顶管在市政工程中的应用和人工顶管的施工

龙源期刊网

顶管在市政工程中的应用和人工顶管的施工

作者：许东奇 张帅

来源：《建筑工程技术与设计》2014年第17期

【摘要】随着经济的不断发展与进步，我国城市市政建设工程也越来越多，顶管施工技术在市政工程的作用日益突出，顶管施工技术的科学实施，对城市构筑物和道路以及管网的作用不可忽视，促进了现代化的城市安全、环保、稳定建设，本文从顶管施工技术在市政工程的应用进行探索，以期为我国市政工程建设做出理论上分析和构建。

【关键词】顶管施工；技术；市政工程；应用

一、顶管技术在市政工程施工中的应用

1.适用范围

（1）一般在各城市中心商业区或者建设中的工程以及不能大型开挖的历史文物古迹遗址等建筑，对其不能进行空中架线、开槽埋管施工时，采用管径中Φ80-Φ600mm的地下埋管技术进行施工。

（2）当城市污水管道直径大于Φ600mm，不能运用明沟开挖埋管施工，当管道沿线没有其他建筑物时，可进行顶管法施工。

2.顶管技术在市政管网中的应用

（1）在改造城市旧建筑过程中，由于建筑历史久远，地下各种管网交错复杂，位置不明，导致很多原始资料丢失、不完整等情况，此时，市政管网铺设不能进行有效的开挖，可以采用顶管技术。

（2）城市各种架空线路在建设中因遇到交通干线、文物古迹或河流等自然和社会原因的阻挡，要过渡到需地下铺设中才能完整地保证建设施工，此时可以采用顶管技术。

（3）当城市污水管道的直径大于Φ600mm时，受到各种周边建设环境的影响，无法进行明沟开挖来埋管，此时可以运用顶管技术

二、顶管施工技术要点

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，在施工之前要考龙源期刊网

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.技术准备

在顶管施工前，根据当地的顶管顶进的地质资料，了解土层的物理性质、力学参数、分布状况，了解建筑施工场地的地下水来源、水面标高数据以及受潮汐影响等自然条件。在有砂层的情况下，要了解含砂量以及砂的细度、级配关系等。在岩层的地质情况下，要勘测是否有裂隙发育的情况；风化岩的地质，则要了解强风化、中风化或是弱风化等级，并且了解抗压强度和抗剪强度以及结构状况等。作为施工单位，一定要认真考察施工地质状况，结合业主所给的资料，运用各种施工技术手段进行勘察，以备顶管施工实施的需要。

3.顶管线路确定以及井位设计

现行设计院设计管道大部分都是按照明挖方式设计，在经过施工现场调查后，要尽量优化线路设计，避开不利顶管的土层，让顶管线路避开结构物及树木等障碍物。可以选择在每个工作井或者接收井内设计成检查井位。线路与附近结构物的距离设计必须考虑到以后作检查井的方便和空间，尽量避免冲突。此外，按照现行规范检查井间距，根据具体施工情况可以和设计单位研究来适当加长，当顶进深度范围内土层较为复杂时，可以考虑与设计部门协商进行抬高或者降低标高。

4.顶力以及管材设计

采用整体三维模型，考虑到多参数系统的基础上，进行模拟顶管顶进过程中各结构的受力情况，以便于更好地研究顶管受力；管材设计上，在现行的对于管材的配筋量、钢筋布置、砼的强度及端部的细部处理手段上，要区别于一般承受纵向线荷载的排水管道，可以按照轴心受压柱的参数考虑来进行管材设计，同时要注意顶管需纠偏处理的特殊情况，同时必须关注管道的偏心受压及局部应力集中的情况，预留一定的安全系数，避免不良影响。

三、工程案例

1.背景

某市政道路污水工程，污水施工在地下水位以下，大部分采用顶管施工，井点降水，在降水难度较大的最后两孔污水准备采用人工顶管的施工方法。

2.施工工艺流程 龙源期刊网

顶管施工顺序：平整场地---降水---顶管工作井施工---顶进设备及安装调试---吊装砼管到轨道上---装顶铁---顶进---出土---管道贯通---检查井施工

3.顶管工作井坑开挖

最后两孔污水井的三个检查井各设置一个工作坑。

（1）基坑测量放样

根据设计图纸和现场所测的原地面情况，工作井开挖深度取6米，基坑边坡采用1：0.5。场地平整后，根据检查井中心坐标定出工作井的中心及基坑开挖边线。

（2）基坑开挖

经监理工程师认可后的基坑开挖边线确认后，即可经行下到工序的施工。挖土采用1M3的单斗挖掘机，并与人工配合操作。基坑底面的浮泥应清除干净并保持平整和干燥。

（3）防护栏杆、挡水墙

在工作井口设不低于1米的防护栏杆，栏杆上挂密目网。工作坑开挖边线外1.5米处砌筑30cm高的砖砌挡水墙，1：2砂浆粉面，以防止雨水流入工作坑内，影响施工。

4.顶管工程施工

（1）顶进设备选型及安装

选用4台QY320型千金顶，其推力为320T

（2）护铁及顶铁

由于顶进长度较大，护铁选用U型或圆形护铁，以确保管体安全。顶铁选用矩形端面顶铁，结构为槽钢和工字钢焊接成的型钢。

（3）基础及导轨

基坑基础为30cm厚砼基础，坡度与设计坡度一致。基坑导轨起导向作用，导轨宜采用QU80的导轨，其高度为13cm，上顶宽度为80mm。导轨安装时是顶管的一项重要工作，安装的准确与否直接影响管子的顶进质量，应保证两轨平行、四角高程和刚度。安装导轨时要保证导轨的平面位置，其坡度和设计坡度要一致。还要确定导轨的高程和设计高程一致。其允许偏差为：轴线3mm，顶面高程为3mm，两轨间距2mm。

（4）后背墙 龙源期刊网

后背墙为型钢、钢筋砼后背，钢筋砼后背梁利用工作井钢筋砼护臂为后背墙。

（5）出土及下管

出土采用人工挖土卷扬机出土，采用16T吊车一辆，人工配合下管。

5.顶进施工

（1）当工作井内准备工作完毕后即可进行顶进工作，严格控制前方距离，杜绝超挖、扩挖现象。顶进过程中如若出现异常情况立即停止顶进，及时发现问题比采取措施，待处理完善后在进行顶进。

（2）管道的顶进与检测

管道顶进按照“先挖后顶，随挖随顶；顶前测量，定后复测”的原则。管道顶进与管道检测同步进行，第一节管子下到导轨上，应测量管子的中线和后端的高程，确认合格后，方可顶进。要在顶进的过程中勤量测，勤检查，防止出现偏差。

（3）顶管方法和要求

a.测量次数：在顶进第一节管子时，及时校正偏差，每顶进20-30cm，及对中心线和高程测量一次。在正常顶进中，应每50-100cm测量一次。

b.中线测量：一般根据工作坑内设置的管位中心桩挂设中心线，利用特制的中心线和经纬仪，测量头一节管前端的中心线偏差。

c.高程测量：一般用水准仪测量，工作坑内设置固定的水准点，然后测量下一节管子的高程。

四、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。

参考文献

[1]富黎东.市政工程中施工技术与质量控制探讨[J].中国科技博览，2010（13）.

[2]王玉永，李文杰.市政工程中施工技术与质量控制探讨[J].管理观察，2010（16）. 龙源期刊网