城市道路地下污水管道顶管施工技术分析

史亚利

摘要：本文以城市道路为研究对象，探讨了地下管线工程中污水顶管施工技术。从沉井预制下沉、顶管设备选型、顶管、出孔等工程技术分析的角度，逐一阐述了施工技术应用中应注意的施工技术问题，从而为城市道路地下管线建设提供及时的支持。

关键词：沉井下沉、管道顶进、管壁注浆

引言：城市道路建设是城市快速发展的重要组成部分，新建地下管线受到城市原有地下管线的影响，明挖施工管道拆迁改造涉及产权单位多，协调点多面广。因此，在施工期间，采用必要的工艺措施，确保工程在非开挖条件下满足设计图纸要求。顶管施工在一定程度上有效地保证了城市管道工程的顺利实施，保护了周围建筑物和原有管道，因此在管道工程建设中得到了广泛的应用。

1、工程简述

苏州市中心高速公路（312国道-玉山南路）是一新建道路，全长1874米。主路设计等级为快速城市路，辅路设计等级为支路。主要工程包括：正线高架桥、匝道桥、地面道路、排水工程等，排水工程主要包括新建雨污水管道，其中污水干管d800钢筋混凝土管采用顶管施工。地下管线施工采用非开挖顶管新技术，克服了现有道路封闭、管线拆除改造、天气影响等诸多影响，全面保障了地下管线施工安全，按时完成了管线施工任务，取得了良好的效果为地上工程施工节省宝贵时间。

2、顶管施工方案设计

2.1施工方案规划

在污水顶管施工过程的准备阶段，设计计算主要分为顶管井下沉、合理设计和封堵方案、顶管力计算、管壁注浆和沉降观测四个部分。在方案设计中，要综合考虑施工过程中容易出现的各种因素，有效地平衡安全、质量、进度和投资之间的关系。在追求工期的同时，避免忽视施工安全。充分考虑地质条件，及时对管壁进行灌浆，减少管壁孔隙，保证原有路面不产生沉降，并充分保护原有地下管线。

2.2（顶管沉井下沉设计）

工作井A：直径6m，壁厚0.9m，竖向高7.9m，由于沉箱高度过高，预制沉箱先施工至梁底，高度约7.9m，沉箱浇筑施工时，第一次浇筑至预留孔顶，即5.8m，第二次浇筑到顶端。

由于沉箱中心较高，沉入土中容易发生偏斜，操作时必须十分小心。为控制箱体下沉位置，避免箱体过度下沉，沉箱下沉速度应在最后1.0m处放慢，并根据现场土质情况预留适当的自沉量。

沉井下沉前，必须检查沉井在自重作用下是否下沉。验算公式如下：

（1）按照地质条件。一般压浆量为计算的150%～200%，本工程在粉土、粉质壤土层中顶进，按照180%进行注浆量控制。

（2） 为了避免对顶管处道路造成次生危害，损害路面结构，顶管施工结束后必须及时用水泥浆填满管道四周空隙，以凝结管道四周空隙土体。用于填充水泥的设备与触变泥浆相同。灌浆孔依次、顺序注浆，水泥浆应高速搅拌提高浆液流动性，不得有碎屑。灌浆完成后，及时清洁灌浆设备，防止拥堵。

（3）灌浆压力由顶管管道埋设深度h和地层土质的地质情况即自然土体密度共同确定。经验数值为2至3倍的埋深与土体重度，注浆压力控制在0.2至0.3MPa之间。

（4）压浆填充材料：在管顶间隙较小管段，采用管内注浆，压浆材料为水泥粉煤灰浆，配比为，水泥/粉煤灰=1/3;在管顶间隙较大管段，采用管内注浆和地面注浆相结合，压浆材料为水泥粉煤灰砂浆，配比為，水泥/粉煤灰/细砂=1/1/4。

（5）管内灌浆孔布置：地下沿顶管方向间距3m布置，管道横向均匀布置。地面灌浆孔间距4-6m钻孔至顶管顶部空腔部位。

（6）注浆操作要求：地面采用机械钻孔至空腔部位，孔深3至4米，孔径φ100mm，

注浆管施工结束后，管四周采用细粒砂包封。浆液采用高速搅拌均匀，活塞式灌浆设备压注，逐孔灌浆及时堵塞，确保浆液不外流。

管道总注浆量应大于顶管过程钻孔顶进产生空隙的2倍，加之注浆过程泥浆损失，注浆过程必须连贯不得中断，确保注浆孔内浆满。

3、施工技术

3.1沉井封底：

沉入设计标高后，采用80cm厚C25素混凝土封底。沉井接近设计高程1.5米时应减缓下沉速度，应将井底冲成反锅底状，中间留有一定高度的土，沿刃脚四周冲成槽状下沉，每层分层冲刷厚度不大于0.3米。沉井开挖下沉至1m时，降低下沉速度，下沉至距图纸标高10cm时，停止开挖下沉，利用沉井自身重力沉至设计标高。及时沉降观测，八小时内累计沉降小于1cm表明沉降稳定，即可砼封底。

3.2、顶管地层变形控制：

管道吊装引起地面变形的主要因素有：管道吊装引起的接地损失、管道吊装校正引起的接地损失、管道吊装后管道周围填充不足引起的接地损失和接地管道的摩擦。由于管道吊装过程对地面的干扰。在管道吊装施工过程中，应根据不同的土质、深度、平整度，通过对测量报告的分析，及时调整浑水平衡和土压力。同时，保持边坡的相对稳定，控制纠偏量，减少土体扰动。根据提升速度控制泥浆量和地层变形信息数据，及时调整注入压力和注入量，将井筒和地层变形控制在最佳条件下。

3.3、顶管测量和方向控制

在顶管后座处顶管轨道上安装J2红外线激光经纬仪，测量顶管机端部十字光标的水平、垂直角和后标点，以便及时检查顶管位置与设计偏差，及时发现及时调整。

测量与方向控制要点：

（1）测量放样方案批准后实施，采用两人测量，数据对比偏差法，现场做好原始记录。严格落实先勘察后施工制度。

（2）顶升校正必须经常测量和更频繁地微调。校正角度应保持在10 ‘- 20’，不超过0.5°。设置偏差警戒线。

（3）在顶进的初始阶段，主千斤顶控制顶管方向。初始顶管阶段严格控制千斤顶油缸推出速度，并在顶进过程中及时调整油缸产生的角度偏差。

（4）顶管施工前，根据设计图纸要求及每一管道长度，在现场标识顶管每段的具体位置及埋深，顶管坡度由顶管安装轨道控制。

3.4、顶管进接收井控制

（1）顶管机出洞前洞口土体加固

根据顶管进展情况，为保证掘进机顺利进入接收井，防止掘进机进入接收井后，后方土体沿洞口缝隙处进入接收内，造成后方水水土流失，产生顶管后方路面塌陷等病害，在接收井洞口处对土体注浆加固，加固范围一般为洞口后纵向5m范围、横向3m。

掘进机进入接收井前，加大测量顶管机位置的频率，这是确定顶管状态、评价掘进机退出状态、制定接收井和施工方案的重要依据，以便掘进机进入接收井，并按预定方案在现阶段进行施工。

结论：综上所述，城市地下污水管网建设有助于提高城市污水处理能力，改善城市生活环境至关重要。采用非开挖顶管施工方法进行作业示范，有效解决了城市道路工程施工区域狭窄、地下复杂管线拆除改造等问题，为工程快速推进提供了技术保障。

参考文献

[1] 胡讯华.大口径自来水管道施工中顶管技术的选择[J].中国给水排水，2011（4）.

[2] 赵剑伟.顶管技术在市政工程中的应用研究[J].价值工程，2011（7）.

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