谈市政给排水施工中顶管技术的应用

王庆影 裴蕾

摘 要：顶管技术是属于非开挖技术的一种，非开挖的意思就是利用安全和经济的方法来进行施工，少挖和尽量不开挖来替换或者进行打下管道的铺设。本文主要对市政工程中顶管施工工艺进行了分析探讨。

关键词：市政工程;市政排水;顶管技术

1 顶管在市政排水施工中的特点

顶管施工又称为非开挖管道敷设技术，它的特点是不用挖开地面层就可以直接穿越地面构筑物和地下管线、公路、铁路等，和开挖技术相比，非开完技术的投资和工期都将节省很多。除此之外，顶管施工技术在市政排水施工过程中，可以大大降低噪音、减少粉尘，降低对环境的污染和对空气的破坏，是一项真正的无污染，高效率施工技术。

2 顶管施工的基本原理

顶管施工就是借助于主顶油缸以及中继间的顶进力，把工具管或顶管掘进机从工作坑内穿过土层一直顶进到接收坑内吊起。与此同时，把紧随在工具管或掘进机后的管道埋设在两个工作坑之间。在顶管施工中主要有三种工作面平衡理论：气压、土压和泥水平衡理论。本文主要介绍泥水平衡顶管工法。泥水平衡顶管的工作原理：通常把用水力切削泥土，采用机械切削泥土而采用水力输送弃土，同时有的利用泥水压力来平衡地下水压力和土压力的这一类顶管形式都称为泥水平衡顶管施工。在泥水平衡顶管施工中，要使挖掘面上保持稳定，就必须在泥水仓中充满一定压力的泥水，泥水在挖掘面上可以形成一层不透水的泥膜，以阻止泥水向挖掘面里渗透。同时，该泥水本身又有一定的压力，因此它就可以用来平衡地下水压力和土压力，这就是泥水平衡顶管最基本的原理。

3 施工过程的技术要求

顶管在粘性土或砂性土层且无地下水影响时，宜采用手掘式或机械挖掘式顶管法;当土质为砂砾土时，可采用具有支撑的工具管线注浆加固土层的措施。本工程为湿陷性黄土，采用手掘式顶管法。

3.1 工作井

工作井选择离配电源和水源较近的地方，槽段的开挖和工作坑应满足设计和（GB50268—97）《给水排水管道工程施工及验收规范》的规定。

3.2 设备的安装

导轨应选用钢质材料制作，两导轨顺直、平行、等高，其纵坡应与管道设计坡度一致。

3.3 下管

下管前，先严格检查管材，龄期未到、强度不够及有明显缺陷的不合格管材的严禁使用。第一节管下到导轨上时，应测量管的中线及前后端管底高程，以校核导轨安装的准确性。要安装护口铁或弧形顶铁保护管口，以防止管周被破损。

3.4 顶进

顶时前应对全部设备进行检查并经过试运转，顶进的方法应满足设计要求及《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-97）的规定。当第一根管子下到导轨就位后，应检查管子中线，管内底前后高程，确认无误后方可顶进。顶进中应勤测、勤检、防止管中线偏差;如发生偏差应及时纠偏，顶进第一管端20～30cm时，应对中心线及其高程测量一次，在正常顶进中，每顶进50～100cm，测量一次，当顶管段顶完时，应重测一次;每个接口测1点，有错口时测2点。顶钢筋混凝土管时，管两端接口处应加衬垫;防止顶进中错口，应安装内胀圈。顶管时三班制不停施工，当顶管前方发生塌方或遇障碍或后背倾斜和严重变形，或顶铁有扭曲迹象;管位偏差过大校正无效、较预计增大，超过管口承受能力时，应停止顶进。钢筋混凝土顶管后，及时灌注两端管下混凝土基础和勾填管缝。顶管完成后的工作坑应及时进行下步工序，经检验后及时按有关规定进行回填。

4 市政给排水施工中顶管技术的应用

4.1 选择顶进管材料

4.1.1 选择顶进管直径

首先要根据工程的性质、来确定内径，当确定好了内径之后，再来选择顶进管的直径，要根据顶进管的载荷来确定砼管的配筋和壁厚，最后才能确定顶进管的外径。一般的顶进管内径不小于500毫米。

4.1.2 选择`顶进管长度

顶进管的长度对整个施工中的可控性和经济性有着重大影响。在直线推顶的时候，使用长管可以减少拼装顶管的次数，取得很好的效果，但随着顶管长度的不断增加，一旦偏离了原来预定路线，就会使恢复路线更加困难。在建造顶压坑时，挖坑、支护和回填的费用也会随之增加。

4.2 顶管施工技术分析

4.2.1 顶管井设计

顶管井分工作井与接收井两种，顶管井的建造结构有很多种类，一般使用钢筋混凝土结构。工作井的结构形式通常有单孔井和单排孔井。前者形状有圆形、正方形、矩形等，后者则大多为矩形，它们的结构受力性能由高至低依次为圆形——正方形——矩形。结构布置时，可在井内设置内支撑，改善结构受力。在建造过程中，工作井按双向顶进设计，与接收井间隔布置，间距与设计检查井间距一致，施工完毕，在工作井和接收井的位置上按设计要求做检查井。

4.2.2 顶管施工工序

穿墙前注浆止水处理：顶管工作井穿墙洞口前方应采用压浆止水处理。注浆材料用石灰、水泥、粘土搅拌成浆液，注浆液与自然土混合，洞口搅拌范围在4×4m处，以保证工具头顺利成功出洞。浆液配合比石灰：水泥：粘土=2：l：3，注入的浆液与自然土固结后既能让工具头顺利穿墙又能起止水和挡土的作用。

穿墙：打开穿墙闷板将工具管顶出井外，并安装穿墙止水装置，主要技术施工措施如下：

①穿墙管内填夯压密实的纸筋粘土或低强度水泥粘土拌和土，以起到临时性阻水挡土作用;

②为确保穿墙孔外侧一定范圍内土体基本稳定并有足够强度，工作井工具管穿墙前对穿墙管外侧采取注浆固结措施;

③穿墙前对可能出现的问题进行分析并制定相应处理措施;

顶管出洞：顶管出洞是顶管作业中一个很值得注意的问题，顶管出洞，即顶管机和第一节管子从工作井中破出洞口封门进入土中。开始正常项管前的过程，是顶管技术中的关键工序，也是容易发生事故的工序。为防止管线出现偏斜，应采取工具管调零，在工具管下的井壁上加设支撑，工具管出洞前预先设定一个初始角弥补下跌等措施。

注浆减阻：在顶管施工中还有一个重要的技术措施就是通过压注触变泥浆填充管道周围的空隙，形成一道泥浆保护套，起到支撑地层，减少地面沉降，减少顶进阻力的作用。注浆减阻适于长距离顶管施工。在施工中，首先对顶管机头尾部压浆，并与顶进工作同步，然后在中续间和混凝土管道的适当位置进行跟踪补浆，以补充在顶进中的泥浆损失。

顶进偏差的校正：顶进过程中发现管位偏差10mm左右，即应进行校正。纠偏校正应缓慢进行，使管子逐渐复位，不得猛纠硬调。纠偏是指机头偏离设计轴线后，利用设置在后部的纠偏千斤顶组，改变机头端面的方向，减少偏差，使管道沿设计轴线顶进。如果同时有高程和方向偏差，则应先纠正偏差大的一边。纠偏应做到在顶进中采用小角度分级逐步进行，勤调微纠。当顶管机头发生旋转时，可采取在管内的相反方向增加压重块或在中间站提供旋转纠正力矩等方法纠正。

5 结束语

综上所述，顶管技术从根本上改变了城市给排水工程施工破损路面的现象，大大保护了城市的环境和交通畅通性，可极大满足城市发展对给排水工程的要求。

参考文献

[1]王小超.市政道路污水管顶管施工[J].铁道建设，2012.

[2]邹卓彦.市政工程顶管施工关键技术应用分析[J].建筑学研究前沿（英文版），2012.