浅析顶管工程施工技术

焦 健，杨 洋

（沈阳市政集团有限公司，辽宁 沈阳 110000）

1顶管施工的优点

（1）顶管施工可不破坏环境、无泥尘污染、不阻断交通、不破坏道路和植被，对地表的干扰非常小。

（2）无须进行沟槽开挖即可进行各类地下管线铺设，有效避免了开挖施工对居民生活和交通所带来的干扰，减少对周围建筑基础的破坏，减少了地下水作业的麻烦。

（3）环境污染小，施工噪音小，可加快施工进度，缩短施工工期，作业面小，综合施工成本低。

（4）在难以进行或根本不允许进行开挖施工的情况下，采用顶管施工可完成管线施工，且管线长度经济合理。

2顶管法施工

以采用D1200mm钢筋混凝土顶管为例。

2.1工作坑

2.1.1工作坑尺寸

根据设计图纸及施工现场实际情况，确定设顶进工作坑、副坑（取帽坑）见图。

工作坑尺寸计算公式：

工作坑长度：L=L1+L2+L3+L4+L5

工作坑宽度：B=D1+S

根据以上计算，顶进工作坑断面尺寸为6m×4m。

工作坑深度计算公式：

①H1=h1+h2+h3

②H2=h1+h3

2.1.2工作坑设置

根据现场实际情况每段施工作业各设一个顶进工作坑，一个副坑（取帽坑），顶进工作坑尺寸为4m×6m，副坑尺寸为4m×4m。

顶进工作坑（4×6m）：采用25b工字钢进行支护，其中顶进工作坑工字钢长12m，支撑钢框架4道。

副坑（4×4m）：采用25b工字钢进行支护，其中副坑工字钢长12m，支撑钢框架4道。

2.1.3顶力计算

表1 顶力计算表格

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根据此数据选用YQ-400以上的千斤顶满足施工需要，顶进后期若需要更换可采用YQ-500千斤顶或增加一台YQ-200千斤顶。

2.1.4千斤顶设备选择

选用YQ-400以上的千斤顶满足施工需要，顶进后期若需要更换可采用YQ-500千斤顶或增加一台YQ-200千斤顶。

2.1.5工作坑后背验算

根据现场勘查地质情况为砂土，基坑选用100mm厚钢板做后背，后壁垫钢板桩传力；

如E≤Ep满足要求

表2 每米宽度上土总被动土压力，KN/m

拟采用混凝土靠背作为顶管靠背。靠背尺寸：长×宽×高=4000×300×1200mm。内设两层Φ12钢筋网，间距为15cm，以保证砼靠背的顶力。

表3 每米宽度上土总被动土压力，KN/m

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2.1.6工作坑施工方法

（1）场地平整后，进行工作坑定位及轴线尺寸控制，确定井位中心，放出开挖边线，确保工作坑与副坑的位置及尺寸满足设计要求。

（2）土方开挖：工作井土方开挖采用人工配合机械方式进行。土方开挖从上至下逐层进行。采用挖掘机开挖至2.5m深，人工将槽底整平，将支撑框吊入，吊装时夹紧钢板桩，不能移动，确保钢板桩垂直不倾斜。

（3）支撑框及钢板桩吊入完成后，进行人工挖土，卷扬吊机出土。随挖土进行钢板桩及支撑框平稳下沉，顶进后背梁钢板桩埋入要在设计深度以下0.5m。

（4）要保证顶进工作坑基础强度及结构尺寸。基础顶面高程要比设计管下皮低1cm，并将管道中心点设置在基础上。工作坑土方挖至设计高程后，进行工作坑底板砼施工，在工作坑中心浇筑2m宽0.2m厚的砼底板。

（5）根据管径确定滑道安装宽度及高程，确保滑道中心线与管道轴线重合，导轨安装牢固，顶面高程允许误差为：0～+3mm。

2.2顶管施工

2.2.1管帽设计

据我公司钢筋混凝土管顶管施工经验，我们就本工程设计了顶管管帽如图所示，并根据以往顶管中经常出现的中隔板在顶进中先进入土中造成塌方的问题，在施工过程中将挖土的方法进行改进，不许超挖，防止顶进时塌方。

本工程顶进管帽采用以A3钢板δ=20mm，卷板机卷制焊接成型，与顶进用钢筋混凝土管略大1cm的管径，顶进时与钢筋混凝土管对接。见下图：

管帽示意图

2.2.2顶前准备

（1）顶前拔入管口板桩时在被拨板桩周围及管帽前用草袋围堵成一道墙，防止塌方。

（2）在管道顶进施工前复测首节管的中心线及高程，测量偏差在规范允许范围内方可进行首节钢筋混凝土管顶进施工。

2.2.3首节管顶进

首节管的顶进对后续施工起着非常重要的作用，所以必须严格控制首节钢筋混凝土管的顶进质量。

2.2.4管道顶进施工及调整

（1）本工程顶管顶进采用400t千斤顶进行，出土采用人工配合手推车进入管内水平运输，采用电葫芦垂直运输。

（2）顶管顶进施工时，必须做到四勤原则，即勤顶、勤测、勤取土、勤调整。顶进的每根管都要进行中心测量，及时发现问题及时纠偏。

（3）为减少钢筋混凝土管的磨阻力，减少钢筋混凝土管在顶进过程中对土壤的扰动，钢筋混凝土管的外皮涂润滑剂。

（4）在顶进过程中如出现偏差，进行调整偏差。调整方法是：①挖土校正法，即通过采用在不同部位增减挖土量的办法，以达到校正的目的。其校正误差范围不大于10～20mm。②强制校正法，当偏差大于20mm时，用圆木或方木顶在管子偏离中心的对应侧管壁上，另一端装在垫有钢板或木板的管前土壤上，支架稳固后，利用千斤顶给管子施力，使管子得到校正。

2.2.5工作坑拆除

（1）工作坑拆除时，每层框拆除随填土依次进行下框和上框拆除。拔出钢板桩需待回填至路面结构以下时进行。

（2）回填前应将工作坑内的杂物清除干净。

（3）工作坑回填材料及压实度应符合设计及规范要求。

2.2.6工作坑内钢筋混凝土管道铺设

（1）下管、安管施工

①下管时采用边线法控制安管中心线。钢筋混凝土管从下游向上游铺设。

②橡胶圈使用前必须逐个检查，不得有割裂，破损，汽泡，飞边等缺陷。管口接口工作面清洗干净。

（2）钢筋混凝土管的吊装

①下管采用卷扬吊机、人工配合的方法吊装。

②管铺设前对基础高程进行复测。如有误差，及时调整。

（3）管的回填

①管铺设完毕后，报请监理工程师验收闭水试验合格后方可回填。

②回填用人工回填至管上皮，管两侧均匀回填防止管因侧向压力而发生轴线方向偏移。管顶50cm以上采用装载机回填。

3检查井施工

（1）井墙用模块进行砌筑，采用M7.5砂浆进行砌筑，无地下水时可用M5.0混合砂浆砌模块。

（2）抹面、勾缝、座浆等所用的水泥砂浆应平整、密实。

4管接口处理

为了使管道接口处受力均匀，顶管过程中在管材对口处加石棉，管道形成后为防止管接口处发生漏水现象，在管接口处进行凿毛并抹一层防水砂浆。

5工作坑回填

（1）管道顶进工程施工完成后，经监理人员验收合格后方可对工作坑进行回填。

（2）撼砂时分层进行，每0.5m的高度为一层撼砂区域。撼砂采用循环撼，配用插入式振捣器与插钎来满足密实度的要求。每立方米的砂至少保证0.5m3的用水量。

（3）管三角区回填粗砂，砂石基础采用中粗砂夯实。

（4）回填时注意事项：

①回填时两侧均匀、对称同时回填。以防止受力不均挤压管道变形。

②回填材料符合设计及规范要求，回填时不损伤管节及管接口。管道两侧和管顶以上回填材料，由人工两侧对称运入槽内，不直接扔在管道上。回填后逐层进行，且不得损伤管道。检查井四周保证同时回填。