谈市政管道工程顶管施工工艺

王志强

(太原市市政工程总公司，山西太原 030002)

顶管施工法是一种采用不开槽敷设地下管道的施工方法。这种施工方法总的概念是:借助于顶进设备的顶力将管道按设计的高程与坡度顶压入土壤中，同时将阻挡管道向前顶进的土壤掏挖并通过已顶压入土中的管道运送出去，反复操作，达到将地下管道在不开槽施工的前提下进行敷设的目的。顶管施工法大体可分为三类:1)按挖掘方式可分为人工顶管、机械顶管、水射顶管;2)按管径可分为大管径顶管(φ800 mm以上)，小管径顶管(φ300 mm以下);3)按管道的顶进距离可分为长距离顶管(一次顶距50 m以上)，一般顶管(一次顶距50 m以下)。

顶管施工前，首先应组织有关人员认真学习设计图纸，深入调查和掌握顶管段的土质和水文地质情况，弄清地上、地下构筑物的结构、高程及有关的物理、化学性能、水源、电源等主、客观条件，编制施工组织设计(施工方案)。在编制施工组织设计时，必须制定有针对性、实效性的安全技术措施及施工现场平面布置图;在确定施工管理和劳动组织的同时，要建立健全安全生产岗位责任制，安全生产教育制、安全生产检查制、安全生产值班制等各项安全生产管理制度，做到职责明确具体工作落实到人，把管生产的必须管安全的原则落到实处，还要按规定设专(兼)职安全员，建立健全和施工管理、劳动组织相应的安全监督检查系统，根据管径的大小，施工工艺提出机械设备计划时，要选用安全防护装置、制动装置等符合规定要求的机械、设备，采用新设备时，首先制定安全操作规程，调查了解临时用电方案，并且要有电器设备，平面布置图和线路图，施工前要对全体参加施工人员进行一次岗位教育，对待特种作业人员要严格把好持证上岗关。

一般的顶管施工程序是:先现场放线确定工作坑的位置，安装垂直运输的起重机械设备和龙门架或四脚架，开挖工作坑做好坑底处理和后背、顶进设备安装，下管正位挖运土，把管顶进土壤中，经过反复的掏挖、运输土壤、顶进管子，直至把管顶到下一个工作坑或对接地点为止;管子顶完后再处理管子接口，砌井、还土恢复地貌。

1 顶管工作坑具体位置的确定

当施工管线按设计位置确定下来之后，工作坑的位置应首先考虑管道井、室的位置设置，这样可以减少大量的土方开挖和支撑、排水等工作量;根据地形和土质的实际情况尽量选择在可利用原状土作后背的地方;结合管子的材质、上料、上管、下管的方式以及出土、排降水等条件进行综合考虑，不给吊车在高压输电线路下作业等违章行为及安全隐患创造条件;一般雨、污水管道或地下水位高于水管流水面时，顶管为改善工作环境和便于操作工作坑设置在管道的下游。

2 顶管工作坑基础与导轨

顶管工作坑基础的结构，根据坑底的土质、管材的重量，地下水位的高低，下管与出土的方式和顶力来确定。如果坑底土质坚硬，承载力较大，无地下水，且又垂直下管，可以用原土基础，一般先把坑底平整，然后与管道顶进线路相垂直的方向开土槽，埋设枕木，一般用15 cm×15 cm的枋木，枋木的中距不大于45 cm，导轨要放在枋木上同时用道钉固定。遇到地下水位高过槽底但能降水成干坑时，土质为细粉砂或亚砂土接近饱和状态，安装过程中有可能把基础扰动，则须先铺垫层不小于10 cm厚的卵石基础，并用粗砂灌缝，然后在这种基础上安装枋木与导轨;15 cm×15 cm的枋木中距要不大于30 cm，并用粗砂填满缝。当地下水位高过坑底，而且水较旺，土质又不好，则应采用混凝土枋木基础，作法一般先在基础下面做一条卵石盲道沟通向集水井以利于排降水，然后浇筑混凝土，混凝土强度等级一般用C13～C18;基础的厚度要根据管子的重量及枋木的尺寸与顶力的大小而定，一般不小于20 cm，宽度宜比管外径大于40 cm;混凝土在摊铺时要同时将枋木预埋其中，枋木要高出混凝土面2 cm，但要特别注意枋木的顶面高程要符合导轨安装的要求，枋木与混凝土的接触面应处理好，便于顶完管后拆除。

导轨是起保证管子顶进方向作用的，必须在枋木上固定牢固，导轨顶面高程依据设计管道流水面与管厚而定，纵向坡度与管道纵坡相一致，导轨的间距要经严格计算后确定。

3 顶管坑的后背

管子在顶进过程中所受的全部阻力，都要通过千斤顶而传递给后背，因此，后背的稳定性与设备安装是相当重要的，它的结构必须经过严格的计算后确定。顶管一般采用工作坑的原土作后背，工作坑周围必须设置护栏，后背土松软者应考虑作钢后背。没有原土可以作后背时，可作人工后背，但设计应结构简单、稳定可靠、就地取材、拆除方便。设备安装包括下管、顶进、出土、照明、通风、排降水等各种顶进作业过程中必需的机、电、设备的安装。

4 顶管坑平台与工作棚

采用四脚支架下管出土的顶管坑，一般都设封闭式顶管坑平台。顶管坑的平台是为了安装起重运输设备等而支搭在工作坑上口的;主要由型钢、方木组成，中间设一活动平台进行下管和垂直运输。工作棚主要是为了防风、防雨、保护设备以利操作的，一般和四脚支架相匹配。顶管坑平台的型钢及间距应经严格计算后确定。使用龙门架电葫芦下管可以不在工作坑顶部设平台。按照工作坑的深度，应该设置扶梯，以利上下。

5 顶管作业

一般的人工顶混凝土管道，先把管子运至平台上，用支架(四脚架)卷扬机将管子下到坑内导轨上就位，顶进时，首先用千斤顶将管子顶入土内，然后进行管前挖土，同时，将土运送出去，在千斤顶顶头加入顶铁将管子顶入土中，再进行挖、运土后将管子顶进，如此循环作业，直到管子的后端与千斤顶之间可以满足一节管子就位长度后，就可以下第二节管，继续作业，直至顶到下一个工作坑或管线端点。管前纵向掏挖量一般不超过50 cm，径向掏挖一般情况上下部可比管外径多挖1.5 cm以内，但是，在下部135范围内不得超挖，在不允许土壤下沉的顶管地段径向一律不得超挖。人工挖土在无地下水时，先挖下面，在水中挖土由上面先挖，遇到土质不好容易塌方的，管前可以加管帽;顶管时应在两管接口处加衬垫，一般用麻绳，另外，在两管相接处还要安内胀圈，管与圈之间的间隙用木背紧。顶钢管时，应事先根据设计要求，做好管子的防腐绝缘，做外防腐绝缘层时，应有保护措施，一般用千丝网水泥保护层。在顶管过程中，为了减少顶力和防止坍塌，可以使用触变泥浆，将触变泥浆压入管子的四周，形成一个泥浆环。管道顶通后，及时将管段混凝土基础做好，以免管段下沉。

管道顶进完毕后，应及时拆除设备，做好管道的接口与清理工作及井、室基础、转筑井、室及管道连接处的构筑物，砌筑完后要及时进行工作坑逐步还土、拆撑作业;最后按要求恢复路面，拆除围挡交付验收。