大口径顶管施工技术在市政道路工程中的应用

吴志标

（福建博业建设集团有限公司， 福建 厦门 361000）

0 前言

在复杂环境且不破坏周边环境的情况下，采用顶管施工技术可以有效地保护周边水土流失，提高市政道路工程建设的效率，创造出良好的经济效益，顶管施工技术近年来成为市政道路工程建设的重要的技术之一[1]。

1 工程概述

湖边水库综合整治D标工程采用φ2700钢筋混凝土顶管全长约385m，横穿仙岳路。根据本项目有关地勘资料，本顶管段处于相对稳定地块，无活动性断裂，无不良地质现象，抗震场地类别为Ⅱ类，适合顶管施工，顶管穿越的部位为凝灰熔岩残积黏性土，该土质主要由长石等风化形成的次生粘土矿物组成，含少量石英颗粒，粘性较差，遇水崩解软化成泥，土质易穿越。该段地下水丰富地下水位标高在14.9～7.3,地下水压力高且变化范围大，覆土较深。根据湖边水库综合整治D标工程施工设计图要求，横穿仙岳路的排洪雨水管采用φ2700顶管施工，设置 2座顶管井。施工方案图如下：

2 顶管施工方案及控制措施

2.1 顶管简况

本工程φ2700钢筋混凝土顶管施工方案：根据湖边水库综合整治D标工程施工设计图要求，顶管采用曲线顶管，四个顶程，设置 2座顶管井（工作井和接收井），采用沉井施工方案。

2.2 管材的选择

根据本项目地质勘察报告的地质情况描述，顶管过程所涉及到土质情况和管道埋深情况，将采用“F”型钢承口式钢筋砼管，及楔形橡胶圈接口。

2.3 顶管机械的选择

顶管掘进机的选择是顶管施工过程关系到施工的成败与否。根据湖边水库综合整治D标工程的详细地质勘察报告，φ2700钢筋混凝土顶管穿越的土层主要在凝灰熔岩残积黏性土，该土质主要由长石等风化形成的次生粘土矿物组成，含少量石英颗粒，粘性较差，遇水崩解软化成泥，土质易穿越，主要的地质土层是③-1层为淤泥层、③-2层为粉砂夹淤泥层。因为要横穿仙岳路，仙岳路是城市主干道，为确保交通畅通，保证顶管管道的周边地下管线和地上构筑物的安全，所以选择具有沉降控制精度高，顶进速度快，便于操作等特点的泥水平衡掘进机。

2.4 顶管施工工艺的说明，最大顶推力及其限制措施

2.4.1 顶管工艺流程图

施工准备 工作井和接收井施工 顶进设备安装 掘进机井内就位 掘进机穿墙 管道顶进 管道顶进结束

2.4.2 顶管工作坑设施

顶管工作井采用沉井施工方案，在沉井施工过程中，务必要确保工作井混凝土的抗压抗折强度，应具有足够的强度和刚度。在工作井封底施工中，基坑导轨安装完成后，应在工作井的两侧采用工字钢和槽钢交替支撑，采用钢筋混凝土腰梁加固，确保基坑导轨在受外界冲击的情况下，可以保证正常工作。

2.4.3 工作井平面布置

在工作井实行全封闭隔离，并建筑必要的生产临时设施，要保持施工现场的文明、安全和卫生整洁。(见下图1)

图1

2.4.4 最大顶推力及其限制措施

本工程主顶液压系统最大顶推力设定为 600T。限制措施为控制液压系统的压力，当液压系统的压力达到设定值时,主顶液压的信息控制台将立即报警，同时以满足限制最大顶力的主要控制措施[2]。

2.5 顶管进出洞口土体加固措施

做好顶管施工前的准备，调查顶管进出口周边土体的土质，分析土体的地质情况，做好顶管进出洞口周边土体加固措施，主要取决于顶管施工成败与否，同时也是本工程主要施工节点控制。在进出洞口的土体先进行注浆地基基础加固是非常必要的，根据施工规范及设计要求，在工作井和接收井的周边加固范围为L＊B＊H＝5＊4＊4m=80m3。

（1）本项目的顶管进出洞口的土体采用注浆地基基础加固为渗透性注浆。浆液注入土体的过程中，要严格控制注浆压力，防止注浆压力过大，导致土体劈裂现象。

（2）注浆施工应注意的要点：首先要做注浆试验样品，根据合格的试验样品，提取样品的试验参数，务必严格控制注浆参数进行注浆。控制注浆钻孔垂直度偏差为1%，孔距误差小于5cm。在考虑这类浆液的凝胶时间时，应重点考虑水泥浆的浓度。施工中水泥浆的水灰比（质量比）控制在0.6以下，注浆流量采用12L/min；水玻璃流量控制在4L/min。

2.6 洞口止水装置

根据湖边水库综合整治D标工程施工设计图的设计要求，当φ2700钢筋混凝土顶管顶进时，要采用人工破除墙体。在顶管工作井预留洞的底部，为了避免顶管的泥水平衡掘进机机头在出洞时向下偏移，应在出洞口处增设基坑导轨并延长。在顶管完成后，在洞口浇筑防水砼作为密封处理。

2.7 地面沉降控制措施

在顶管施工前，必须对沿线管线进行调查摸底，并与各管线产权单位进行对接，尽快调查清楚各管线的具体位置，测量出各管线的高程。根据调查摸排各管线的情况，编制各管线的保护方案，上报各管线产权单位，得到相关产权单位的确认后，并办理相关的手续，方可施工，确保顶管施工作业周边管线的安全及仙岳立交桥的交通顺畅，并做好仙岳路的交通组织方案，并市交警支队的批准。

2.8 顶管纠偏要点

纠偏应在下管后尽早进行，注意观察倾斜仪读数的纠后趋势及光点滞后变化，同时通知地面和地下压浆人员加大同步压浆量[3]。纠偏动作后如无折角变动应即停顶，尽早排除故障，严防轴线超差。

2.9 顶管过程中出现的情况并提出针对性措施

在顶管顶进过程中，顶进100m处出现孤石给施工造成了非常大的困难，对孤石进行爆破处理，采用小药量的控制爆破将孤石炸裂，然后进行人工凿除，再进行顶管作业。在采用小药量控制爆破过程中，先周边的地下管线进行有效的保护和加固，同时不能影响仙岳立交桥的车辆正常通行。

在顶管顶过仙岳路时，出现大量建筑垃圾，这时给顶管作业造成极其困难，此时，只能对仙岳路的坡脚进行加固防护处理，然后再进行管道基槽开挖施工。

3 顶管质量保证措施

(1) 公司和项目经理部详细分析湖边水库综合整治D标工程的地质勘察报告，摸排调查顶管位置周边的地下管网，以及地上构造物的详细情况，编制管线保护方案和监测方案。

(2) 施工前，要进行三级安全教育，对顶管的作业班组进行安全和施工技术交底，对各作业人员进行岗前培训，并做好手续办理。

(3) 顶管进出洞口的地基基础加固，必须严格按审批方案进行实施。

(4) 顶管注浆施工是顶管施工的关键，严格按照注浆的技术操作规程进行施工。

4 结语

综上所述，本工程在顶管施工过程中，出现了施工环境突变，采用有效的施工措施，使本工程顺利完成，并上级部门的表扬。本文对顶管施工技术的适用地质情况、施工要点等方面进行简易的分析，提出了合理的有效地施工措施，为今后顶管施工技术在市政道路工程建设过程中，若有出现类似的情况，提供一些可借鉴的施工技术措施。

[1]万敏. 顶管施工技术在实际市政工程中的实践探究[J].江西建材，2017，9:32-33.

[2]李建文.顶管施工技术在市政工程中的应用[J].工程建设与设计，2017，7:55-56.

[3]给水排水工程顶管技术规范[Z].中国计划出版社，2008，10:62-63.