市政工程顶管技术的研究

魏永生 周东军

摘 要：市政工程是关系到国民经济增长的重要工程，随着我国交通事业发展建设的要求在不断地提高，在市政工程施工中顶管技术是其施工主要技术之一，其施工方法的科学、合理直接关系着整个工程的质量，关系到人们的生命安全。为此，本文主要对市政工程施工中顶管技术的方式、施工流程、注意事项进行了分析与探究。

关键词：顶管技术；市政工程；选择；顶进管；施工流程；注意事项；穿墙；顶管出洞

一、顶管技术的概况

顶管施工就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。

顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。

二、市政工程顶管施工方法

1、泥水式推进法

通过使用刀盘掘进机并用科学设计的顶速来平衡正面土压力，调节循环水压力用以平衡地下水压力。该工艺的施工特点：在顶管施工过程中施工不间断，施工速度较快，且不需要特别的改良地基或降水处理，地表沉降小。

2、土压式推进法

该方法主要是采用向工作间的切削仓内注入一定比例的混合材料，使其充满整个泥仓的方法来平衡正面土壓力和地下水压力；施工推进中并不需要泥浆泵等输送混合材料的设备，整套施工推进机器造价低廉；不需要对泥浆进行处理，整体推进顶管施工的成本较低。土压式推进工法选用的顶管掘进机一般为单刀或多刀盘土压平衡掘进机。土压式推进工法适用的施工管径一般在φ1 000～3 000 mm之间。

3、泥浓式推进法

该工艺采用二次注浆处理，不仅能在很大程度上消减与地层间的摩擦阻力，还能顺利排出粒径为顶管直径1/3的砾石等废弃物，保证顶管施工的顺利进行，较适用于城市排水管长距离顶管推进施工。该顶管推进方法在顶管施工过程中，将地下的土、砾石等废弃物分成两部分通过不同的方式输送至地表后再外运处理。因此，泥浓式推进法的适用性非常广泛，除岩石外所有土质条件均可适用。它适用的顶进管径一般在φ700～2 200 mm之间。

三、市政工程施工中顶管技术的施工流程

1、管材运输与吊装

由供货厂家对管材进行运输，在现场后管材可通过运输车自带吊机卸车，在堆管场均匀排列管材。在工作井边设置堆管场，并进行槽钢、滚杆铺设，选用人工方式向工作井边放置管材，选用小型吊车进行施工。吊装施工前，应检测吊装设备的质量，确保其质量符合相关规定后，才能进行施工。

2、安装顶管设备

安装施工前期必须全面检查相关起重设备，如卷场机、电动葫芦等，确保其质量符合施工要求后，才能开始操作。完成安装起重设备工作后，应进行试吊工作，与地面距离10厘米位置时，应对重物、设备的安全性进行检测。同时还要检查安装前期的液压油泵、液压管路等相关系统，并遵循顶管坑设计规定，对高压油泵、管路等进行安装。

3、工作井与接收井施工

遵循该段顶管工程的具体情况，工作井设有7座，接收井设有9座，全部选用C30现浇钢筋混凝土矩形井结构，工作井内净空6.5Mx5m，接收井内净空4Mx4m。每个井位都具有较为稳定的地质情况，地下水贫乏，因此开挖时选用由上到下的方式分层作业，孔洞预留到管道进出洞位置，并做临时封堵施工，一般选用砖材作为施工材料。

工作井地面应设置和顶管施工有关的设备，如气压系统、液压系统等。选用2台电动空压机气压系统可生产压缩空气，随后净化存储后向管道内输入，鼓风机的作用为排烟与确保施工人员安全呼吸。高压油泵、控制阀等都是组成液压系统的重要部件，其功能为将压力油提供给主顶千斤顶与中续间千斤顶。一般将2台45Mpa高压油泵配备到各个工作井内，确保两个联合应用。泥浆池、搅拌机及注浆泵等都是压浆系统的主要组成部分，该工程选用4.7吨重单节管子，选用门式吊机重量为10吨。

千斤顶为井内顶进设备，这也是顶进系统的重要设备。通过顶进计算，预计将2台油压千斤顶（2000KN）配备到顶管主站，布置形式为左右对称，通过电动油泵向主顶油管供给油压，1500毫米为千斤顶行程。

4、顶进施工

顶进管道前，进行全部设备检查与试运转。护壁上的管孔凿好后将工具管立即顶人土层。每顶进30cm，测量不少于一次，管道进入土层正常顶进时，每顶进100cm，测量不少于一次。工具管开始顶进5～10m的范围内，允许偏差为：轴线3mm，高程0～+3mm。否则要采取措施纠偏。顶进时遵循“边压触变泥浆边顶进，不压浆不顶进”的原则，新开顶时需对整个管路进行补浆。

5、管道接口

外套环橡胶止水带与软木衬垫构成管节接口。应确保从加工位置到现场运输吊装施工过程中，钢套管不能出现变形情况，不能损坏接口，应确保对接施工中管节内不会出现橡胶带移动、翻转情况，应保证管节的密封性符合施工要求。在进入施工现场后，应做好钢环套的防腐工作。为避免橡胶止水带出现老化现象，应确保其表面的干净性，并在阴暗位置进行存储。选用强力胶水将橡胶止水带在混凝土管口凹槽位置进行粘贴，并确保其稳固性，为降低摩阻力，可将无腐蚀性润滑油涂抹到管节对接位置，避免止水带出现任何问题。

四、市政工程施工中顶管技术的注意事项

1、市政工程施工前期应对施工现场人流量与车流量进行观察，进而对人流、车流及交通路线等进行确定，以此为路口交通导向牌的设置提供可靠依据。市政给排水工程必须在地下埋设管道，为此，施工前期必须做好施工准备工作，才能降低后期施工的难度。要求施工人员遵循施工现场的具体情况，如地质、水文等，进行施工方式、施工材料的合理选择。

2、市政工程往往会出现井内水土淤积等情况，这些问题的产生主要是因为顶管工作井预留洞口止水装置无法紧密封闭等。为此，施工单位必须重视工作井止水装置的设计与施工。通常情况下，当管道敷设深度在10米以下时，如其具有较小的地下水压力，可选用橡胶法兰结构形式进行施工，该方式具有简单的结构形式、较低的成本及施工便捷等特点。同时，要求保证焊缝的质量符合设计规定。

五、结束语

综上所述，作为市政工程施工的重点，顶管施工过程中，施工单位必须重视其施工流程的规范性。通过对市政工程顶进管选择的深入了解，可对顶管施工各项指标进行充分认识，在做好各项施工准备工作的基础上，必须对施工各个环节进行质量控制，只有这样才能降低施工的风险性，才能达到提升工程质量的目的。

参考文献

[1] 张晓龙.市政道排工程顶管施工技术的应用[J]. 物流工程与管理. 2011（04）.

[2] 韩豫申，褚松龄，崔晓东.浅谈顶管技术在市政工程中的应用[J]. 企业导报. 2011（15）.

[3] 任凤鸣，袁兵.顶管技术在城市环境保护中的应用[J]. 湖南师范大学自然科学学报. 2007（01）.

[4] 余鹏飞，郭尤林.道路工程顶管施工力学效应及工程应用研究[J]. 湖南交通科技. 2015（01）.

[5]高峻岭；顶管技术在市政工程中的应用及施工要点分析[J]；甘肃科技；2009年11期.