有关市政给排水施工中顶管技术的应用研究

张宝华

【摘要】顶管技术是一项新型的综合技术，近年来在市政建设的排水施工中运用比较广泛，顶管技术可以帮助解决市政给排水网管中遇到的一些难题。本文第一部分对顶管技术的相关特性进行了简单的介绍。第二部分就市政给排水施工中应用的顶管技术从工作坑、设备的安装、顶进、洞口止水等四方面进行详细的阐述。

【关键词】顶管技术；市政建设；排水施工；风化及微风化

Abstract pipe jacking technology is a new technology in recent years, more widely used in municipal construction, drainage construction, pipe jacking technology can help solve some of the problems encountered by the municipal water supply and drainage network. The first part of the pipe jacking technology features a simple introduction. The second part of the municipal drainage construction of the pipe jacking technology from the pit, equipment installation, jacking, hole sealing the four aspects described in detail.

Key words pipe jacking technology; the municipal building; drainage construction; weathering and breeze

中图分类号：TU991 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）05-0020-02

顶管技术是一项综合技术，它集合了电子技术、冶金、地质学、等多门学科。近些年来，随着建筑业的发展，顶管施工技术在当代建筑行业中得到了越来越广泛的应用。尤其是在建设市政工程中更多的用到了顶管技术。由于顶管技术是一项非开挖管道技术，因此不需要挖开地面，可以减少对城市产生的污染，并在一定程度对经济和社会效益进行提升，进而在建筑中受到广大开发商及施工单位的欢迎。

一、顶管技术特性的简介

顶管法又被叫做非开挖管道敷设技术，它是一项不需要对面层进行开挖，就能对地面构筑物和地下管线及公路、铁路、河道的特点，于开挖敷设技术相比，顶管技术可能节约投资并缩短工期。同时，顶管施工技术在一定程度上可以降低噪音并减少粉尘，其在施工中对城区的交通条件以及环境状况造成的干扰和破坏更小，在一种真正的无污染而又效率高的施工技术。鉴于顶管施工法有上面的诸多优点，在市政工程中的市政给排水管线工程中应用的十分广泛。概括来说，顶管施工技术拥有以下几个优点：施工面中的点由线缩成，这样可以减少占地面积；并且几乎不对地面的活动产生任何影响，即使对交通带来的干扰也很小；产生的噪音和震动也相当低，另外在城市中的管顶施工对城市居民的生活环境带来很小的干扰，对现有管线及构筑物在使用方面产生的影响也很小；也可以在地下或水下很深的地方开展敷设管道，管顶技术现在存在的主要缺陷是在施工技术方面的难度较高，事先需要对工程地质以及水文地质进行仔细勘探。

二、在市政给排水施工中应用的顶管技术

1、工作坑

应为了方便排水、出土以及运输等来设定顶管工作坑的位置。此时还要对地上和地下的建筑物、构筑物等采取相应安全及保护生产措施；装配式后背墙是由方木、型钢或钢板等共同组装而成；工作坑应该采用封闭式模框架作为支撑，针对矩形的工作坑还应子啊四角加放斜支撑。顶管井是由工作井和接收井形式构成，而顶管井则是由多种建造结构组成，通常情况下采用钢筋混凝土的结构。工作井在结构方面采用的形式有单孔井平以及单排孔井。单孔井平主要有圆形、正方形、矩形等形状，而单排孔井则多采用矩形，不同的形状的结构受力性能不同，从高到低一次为：圆形>正方形>矩形。对结构进行布置时，要在井内可以设置内支撑来改善受力结构。

2、设备的安装

在制作导轨时，尽量选择钢质材料，然后将钢轨进行安装牢固、顺直、平行等操作，要确保纵坡严格遵照管道设计的坡度。在使用过程中要经常对导轨进行检查、校核，防止位移的产生。千斤顶应该和油泵相匹配，还要有备用的油泵；在安装完毕后务必进行试运转。如果在顶进的过程里出现油压突然增高的情况，要马上停止顶进，并及时检查原因，经过相关处理后在继续顶进。分块拼装式顶铁要具有足够的刚度，且顶铁的相邻面要保持相互垂直的状态。顶铁在安装后其轴线要和管道轴线保持平行及对称，另外，还需保证顶铁与导轨的接触面间的清洁，不得有有无或尘土。对顶铁进行更换时，要先观察顶铁是否有异常现象出现。在顶铁与管口中间用缓冲材料进行衬垫，当顶力即将达到管节材料随哦允许的抗压强度时，应该在管口增加U型或环形的顶铁。还需要注意的是，在正式作业前还要进行试吊，对重物的捆扎情况以及制动性能进行检查；严禁超负荷装载的发生。

3、顶进

应该采用手掘的方式进行顶进管理，地下水位应该降同管底之间保持0.5米以上距离的地方。要严防水源进入顶管的管道。所有设备经检查及试运合格后才可以开始顶进。顶进的程序为：第一步，对顶铁进行安装；第二步，开动油泵；第三步，在顶镐活塞伸出一定距离后，将油泵关闭，并停止顶镐运行。工具管会在切入土层后，自上而下的进行分层开挖。

（1）、如何在解决顶进时遭遇障碍物

采用破岩井处理孤石的方法。惯常使用的钻探方式是隔一定的距离钻一个孔，因此很难可以完全而又准确的将地下的地质的情况反应出来，因此在对顶管进行设计时，要在根据以往该地区钻探获得的地质资料查看是否存在中风化或微风化的地层。在顶进过程中如果有遇到石头在此处则要重新进行加密钻探，对地下地质的情况进行探索，如果存在很长距离的风化或微风化带，则要采用采用大开挖或者支护开挖的施工方法。

并不是所有地方都适合顶管施工，如果在顶管的施工的过程中遇到的地质结构诸如中风化和微风化时，人工顶管和机械顶管都无法开展有效的顶进，所以在设计顶管前一定要对当地的地质钻探资料进行仔细的研读，如果此地区有风化或微风化的记录要及时做特殊处理。如果地质中的风化或微风化的距离较长、或深度较大时，则可以通过采用暗挖隧洞的方式进行处理。

（2）、对顶进偏差采取的校正措施

在顶进的过程中如果管位的偏差大于10mm时，便应该进行相应的校正。在进行纠偏校正时，要缓慢的使管子逐步恢复到原位，不能采取猛纠硬调。纠偏指的是当机头偏离原设计的轴线后，要利用在后部设置的纠偏千斤顶组来对机头端面的方向进行改变，以此来减少偏差的发生，使管道可以沿着设计的轴线方向顶进。当高程和方向同时产生偏差时，要先对偏差值较大的一边进行纠正。在顶进过程中进行纠偏时要采用小角度并分级逐步的进行纠正，要勤调微纠。如果顶管的机头方向发生了旋转，则可以通过在管内的反方向来增加压重块或者在中间站的位置提供旋转纠正力矩等方法来进行纠正。

4、洞口止水

为了使管子可以顺利的从工作井内出洞，可以采取在工作井中预留比管节外径稍微大些的洞口等方式，在顶进后，要采用一定的措施对此间隙进行有效的封闭，在沉井制作时可以采用在洞口止水的方法，具体做法为在洞口事先埋藏一个大约10mm厚的钢法兰，并在钢法兰的表面进行焊接螺栓后，在安装一个大约16mm厚的橡胶法兰，最后用10mm厚的钢压板进行压紧工作，如果在工作井内没有发现地下水及泥砂流，便可以将橡胶法兰及压板等进行回收。进出洞在整体的顶管施工中是一个非常重要的工序，因为穿墙后掘进机的方向是否准确对以后控制管道的方向以及对井内管节的拼装等工作带来十分重要的影响。在穿墙时，首先要做的是防止井外泥水出现大量涌入的现象，另外还要严防塌方以及流沙的出现，其次还要确保管道不能鱼轴线产生偏离，最后要确保顶进方向的准确性。

三、总结

顶管过程是一项相对复杂的力学过程，顶管过程往往会涉及到岩土力学、材料力学、流体力学、弹塑性力学等多个学科。顶管施工技术拥有在不稳定的及饱和土层用最小的破坏力给予最大的保护环境的等特点，这可以帮助解决市政在给排水网管方面的难题，顶管技术可以被用于各个城市，包括地形复杂的山地城市，顶管技术为构建安宁和谐的城市提供了助力，并加速了城市建设发展的进程。

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