顶管技术在市政工程中的应用研究

+王俊平+刘建委

摘要：随着我国现代化城市建设的不断发展，市政工程基础建设步伐的逐步加快，目前，城市地下空间开发工程逐步增多，各种地理环境的特殊性也增加了地下工程建设的难度。此外，近年来，各地政府与社会机构从建设文明城市出发，严格要求加强城市的文明建设、环境治理、工程完善等，对城市各种地下项目建设也进一步做出了规范。本论文分析了顶管技术在市政工程建设中的应用。

关键词：市政工程；顶管施工技术；应用

随着城市建设的不断加快，在市政管道工程施工中，必然要铺设很多不同直径的管道，传统的挖沟埋管施工已经不能适应，而顶管施工技术具有施工速度快、施工安全性好等优点，因此近年来应用广泛。本文对顶管施工技术的实际应用进行了分析探讨。

1顶管施工的特点

顶管法又称为非开挖管道敷设技术，它具有不需要开挖面层，就能穿越地面构筑物和地下管线吸公路、铁路、河道的特点，相比开挖敷设技术，投资和工期将大大节省。同时，顶管施工技术可以降低噪音，减少粉尘，减轻对城区的交通条件和环境状况的干扰和破坏，属于真正的无污染、高效率的施工技术。顶管施工法由于其上述多方面的优点，在市政工程中尤其是在市政管线工程中得到了广泛地应用。概括起来，顶管施工技术具有几大方面的优点：施工面由线缩成点，占地面积小；地面活动不受施工影响，对交通干扰小；噪音和震动低，城市中施工对居民生活环境干扰小，不影响现有管线及构筑物的使用；可以在很深的地下或水下敷设管道，可以安全穿越铁路、公路、河流、建筑物，减少沿线的拆迁工作量，降低工程造价。

2顶管技术施工应用分析

2.1现场踏勘。首先，在进行顶管施工前，要进行施工现场勘查，观察施工地点的人、车流情况，确定交通路线，并且在交通路口设立导向牌等标志，同时安排人员指挥交通；其次，在施工之前要考察临近的排水系统建设，设计好排水线路以及管道建设，避免污水横流；再次，对施工现场的电力、通讯、煤气等管道进行现场定位勘查，找出需要临时关停或搬迁的设备设施，避免发生不良影响；此外，认真调查附近桥梁等构筑物的桥台基础、桩基深度及间距、建筑物基坑的结构形式，以便于确认是否要对其进行喷锚结构施工，为顶管技术的顺利实施打好铺垫。

2.2顶进管的选择。顶进管一般选用钢筋砼管，如没有腐蚀要求可选用钢管。钢筋砼管的规格设计、配筋和应力验算应遵守有关钢筋砼的标准和技术规程，特别是有关钢筋砼管的标准和技术规程。

2.2.1顶进管直径的选择：顶进管的直径选择是首先根据工程性质、工程需要确定内径，根据顶进管所受荷载确定砼管的配筋及壁厚，进而确定外径。因为顶管工程工作面上需要配备挖土工人，所以一般管内径不小于500mm；

2.2.2顶进管长度的选择：顶进管的长度对顶管过程的可控性和经济性有很大的影响。在直线推顶的情况下使用长管可以减少装管的次数，取得良好的效果，但随着管长度的增长，如果偏离原定的路线，使之恢复正确路线要比使用短管更加困难。建造顶压坑时顶压坑的长度也要增大，挖坑、支护、回填、修复的费用将相应地增加。

2.3顶管施工的前期准备。①现场平面布置：平面总体布置包括起重设备、自动控制室、料具间、管片堆场、拌浆棚及拌浆材料堆场、注水系统、弃土坑的布置等。始发工作井内安装发射架、顶管机、前顶铁、主推千斤顶、反力架等顶进设备，工作井边侧设置下井扶梯供施工人员上下；②顶管机进、出洞处以及后靠土体加固：为确保顶管机出洞的绝对安全，需对后靠土体及进、出洞区域土体进行高压旋喷桩加固。为防止顶管机进、出预留洞导致泥水流失，并确保在顶进过程中压注的触变泥浆不流失，必须在工作井安装止水装置。

2.4顶管施工的工艺。顶管施工又称为顶进法施工，是指利用顶进设备将预制成椭圆形或圆形构造物逐渐顶入路基，以构成立体交叉通道或涵洞的施工方法。顶管施工需先在确定的管段之间设置工作井和接收井，然后在工作井内安装推力设备将导轨上的顶管机头推入土体，由机头导向，将预制的钢筋混凝土管向前顶进，前端土体通过工作井运出，最后完成管道铺设。

2.4.1顶管井的设计。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一正方形一矩形。

2.4.2顶管施工工序。（1）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：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围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；④闷板开启后迅速推进工具管，同时做好穿墙止水，本工程采用止水法兰加压板，中间安入20mm 厚的天然优质橡胶止水板环，要求具有较高的拉伸率和耐磨性，借助管道顶进带动安装好的橡胶板形成逆向止水装置，应防止因穿墙管外侧的土体暴露时间过长而产生扰动流变。（2）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。开始正常顶管前的过程，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，若发现下跌立即用主顶油缸进行纠偏，工具管出洞前预先设定一个初始角弥补下跌等措施。（3）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。在施工中，首先对顶管机头尾部压浆，并要与顶进工作同步，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。注浆工序一般多应用于长距离顶管施工中。（4）顶管纠偏：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迸。顶进纠偏是采用调整4 台纠偏千斤顶组方法，进行纠偏操作，若管道偏左则千斤顶采用左伸右缩，反之亦然。

3结语

随着我国社会现代化进程的加快，城市化水平不断提高，我国的顶管施工建设在市政工程长期的探索中取得了显著的成效，但和国外发达国家的相比，我国在技术、质量、监管上还存在着显著的不足，因此，加大对顶管施工工艺探究，提升工程建设质量是市政工程亟待接的问题和发展方向，对于我国市政工程的健康发展具有重要作用，同时，为建设现代化的安全、环保、便捷的生活环境具有重要意义。此外，考虑到我国目前的顶管施工情况以及普遍的施工水平，加强进行施工全过程的工艺的管理和控制是与时俱进的先进管理手段。随着经济的飞速发展，经济全球化影响的加深，我国城市建设监理人员的知识技能水平也在不断提高，相信随着我国城市建设监理体制和建设技术的也在不断完善，必将开拓我国市政工程开发建设的新局面，为城市的建设取得了良好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1] 赵剑伟.顶管技术在市政工程中的应用研究[J].价值工程, 2011(07).

[2] 李德强,宋军.顶管技术在市政工程中的应用研究[J].华章,2011(19).