设的深入化，许多城市都存在马路被反复开挖，严重影响了市区居民的生活，阻碍了交通，同时也缩短了城市道路的使用寿命，配到的其他设置有的要要反复更新，这样不仅造成施工上的麻烦，而且加大了工程成本的支出。顶管基础的施工主要用于老旧城区改造中的破旧管线移位，多年的老城城区建设，造成了错综复杂的市政管网，使得一些地下管线的位置不明，原始资料丢失或者不全，没有办法找到管线的明确位置，不能进行地面开往工作。此外，现在城区建设讲究美观整洁，一般不进行管线的架空和支架，这种情况也顶管施工就可以发挥作用。此外一些旅游城市拥有较多的文物古迹，不方便也不能进行地面开完，这个时候也可以用顶管技术解决施工问题。

二、顶管施工节约成本

顶管施工还有一个明显的优势就是节约成本，，特别是对大中型管线施工尤其有利，就有经济、高效、环保的综合功能。采用顶管技术可以较少征地拆迁费用，减少对环境的污染和降噪费用的投入，拥有较高的社会效益和经济效益。顶管技术的主要优点在于不开挖地面道路，尤其是城市市区道路，不产生征地拆迁补偿费用，不破坏地面植被及绿化景观，施工过程受自然环境影响较小，施工过程中机械化程度高，人工费用消耗较少。

三、顶管技术施工要点分析

1.现场踏勘及施工前的工作准备

顶管施工要进行工程现场探勘及测量，这些工作主要包括①清要顶管区域内的已有市政设施，包括煤气、电力、通讯、采暖管线等的位置，看看是否有需要移位的，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；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。最后观察现场人、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。总是，施工前尽力调查好对施工的不利因素，做好事前控制和准备工作。同时施工方也可以要求业主及设计方提供顶管顶进路线详尽的地质资料。尽量了解土层的物理性质（颗粒组成、含水量大小、透水系数及塑性指数）、力学参数（标准贯入值、内粘聚力及内摩擦角）、分布状况（分布范围及埋深厚度）等等。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。如果是风化岩层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。如果业主提供的纸质勘察资料不够详细，施工单位可与业主单位商议，要求给予补助，已来完成详细地质勘察资料所需的費用。

2.顶管线路确定及井位设计

顶管技术施工的顶进距离有设备条件和周围工程环境来综合考虑，一般情况下，工作井的价格比较高，工程中应经尽量减少工作井的数量，按照设计院设计的管网路线图，现场经过勘察和测量后进行优化，顶管过程中尽量避开结构物和绿地，可以将工作井直接设计成检查井。线路与周围建筑物的距离要考虑时间和空间上的位置，保证已有建筑物和构筑物的安全。当顶管施工中出现图土层变化较为复杂时，可以联系设计部门降低或抬高标高。

3.顶力及管材设计

顶力一般通过模型活计算方法来获得。这些方法可以做出定性和综合取值的分析。一般施工中顶力的大小主要和土质及是否灌浆有关，理论上顶力的大小和很多因素有关，比如图层是否变化、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、顶进速度等等有关。管材的设计要考虑管线的配镜及钢筋布置，混凝土强度以及端部细部处理等音粗，一般承受纵向线荷载的排水管道，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。

4.现场施工管理

顶管施工过程中，管线中常常带有污染物和施工残留物，应该及时进行清扫，否则会对阀门或者设备仪器仪表带来一定的损害。管线安装前要进清扫和冲洗，焊接完毕后要进行强度实验和管道冲洗及实验。检验系统的强度和气密性。此外，还要注意季节对管道试压的影响，在寒冷的北方地区，冬季一般只能打气压，打水压容易造成管道内部结冰，对后期管道工作不利。打气压前要进行系统实验分析，做好安装施工方案和安全防护措施。

四、结语

顶管敷设管道技术在施工中以最小的破坏性和最大的保护环境等特点，解决了施工工程管网施工中的难题，下恶劣的地质条件下也可以进行施工，是对复杂、恶劣地质环境施工的首选方式。针对任何负责的城市环境都能提供经济快速的施工方法，所以顶管施工技术的出现得到了市政施工工程的管饭退关，使得顶管工程的技术得到了飞速的发展。

参考文献：

[1]方从启，王承德.顶管施工中的地面沉降及其估算[J].江苏理工大学学报，1998（4）.

[2]曹晓阳，李红兵.顶管施工用管材的比较和应用[J].中国给水排水，2006（4）.endprint