顶管施工技术在城市道路中的应用

秦言亮

（郑州市市政工程总公司，河南 郑州 450000）

1 城市道路透水事故原因的分析

1.1 施工不当。监管不严，施工队伍技术力量参差不齐，施工队伍在顶进施工时合作性不强。所有这些原因，使得在顶管施工作业中经常出现对顶时不能成功对接，严重超挖，管道底水流坡度与设计不一致甚至相反，不按图纸施工，偷工减料的现象。所有这些都给将来道路出现透水埋下极大的安全隐患。

1.2 监理单位监管不力，对顶管施工时已发现的安全隐患没有给予强制制止。

1.3 设计不周，管节的防水接口方案设计不够合理。对一些特殊土质没有给出合理的施工方案，导致在顶管施工人员在顶管作业出现“一路开挖推进”的非顶管作业现象。

2 城市道路透水事故的危害

2.1 极大的负面社会效应，阻碍了城市交通的畅通，给城市突发事件的处理及市民的出行都带来很大的不便。

2.2 维修费用极大。

2.3 很难彻底修复。

3 顶管施工工艺的优点及施工工法介绍

优点：施工中无需隔断交通，噪声以及震动很小，可以在很深的地下敷设管道，可以安全地穿越障碍物，对施工周围的影响很小，而且可以节省大量投资和时间。

目前顶管施工工法有刃口式推进工法、水土压平衡法、泥水式推进工法、土压式推进工法、泥浓式推进工法、气压平衡式（适用于易产生涌砂或有障碍物的）。国内顶管机械亦多为进口。管道顶进方法的选择，应根据管道所处土层性质、管径、地下水位、附近地上与地下建筑物、构筑物和各种设施等因素，经技术经济比较后确定。我国每个地区亦不尽相同。就目前来说，我国城市道路中目前普遍采用的是手工掘进法顶进施工。手工掘进法适用于黏性土或砂性土层，且不受地下水影响的情况。本文主要论述这一施工工艺。

4 顶管施工工艺流程（图1）

5 顶管施工工艺及注意事项

5.1 施工现场准备工作

在开工前协助业主做好地下管线的保护及迁移工作，为及时开工创造条件。对施工路段的地下管网进行详细的勘察，分类别、高程、路线画好地下管网分布图，必要时组织人工开挖进行摸底。

5.2 工作坑的选择

顶管工作坑有钢板桩、沉井、地下连续墙以及灌注桩形式，有方形、也有圆形的。手工掘进时一般为方形坑。工作坑在选择的时候，要注意以下几点：便于排水、出土和运输；距电源和水源较近，交通方便；单向顶进时宜设在下游一侧；能利用坑壁土体作后背。开挖工作坑，应按施工设计规定及时支护，可采用钢管支撑法支护。支撑应满足便于运土、提吊管件及机具设备等的要求。

5.3 后靠背施工

后背为千斤顶的支撑结构，要有足够的强度和刚度，且压缩变形要均匀。

5.4 工作坑导轨设置及基础加固

工作坑底根据土质、管子重量及地下水情况，做好基础，以防止工作坑下沉，导致管子顶进位置的偏差。两导轨应顺直、平行、等高，其纵坡务必与管道设计坡度一致。导轨安装的允许偏差应为：轴线位置：3mm；顶面高程：0～+3mm；两轨内距：±2mm。

安装后的导轨应牢固，不得在使用中产生位移，并应经常检查校核。

5.5 千斤顶的安装

千斤顶应固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点应在管道中心的垂直线上。注意，顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进

5.6 手工掘进顶管时注意下面几个问题

首管节接触或切入土层后，应自上而下分层开挖；首管节迎面的超挖量应根据土质条件确定；在允许超挖的稳定土层中正常顶进时，管下部135。范围内不得超挖；管顶以上超挖量不得大于1.5cm;管前超挖应根据具体情况确定，并制订安全保护措施，如图2所示。

在对顶施工中，当两管端接近时，可在两端中心先掏小洞通视调整偏差量。同时还应注意，在顶进时，应将地下水位降至管底以下不小于0.5m处，并应采取措施，防止其他水源进入顶管管道。

5.7 顶铁的安装和使用应注意以下几点

安装后的顶铁轴线应与管道轴线平行、对称，顶铁与导轨和顶铁之间的接触面不得有泥土、油污；顶铁与管口之间应采用缓冲材料衬垫，当顶力接近管节材料的允许抗压强度时，管端应增加U形或环形顶铁；顶进时，工作人员不得在顶铁上方及侧面停留，并应随时观察顶铁有无异常迹象。

5.8 管节的接口及密封圈

城市给排水管道一般为钢筋混凝土管道，其接口形式有企口、F形、T形，对于密水性要求高的应采用F形；F形、T形接头的密封圈有0形、L形和齿形。齿形密封性好，但是比较贵。对于压力管道宜采用O形、L形。

5.9 下管时应注意以下几点

正式作业前应试吊，吊离地面10cm左右时，检查重物捆扎情况和制动性能，确认安全后方可起吊；下管时工作坑内严禁站人，当管节距导轨小于50cm时，操作人员方可近前工作；严禁超负荷吊装。

5.10 开始顶进前应检查下列内容，确认条件具备时方可开始顶进

全部设备经过检查并经过试运转；再次确认两导轨是否顺直、平行、等高，其纵坡是否与管道设计坡度一致；防止流动性土或地下水由洞口进入工作坑的措施。

5.11 管道顶进应连续作业

管道顶进过程中，遇下列情况时，为了防止事故，应暂停顶进，并应及时处理。

首管节前方遇到障碍；后背墙变形严重；顶铁发生扭曲现象；管位偏差过大且校正无效；顶力超过管端的允许顶力。

同时，在顶进过程中，若顶管不向前反而向后压缩后壁，纵向顶铁向上隆起或向下啃垫木，这就是后壁破坏前的预兆。发现这种现象要立即停止顶进，退回千斤顶行程，检查原因，采取措施后再顶进。否则，后壁破坏，修理困难，可能要另建新后壁。

5.12 顶管施工中的测量

注意控制点应设在不易扰动、视线清楚、方便校核、易于保护处。尤其注意在从地面控制点向工作坑内测量控制点时，一定要按照测量规范要求去做。否则，将使轨道、管道底高程与设计高程相差太大。严重影响管道底坡度，甚至不能顺利对顶。在顶管顶进过程中，须不断对高程、方向和转角进行测量，在正常顶进时，最好每隔80～100cm测量一次。当发现偏差(不超过3mm)需要进行校正时，最好每隔50cm测量一次。开始顶进时，为了保证首管节按设计轨道前进，须增加测量次数。全段顶完后，应在每个管节接口处测量其轴线位置和高程；有错口时，应测出相对高差；测量记录应完整、清晰。顶进测量是顶管施工中重要的测量工作。

5.13 检查井施工

一定要控制好施工进度，严把质量关，很多透水事故发生在检查井。要坚决杜绝这一环节的偷工减料现象，检查井施工是一个很关键的施工程序，务必做好。

5.14 闭水试验

顶管施工成功对接，施工完毕后，一定要按市政验收标准进行闭水试验。如果出现漏水、渗水现象，一定找出问题所在，加以处理。闭水试验应注意以下几点：(1)闭水试验段宜选在两检查井之间，为节省试验工作，亦可选取数井一起进行闭水试验。(2)由于混凝土或砂浆本身有吸水作用，因此在灌满水后不应立即作渗水量记录，而应在管道灌满水后至少相隔24h，使混凝土或砂浆本身含水饱和后再开始作渗水量记录。(3)根据井内水平的下降值计算渗水量，渗水量不超过规定的允许值即为合格。(4)基坑回填。管道安装完毕且经检验合格后，在管道接缝强度达到设计要求，经闭水试验合格，方允回填。回填务必达到压实度的要求。

6 结束语

顶管施工工艺是一项较为复杂的非开挖技术，相信随着工程技术的发展，将会出现更为先进的顶管施工工艺及施工机械。顶管施工这一施工工艺也会进一步地广泛应用于我国基础设施建设的各个领域。

[1]安关峰.管道顶管施工与明挖施工技术建设造价比较分析 [J].建筑监督检测与造价,2008,(05).

[2]李尊强,王洪刚,张晨.推进式非开挖埋管施工技术[J].青岛理工大学学报,2008,(06).