顶管技术穿越施工技术要点

张 达

(山西省工业设备安装有限公司，山西 太原 030032)



顶管技术穿越施工技术要点

张 达

(山西省工业设备安装有限公司，山西 太原 030032)

结合高平市集中供热、二期配套管网工程实例，介绍了顶管技术穿越道路的施工顺序，从作业井开挖、导向支架、顶管机和套管安装、顶管作业等方面，阐述了顶管穿越施工技术，为类似工程施工积累了经验。

集中供热，顶管，工作井，千斤顶

1 工程概况

1.1 工程简介

高平市集中供热二期配套管网工程总供热面积350万m2，供热负荷为186.2 MW，供热热源为高平市第二热源厂(南部热源厂)。供热范围包括高平市市区南部312.8万m2(太焦铁路以东，高级职业中学以西，泫氏街以南，南内环街以北)和西北部37.2万m2(太焦铁路以西，太华路两侧)。

高平市集中供热二期配套管网工程中供热管道在管道桩号K2+610～K2+660处穿越长晋线(S227)。长晋线(S227)为一级公路，路基宽度为24.5 m，设计速度为80 km/h，路面为沥青混凝土路面。本工程穿越处长晋线(S227)道路桩号K55+500。供热管道在管道桩号K0+700～K0+750处穿越坪曲线(S331)。坪曲线(S331)为二级公路，路基宽度为12 m，设计速度为60 km/h，路面为沥青混凝土路面。本工程穿越处坪曲线(S331)道路桩号K81+050。

管道穿越方法采用顶管方式穿越，交叉角度为90°,穿越长度为50 m，顶管采用钢筋混凝土套管φ1 500，套管壁厚15 cm，埋深2.05 m～3.53 m，钢管采用φ920无缝钢管。

1.2 工程地质条件

2 顶管技术穿越道路施工技术要点

2.1 一般顶管技术穿越施工顺序

一般顶管技术穿越施工顺序图见图1。

2.2 重点工序及主要技术措施

2.2.1 作业井开挖

1)长晋线(S227)作业井开挖：a.在穿越两端各开挖操作井，即工作井(始发井)和接收井。管道桩号K2+610处开挖发送坑，发送坑距长晋线坡脚边缘9 m。依据设计图纸，管道K2+660处管道外顶标高高出地面标高约10 m，在管道K2+660处应修建接收平台，接收平台距长晋线路基边缘4 m。b.工作井(始发井)采用挖掘机开挖、人工修槽。施工时如地下水位较高采取降水措施并铺设砾石或其他材料，保持工作面干燥。工作井(始发井)尺寸为：长4 m，宽6 m，开挖深度为5 m。工作井(始发井)边坡比按1∶0.33设置，受现场实际条件制约，工作井(始发井)开挖位置地面标高与路面标高几乎相等，临公路一侧做垂直边坡，为了保证原有路基的稳定性，采取必要的支护措施，确保施工安全。随着发送坑的开挖，一般操作坑边坡在坑壁周围设置护桩，并在桩间安设木挡板和顶撑，拉锚或土锚等组成的单层支护结构，以保证桩在地层侧压力下的强度与稳定性，保证坑壁土体不发生位移，造成土体开裂。临路一侧坑边坡为垂直边坡，为保证原路路基的稳定性，采用连续钢板桩支护结构或挡土墙，保证坑壁土体不发生位移，保证边坡的稳定性，并不影响周围其他构筑物的稳定性。在基坑外侧边缘设置截水沟或排水沟，避免地面水进入基坑造成坑壁塌方。c.工作井(始发井)开挖时，承受顶进反力后背墙的原土层不得破坏。d.工作井(始发井)地基进行精细找平，并铺垫碎石、黄砂，厚度分别为400 mm，200 mm，分层夯实。e.工作井(始发井)必须设置安全通道。工作井(始发井)内边坡上有供人员上下的坡道，坡道采取必要的防滑措施。工作井(始发井)内旁侧设置集水坑，并设置栏杆等必要的安全措施。f.在工作井(始发井)外围和接收平台边坡修筑截水沟，拦截工作井(始发井)范围以外流向工作井(始发井)和接收平台的集水面积上产生的雨水。施工过程中，雨水和部分施工用水会在工作井(始发井)内积聚，在工作井(始发井)配备2台离心式水泵，并配备1台备用水泵，用于排除工作井(始发井)内的临时积水。g.接收平台顶标高比套管管底标高低0.2 m，平台顶长12 m，宽6 m，边坡坡度1∶2。填筑操作平台前，将地表的树根、草皮、灌木及表层腐殖土等清除干净，对原有坑槽填平并压实。填筑采用分层填筑法，上土时含水量控制在最佳含水量的±2%之间，碾压时含水量为最佳含水量状态。填方作业应分层平行摊铺，每层土的松铺厚度不应超过30 cm，保证路基压实度，操作平台必须层层填筑层层压实，压实度大于95%。施工过程中所有土料均随挖、随运、随平、随压，不得现场贮有松土，填筑作业至少保证2%～4%的横坡及较高的平整度，使之能迅速排除雨水，避免作业面积水。每次下雨后必须派专人巡查，发现积水迅速清除。施工完毕后，将操作平台挖除。

2)坪曲线S331作业坑参考长晋线(S227)作业井执行，但坪曲线S331需要设置接收井，设置方式类似工作井(始发井)，不做赘述。

2.2.2 导向支架、顶管机(千斤顶系统)和套管的安装

1)工作井(始发井)垫层施工完毕后，安放标准枕木(枕木间距250 mm为宜)，在枕木上铺一层4 m×4 m，δ=20 mm厚钢板。为防止与千斤顶接触端套管受力不均被破坏，在千斤顶与被顶的管间放置30 mm钢板制作的盲板顶环，盲板顶环与套管接触，接触面要平整。

2)顶入传力设备制作安装，顶柱、横梁均用型钢焊接。

3)套管安装前进行质量检查，检查合格后，用吊车进行安装，按图2就位顶管机和钢筋混凝土套管，并测量中线与前后两端高程，管节端面垂直顶管中轴线。

2.2.3 顶管作业

1)顶管作业前必须做预顶试验，这项试验的主要目的是检验液压系统性能、液压缸行程，传力设备的中心线和垂直度等各项参数。

2)千斤顶选择。顶管法的计算公式较为复杂，为了减少计算复杂的程序和施工方便，结合以往的实践，按下列经验公式进行估算。

T=Kq×P。

其中，T为总顶力,t；Kq为顶管段内土质系数,当粘土、砂粘土、天然含水量的砂质土挖洞时能形成拱的Kq值为1.5～2；当土质为含水量很低的砂质土、砂砾土、回填土等不能形成拱的Kq值取3;P为被顶管的全部自重，t。

套管每米重量约 0.3 t，顶管长度约为 50 m，其土质系数取2，则T值约为30 t，可选用 300 t 液压千斤顶进行顶进，配备相应油

压泵。

3)液压千斤顶启动，准备顶管穿越时，始发速度必须缓慢，严格控制第一节混凝土管的中心。每个顶进行程结束后，退回原位，人工清理套管内土方淤泥，更换纵向顶铁后，恢复顶进，当行程达到第一节混凝土套管的长度后，开始安装第二节混凝土套管，并和第一节连接，以此类推，直至顶管穿越完成。

4)纵向顶铁的制备，根据千斤顶行程和套管长度等，准备规格400 mm，500 mm，600 mm，700 mm，800 mm，900 mm，1 000 mm，1 200 mm，1 600 mm，1 800 mm等短节若干(其中600 mm以下的多制备)，顶铁材料选用30号C(300×130×13)重型工字钢，短节断面为Ⅱ。千斤顶每完成一个行程复位后，安装合适的顶铁，继续顶进作业。安装顶铁时，必须平直，与千斤顶液压系统同心，严防偏心，同时顶铁安装人员需撤离至后方安全区域，防止顶铁弹出，对人员造成伤害。

5)顶进时注意油压变化，发现异常立即停止作业，并检查原因，千斤顶活塞伸展长度应在规定范围内，以免损坏千斤顶结构。

6)混凝土套管接缝处密封采用企口处涂刷石油沥青麻刀的方法。

7)为防止两根套管连接处发生错位，当管线穿越长度大于20 m时，可在两套管连接处放置环形限位圈，限位圈采用8 mm×180 mm的带钢制作。

8)顶进过程中随时检测套管的中心度，发现有偏移，要立即停止作业，进行纠偏，本工程采用螺旋式千斤顶人工纠偏。

9)如此反复，连续作业，使混凝土套管抵达另一侧的接收平台或接收井，完成顶进过程。

2.2.4 工作管穿越及套管填充、封堵

1)工作管穿越完毕后，在套管与工作管之间密实填充中粗砂，填充完中粗砂后进行套管两端封堵，套管两端均采用普通粘土砖MU10封堵。

2)所有附件安装完毕后，由施工单位和监理工程师共同进行检查，然后进行隐蔽。顶管完成后用压力注浆泵将顶管产生的缝隙注满水泥浆，防止套管顶塌陷。

3 结语

在城市管网等施工中，管线要穿越道路等时，如果土质为湿陷性粉质黏土、粉质黏土及泥岩或人工回填土等时，由于要穿越的道路车流量大或不可间断等原因，无法进行交通管制采取大开挖方式施工时，采取可靠技术措施，采用该种顶管方法施工，是可行的，也是经济的。

[1] 葛春晖.顶管工程设计与施工[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2] CECS 246∶2008，给排水工程顶管技术规程[S].

On construction techniques for pipe jacking crossing

Zhang Da

(ShanxiIndustrialEquipmentInstallationCo.,Ltd,Taiyuan030032,China)

Combining with the Second Phase auxiliary pipe network project of the central heat supply in Gaoping City, the paper introduces the construction sequence of the pipe jacking crossing roads, and illustrates its construction technique from the excavation of working well, the guide support, jacking machine and branch pipe installation, and jacking, so as to accumulate experience for similar construction.

central heat supply, pipe jacking, working well, jacking

1009-6825(2016)22-0100-02

2016-05-29

张 达(1975- )，男，工程师

TU995

A