顶管施工要点及控制措施分析

单涛

摘 要：顶管施工法是借助于主顶油泵等顶进设备的推力，将工具管或掘进机从工作井穿过沿线土层进入接收井，同时将紧随其后的管道依次连接并埋设到这两个井的管线土层中的敷设地下管道的施工方法，以南京江北新区某新建市政道路污水管道顶管施工为例，论述顶管施工要点及控制措施。

关键词：污水管道；顶管施工；工作井

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.089

1 基本概况

本项目位于南京江北新区，是江北新区干线污水管网的重要组成部分，新建污水管道全长约19.9km，其中顶管施工的污水管道总长度约2.46km，顶管主要管径d1000、d1200及d1500。顶管工作井及接收井均采用钢筋混凝土沉井施工，管材采用C50钢筋混凝土Ⅲ级管，抗渗标号S8，F型接口，楔形橡胶止水圈。

2 工程水文条件

本工程位置紧邻长江，地下水水位埋深 0.50m至1.0m 左右，勘探期间测得浅层地下水稳定水位标高5.50m至6.00m左右。水位变化主要受大气降水和长江水位的影响，年水位变幅一般在 0.5～1.0m 间。地下水腐蚀性评价按Ⅱ类环境考虑，经判定潜水（长期浸水和干湿交替条件）对混凝土结构和钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性；浅部承压水及深部承压水（长期浸水条件）对混凝土结构和钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。

3 主要施工工艺及措施

3.1 高压旋喷桩施工

本次顶管顶进土层主要位于粉砂-粉土、粉砂、淤泥质粉质黏土中，地质环境较差。同时项目场地地质中的①-2层和②-2层中有上层滞水型及潜水型地下水，静止水位埋深在0.2-1.4米之间，地下水水位较高。为保证沉井施工保质保量、安全顺利进行，在沉井顶管进出洞口先进行地基加固，地基加固方式定为高压旋喷桩。

本工程旋喷桩采用双管法，注浆材料为普通硅酸盐水泥P.O 42.5，水泥浆（单液）水灰比为0.8～1.0。要求喷浆管下沉到达设计深度后，停止钻进，旋转不停，高压泥浆泵压力增到施工设计值（20～30MPa），底座喷浆30s 后，边喷浆边旋转，同时严格按照设计和试桩确定的提升速度提升钻杆。

3.2 管径降水

为配合工作井、接收井施工，在沉井周围进行管井降水处理。

工程场地主要在①-2层和②-2层中有上层滞水型及潜水型地下水，静止水位埋深在0.2-1.4米之间，地下水受地表水影响大。由于土层渗水量大，且管道位置较深，采取管井降水的施工措施来降低地下水位，使水位控制在基坑底至少0.5m以下。管井井点降水是在管线两侧埋置深于管底的井管，依靠深井泵或深井潜水泵将地下水从深井内提升到地面排出，使地下水位降至管底以下。

其中，井管为HDPE双壁耐压波纹管，管长18米。滤布采用玻璃丝布作滤布，玻璃丝的规格为80～120目。在管井钻孔洗孔完成后，拆除钻杆并进行井管安装，回填滤料。地下水位以下井管采用透水管。下井管时先将井管牢固连接，并保证井管垂直、居中。井管下完后需及时回填滤料，滤料采用洁净级配良好的中粗砂，滤料需均匀分布在井管四周，确保出水通畅。滤料填筑高程同地层相对应，需高出含水层0.5～1.0m。

4 沉井施工

根据沉井的高度及实际结构尺寸情况，整个沉井制作的步骤如下：地平整、测量放线→机械挖土至标高→刃脚地基处理（铺设砂垫层、浇筑砼垫层）→刃脚制作→刃脚混凝土养护（至70%的强度）→ 第二节沉井制作→井壁混凝土养护（至100%的强度）→第三节沉井制作→井壁混凝土养护（至100%的强度）→沉井下沉（至设计高度）→沉井封底→底板制作→顶管施工完毕后→流槽施工→盖板及检查井施工→沉井顶部级配碎石回填。

本工程沉井高度为6.79～13.3m，地质性能一般，地层有流砂，沉井周围水资源较丰富，大量抽除地下水非常困难，沉井周边取水方便，排污也很方便，所以确定采用不排水下沉方法。沉井下沉的作业顺序安排：下沉准备工作→机械开挖下沉→边下沉边观测→纠偏措施→沉至设计标高→核对标高、观测沉降稳定情况→井内混凝土封底→底板凿平及防水处理→底板钢筋施工与隐蔽工程验收→底板混凝土浇筑→井内结构施工→上部建筑及辅助设施→回填。

5 顶管施工

本工程采用泥水平衡式顶管，主要顶管流程如下：施工准备→地下管线勘查→工作井/接收井施工→設备安装→设备调试→穿墙顶进→下放管节、接管→加中继环（视情况定） →安装中继环（视情况定） →正常顶进、测量→到接收井→回收掘进机→全段测量。

为防止路面沉陷和地上、地下构筑物不受扰动，顶管结束后，应及时对管体四周的缝隙充填水泥浆，使其密实坚固，填充水泥所用设备与触变泥浆设备相同。逐孔注浆，水泥浆液需搅拌均匀，无结块，无杂物，注浆结束后，要及时清理注浆设备，以防堵塞。

顶管施工中的进出洞口作业是一项很重要的工作，顶进前，为防止洞口处的水土沿管外壁与洞门的间隙涌入工作井，在工作井内洞口处安装一道环形橡胶止水圈，在顶进施工过程中可防止减摩浆从此处流失，保证泥浆套的完整，以达到减小顶进阻力的效果。

虽然洞口经过高压旋喷桩地基处理，但为了机头顶进安全，机头不下沉，还应有机头加固措施。机头进洞时将机头与后面的五节管用拉杆连接起来，使之成为一个整体，并在导轨上用两个手拉葫芦间隔一米拉紧，从而使机头沿着导轨方向顺利顶进。掘进机头顶进到位后，吊放第一管节，拼接完毕，然后在工具管后管节内安装工具管辅助设备。

参考文献：

[1]杨久灵.市政排水管道长距离顶管施工主要影响要素及控制要点分析[J].江西建材，2016（07）：97+100.

[2]黄磊.市政给排水长距离顶管施工影响要素及控制要点分析[J].江西建材，2015（18）：74-75.