顶管施工过程中的质量控制

张佳文

(中交四航局第二工程有限公司，广东 广州 510230)

1 顶管施工法的重要作用

随着经济快速发展，城市设施与人口增长矛盾突出，城市设施不能满足人口增长需要，如煤气管道铺设维修影响交通，非开挖施工技术是工程建设技术水平的体现，顶管施工技术在城市地下空间施工得到广泛应用[1]。

顶管法施工是暗挖施工的常见形式，将掘进机从工作井穿过土层推到接收井，采用非开挖铺设地下管线施工。顶管法施工技术能顺利穿越公路、地下构筑物等。相比明挖施工可节约土地，可保证正常交通通畅，在穿越铁路等障碍时可减少沿线拆迁工作量。

顶管技术已有100多年的历史，在国外发展起步较早，美国是最早采用顶管法施工技术的国家。20世纪50年代长距离顶管施工技术得到长足发展，1964年上海一些单位进行大口径机械式顶管实验，由于顶管掘进机设计停留于原始阶段，无针对性的理论指导。20世纪80年代后顶管法施工技术得到长足发展。目前顶管施工日益普及，近年来顶管施工运用到动力电缆等许多管道施工中。

2 顶管施工技术原理

顶管施工法将工具管从工作井穿越土层进入接收井，将工作管道埋设在管线土层中敷设地下管线。借助中继间等推力，从工作井内穿过土层推到接收井，将管道埋设在两井以实现非开挖敷设地下管道[2]。

顶管施工是系统复杂的工程，顶管施工包括工作井、主顶装置中继站、顶进用管、注浆系统等。顶管施工是从机械施工设备入场到作业完成过程，管道顶进分为工作井制作、工具管进入接收井洞口。工作井是安放顶进设备的场所，采用合适的支护方式开挖，做好底板混凝土，进行顶管所需混凝土强度复核，确定混凝土厚度。安装示意见图1。

图1 顶管轨道安装示意图

顶管施工可按作业形式根据顶进前端工具管作业形式划分，顶管前有一个带刃口成为工具管，根据人工或挤压方式挖土分为手掘式与挤压式。半机械式顶管方式通常需配合辅助从事稳定挖掘工作面，按顶管管材分类可分为钢混管顶管，钢管顶管。根据口径可分为大中小微型顶管，大口径在D2 000 mm以上的管节，小口径是在D500～D1 000 mm的管节。

早期顶管施工分裂中将水力切削泥土，泥水平衡式顶管利用泥水压力平衡地下水压力。假定顶管掘进机底部在地下水位h1深度处，顶管掘进机顶部压力分为p1，p3将开泥水舱中阀门1、2开。泥水从阀门1进入机头泥水舱，从阀门2排出[3]。

土压式顶管施工是机械式顶管施工的方法，排出土是含水量少的干土，不需进行二次处理，适应土质范围广。气压施工是顶管施工的常用手段，可分为全气压与局部气压顶管施工，局部气压施工安全性较强。

3 顶管施工技术的应用

3.1 顶管施工技术工程

水生态建设项目五期工程大朗镇截污管网由广东省东莞市清泽水环境投资有限公司建设，大朗镇截污管网工程位于大朗镇区域，涉及高竹、松佛，银朗等片区。建设内容包括截污次支管网等工程。本工程部分管段受施工条件制约或交通疏解等要求，采用顶管施工。对于管径不小于800 mm 采用常规顶管施工；对于管径小于600 mm 采用小口径顶管施工，对于工作井采用沉井支护，确保井内作业人员的安全[4]。

施工放线根据平面图中标注的检查井坐标确定，以不影响周边现状建筑物、构筑物、地下管线等为原则，尽量减少对现状道路、绿化的破坏，如有变化应由建设单位、施工单位及设计单位共同确认后执行，本工程设计图纸采用珠区坐标系，地形标高为绝对标高。

地质勘察报告场地内分布有软层，管道部分处于软弱土层之中，对顶管施工造成影响，采取降水加固处理等辅助措施。根据气候环境条件，注意针对季节性特点的施工措施，如夏季雨量大，必须采取修建临时截水沟方式连通排水系统，应首先考虑到避开大雨中进行混凝土施工。减少对周边交通及居民生活的骚扰。

3.2 顶管施工技术工艺

止水桩采用高压旋喷桩设置在工作井四周，旋喷桩采用二重管注浆，水泥掺入量为250 kg/m3，水泥采用P·O42.5普通硅酸盐水泥。顶管允许偏差见表1。

表1 顶管允许偏差 单位：mm

采用普通硅酸盐水泥,进场水泥必须有产品合格证，制浆用水必须保证清洁无污染，旋喷桩位置施工前首先进行交通疏解和施工围挡施工，然后采用切割机将原路面混凝土切割，采用破碎锤破除，挖掘机装车运至弃渣场。

依照平面图，用全站仪进行轴线定位，经复核无误后设定明显标志，并做好保护工作。在定孔位时，按照设计放样定孔位，在施工轴线5～10 m范围设控制桩。把钻机移至钻孔位置，钻机的垂直度满足精度要求，发现钻机倾斜找平后再开钻。设计配比1∶1配置搅拌成水泥浆，每孔高喷灌浆后统计材料用量。拌制浆液必须连续均匀。

旋喷注浆时要注意设备启动顺序，运转正常后空载启动高压泵，使风量升高至规定值，待泵量泵压正常后开始注浆。

应先喷浆后旋转，需拆除注浆管时，应停止提升，喷射注浆的孔段与前段搭接。做好各项参数的测量工作,如冒浆量大于注浆量20%时，应查明原因,钻进至符合要求深度后，按设计的提升方式提升,应随时检查各环节的运行情况。

3.3 顶管施工质量控制

顶管施工工作井深度通常>5 m,工作井堆砌圆曲度应均匀，使砌体材料抗压强度得到发挥。沉井构建后进行顶管操作，沉井主要具备占地面积小、为顶管施工提供支撑力等优势，不需配置支护结构，不会对周围建筑物造成不良影响。

后背墙枕木需与土壁接触，使后背墙外侧土体均匀受压变形，土体不平应进行处理后顶进。施工中存在后背墙外侧土体含水量较高问题，导致土体液化，顶管会无法继续顶进，工作人员应针对性的选择降低含水量的方法，应清理土方后填充袋装碎石处理。

为了使水泥浆具有较好的和易性，必须根据现场情况控制水灰比为0.55。应采用较低的水灰比。针对本工程土质特点，采用较低的送浆压力，淤泥层中适当增大送浆压力，根据规范要求为不大于0.6 m/min。采用“四搅两喷”工艺，控制搅拌桩垂直度，垂直度小于1.0%桩长。

轴线在是顶管施工中重要的指标。顶进管道前应将水准点引测至工作坑下部井壁，确保坡降标高符合设计要求，每次顶进测量轴线标高。管道外壁压入减阻泥浆，泥浆套形成质量决定阻力减小效果，泥浆套支撑作用减轻地层流失问题，应注意确保原料充足性。

施工前应对管线土层变化情况进行了解，预先加固处理，避免施工造成地表大幅度沉降。管道发生渗漏时确定漏点，凿出V型槽埋入导水管，强度达到要求后进行水泥水玻璃浆压入。顶进推力应得到精确计算，工作人员应根据计算最大顶力形成工作井加固方案。

通过进场检验制,杜绝小厂水泥进场。进行钢筋化学分析，重点按工序落实检查控制，根据进度安排预检计划，履行签字归案。

4 结 语

本文对顶管施工技术进行研究，总结顶管施工技术方法，提出顶管施工质量控制措施。随着我国城市化进程的加快，城市交通状况形势严峻，顶管施工技术优越性逐渐被人们接受，目前技术理论有很多不完善有待深入研究，我国顶管施工由于施工条件不同，有待进一步分析，针对实际工程情况提出完善方案。

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