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1、顶管施工技术在市政地下管线施工中的应用（发稿时间：2008 年 9月 23日 16:27 阅读次数：459） 【关闭窗口】宋勇（上海徐汇市政工程有限公司）来源：上海市政网摘要：近年来，顶管施工作为一种现代化管道敷设技术，在市政地下管线施工中得到了广泛的应用。利用顶管法施工与传统的明挖覆盖法相比,可以减少对施工周边环境的影响，缩短工期。本文着重介绍顶管法施工在城市道路改造中的应用及施工方法要点。关键字：工作坑，顶管法，技术措施1 工程概况施工地点位于上海市徐汇区华发小区西侧龙吴路，本工程下水道距离居民楼墙边线仅 9米，该居民楼本身属于质量房，曾于一年前进行过纠偏加固处理。另外管道沿线已有煤气和自
2、来水等公用管线也需要保护。根据以上情况决定在居民楼（六层楼房）南侧距离 6米处采取搅拌桩加固保护处理，共长 204米。新排 1800 雨水管采用顶管施工，长 405米，埋深 7米，设置顶管工作井和接收井各一座。2 施工准备根据现场条件，摸清施工地点的土质、地下水位置、附近水源以及地下障碍物与附近建筑物等情况，采取必要的防范措施，正确组织施工。2.1 工作坑设置本工程工作坑采用 s工法井围护结构：采用深层搅拌桩内插 h型钢。深层搅拌桩 850mm、型钢采用 700*300*13*24。工作井围护基坑开挖深度为8.85m，顶管工作井采用直径为 0.85m的水泥搅拌桩作为围护结构，桩长为17m，桩顶
3、标高为 5.0m。2.2 顶力计算顶管的顶力按下式计算:其中，n 为千斤顶顶力，f 为管壁与土之间的摩擦系数，p 1为管顶以上的垂直土压力，p 2为管侧的水平土压力，d 1为管外径(m)，l 为顶管总长度(m)，p 0为顶管总重量，r 为管端切土阻力，a 为管端面积(m 2)。工程设计顶力为 800t。3 施工流程施工顺序为：挖顶进工作坑吊装砼管到轨道上装顶铁装密封圈开启油泵顶进出泥管道贯通拆工具管砌检查井回填壁后。顶管法是依靠人工或机械在管内端部挖掘土壤，然后在工作坑内借助顶进设备，把敷设的管子按设计中线和高程的要求顶入，并用水力或小车将土从管中运出。4 施工方法工作坑内设备安装完毕，经检查
4、各部处于良好状态，即可进行开挖和顶进。首先将管子下到导轨上，就位以后，装好顶铁，校测管中心和管底标高是否符合设计要求，合格后即可进行管前端挖土。 5 顶管施工技术措施5.1 顶进施工顶进利用千斤顶出镐在后背不动的情况下将被顶进管子向前推进，其操作过程如下：安装好顶铁，挤牢，管前端已一定长度后，启动油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作行程，将管子推向一定距离。停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞回缩。添加顶铁，重复上述操作，直至需要安装下一节管子为止。卸下顶铁，在混凝土管接口处放一圈麻绳，以保证接口缝隙和受力均匀或采用其他防渗漏措施，保证管与管之间的连接安全。重新装好顶铁，重复上述操作。顶进时应
5、注意事项：顶进时应遵照“ 先挖后顶，随挖随顶”的原则。应连续作业，避免中途停止，造成阻力增大，增加顶进的困难。首节管子顶进的方向和高程，关系到整段顶进质量，应勤测量、勤检查，及时校正偏差。安装顶铁应平顺无歪斜现象，每次收回活塞加放顶铁时，应尽可能换用安放最长的顶铁，使连接的顶铁数目为最少。顶进过程中，发现管前土方坍塌、后背倾斜，偏差过大或油泵压力表指针骤增等情况，应停止顶进，查明原因，排除故障后，再继续顶进。5.2 顶进掘进穿墙措施顶进前所有顶进设备及顶管掘进机必须全部安装就位，设备需试运转。在穿墙前通过衬墙上的预埋螺栓安装好帘布橡胶板、圆环板、扇形后板等止水装置，由于工作井外为 smw工法的
6、围护结构，故洞口一般情况下需另外采取加固措施。一般采用压密注浆的方法临时加固洞口，将掘进机机头顶进至工作井导墙内，为防止初始出洞阶段由于正面水土压力大于掘进机周边的摩阻力，而使掘进机及管段在拼装时发生后退现象，在前 20m30m 顶进砼管外壁设置埋件，每次拼装管子前将已顶进的部分与井壁进行连接，直至不发生后退为止。顶管接收井进洞措施：在顶管掘进机接近洞口 30m50m 时，作一次全面的轴线及高程复核，在确认无误后，在接收井内做好接收的一切准备工作，包括接收平台的搭设。工具头顶进到井壁后，停止压浆，拆除接收井的封门，顶管掘进机穿进井墙上开始上接收架，马上采取临时止水措施，并继续顶进，待完全上架后
7、按设计对进洞管段采取永久性止水封堵措施。5.3 初始顶进管道防后退措施由于在初始顶进阶段正面水土压力远大于管周围的摩擦阻力。拼接管子时主推千斤顶在缩回前必须对已顶进的部分与井壁进行固定，否则管道发生后退会导致洞口止水装置受损，因此在初始 1015 节砼管外侧埋设预埋钢板，在主推千斤顶退回前将砼管与井壁相连，直至砼管外壁摩阻力大于掘进机正面水土压力为止。5.4 对混凝土套管顶进的技术要求工程采用钢筋混凝土管，“f”型接口。在混凝土管顶进过程中,千斤顶的顶力必须大于各种混凝土管产生的作用力,混凝土管方能正常顶进。混凝土管的顶进能否按原定的标高和方向顶进，主要与千斤顶作用点有关系。当使用一个千斤顶顶
8、进时，着力点在混凝土管中心垂直线靠管底的 1/3处；再有顶管的管端与顶帽之间，还有千斤顶与后靠背墙之间都应该衬上软垫，以防止受到的力不均匀，影响混凝土管的正常顶进；当顶完一镐时，可以用小千斤顶把顶杆退回到原来的位置上，再增加一段顶铁接着顶进，顶管所用顶铁可多准备几根，这样可根据管端和千斤顶间的不同间距，交替使用顶铁。如果被顶的管子尾部只剩下 0.3m时，可以把千斤顶杆退回到原来的位置上，然后卸下顶帽和顶铁，再下一根混凝土套管，两根管子的对口缝隙应衬上软垫，并且在混凝土管内用内涨圈固定，再用木楔挤紧，方可继续顶进。当顶完全部混凝土管套管后，可以取下挤紧内涨圈的木楔，然后用石棉水泥抹口，或者用水泥
9、沙浆抹口，再将环口缝隙填满塞严，以防止漏渗。在混凝土管顶进的过程中，每顶进一根管，必须测量一次标高和中线，如果土质不好，更需要随时检查。当顶进 60cm时，必须测量一次，以确保准确无误。如果发现所顶混凝土管左右偏离，则需在偏离的一侧少挖一些土，在另一侧多挖些土,这样可以纠正混凝土管的偏离。如果所顶混凝土管出现“低头”情况时，倘若误差不太大，则可将小千斤顶放在垫木上，让力的作用点在管端上，随着混凝土管顶进，随着放松小千斤顶，这样可使混凝土管逐渐地恢复到正常位置上；如果混凝土管出现“仰头”情况，可以将管底土适当地多挖一些，或者把千斤顶的作用点向上少一点移动，等恢复正常后,再把力的作用点挪回到原来的
10、位置上继续顶进。通过上述方法，就能保证混凝土管的正常顶进，顶管施工才能顺利进行。5.5 顶管管节接头形式及防水措施为防止管道渗漏和地下水涌入，管节间必须有可靠的防水措施。本工程刚性钢圈接头，接头内采用环齿橡胶密封环。5.6 顶管工作面排水顶管工作应尽量从下游向上游方向进行，地下水由工作面流向工作井集水坑，再用泵排出地面。5.7 不良地层事故处理技术措施在顶管过程中，由于泥水平衡压力控制不当或停顿时间过长，可能会造成突顶和工作面塌方事故。发生突顶时：应该逐渐降低工具管内泥水压力，使泥水压力略小于地下水压力，关闭冲泥水枪和吸泥泵，启动千斤顶缓慢顶进一段距离，待顶力升高，采用小水力冲泥，间歇启动吸泥
11、泵排泥，做小量排泥。发生塌方时：应该逐渐升高工具管内泥水压力，使泥水压力略大于地下水压力，关闭冲泥水枪和吸泥泵，启动千斤顶缓慢顶进一段距离，待顶力升高，采用小水力冲泥，间歇启动吸泥泵排泥，做小量排泥。5.8 管道渗漏的治理对管道渗水和漏水点，先凿 v形槽，埋入导水水管，用速凝水泥封闭管周，待水泥有一定强度后，用手动泵压入水泥水掺玻璃浆液封堵。5.9 顶管作业面通风顶管作业面通风采用压入强制性通风措施，用风机通过 1.5英寸铁管向工作面压风。5.10 顶管坑内检查井的砌筑管道完成后，按设计图在坑内用砖砌筑检查井，井内外批防水砂浆。待砂浆达到一定强度后，回填石屑至管顶面，用水冲实，其上用土回填，分
12、层夯实。5.11 测量与纠偏1）顶管测量测量次数。开始顶第一节管子时，每顶进 20100cm 测量一次。校正时，每顶进一镐即测量一次。中心线测量。根据工作坑内设置的中心桩挂小线，使拉线 3对准垂球 2，读管前端的中心尺 4刻度，若拉线 3与中心尺 4上的中心刻度相重合，其差值即为偏差值。高程测量。一般在工作坑内引设水准点，停止顶进，将水准仪支设在顶铁上，测量前端管底高程。2）顶进偏差的校正顶进中发现管位偏差 10mm左右，即应进行校正。纠偏校正应缓缓进行，使管子逐渐复位，不得猛纠硬调。人工挖土顶进的校正方法有：挖土校正法偏差值 1020mm 时，采用此法。即在管子偏向设计中心左侧时，可在管子中
13、心右侧适当超挖，而在偏向一侧不超挖或留台，使管子在继续顶进中，逐渐回到设计位置。顶木校正法偏差较大时或采用挖土校正无效时，用圆或方木，一端顶在管子偏向一侧的内管壁上，另一端支撑在垫有木板的管前土层上，开动千斤顶，利用顶木产生的分力，使管子得到校正。顶镐校正法偏差较大，利用顶镐代替顶木，这种装置更有利于校正和纠偏。校正纠偏方法较多，应根据土质、偏差值、技术水平，选用相应对策。偏差值较小时，容易校正，当累计偏差较大时，校正就较困难。因此，管前挖土应选派经验丰富、技术熟练的工人操作。5 总结本次施工采用非开挖式顶管施工方法，大大加快了施工进度，对施工沿线房屋和公用管线起到了很好的保护作用，基本没有影响施工沿线居民的出行交通，也无噪音、粉尘污染，取得了良好的社会效益和经济效益。
