掘进顶管法施工技术

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摘要 在地下管线的施工过程中，为保证既有路面和附属设施的完好性不被破坏，减少重复建设，避免造成不必要的经济损失，地下管线施工时，掘进顶管法是经常采用的施工方法。

关键词 掘进顶管；工作坑；顶管接口

中图分类号TU99 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）49-0145-02

人工取土掘进顶管法是依靠人力在管内前端掘土，然后在工作坑内借助顶进设备，把敷设的管道按设计中线和高程的要求顶人，并用小车将前方挖出的土从管中运出。

1 顶管施工的准备工作

1.1 制订施工方案

施工前，应对施工地带进行详细的勘察研究，进而编制可行的施工方案。其内容有：

1）确定工作坑的位置和尺寸，进行后背的结构计算；

2）确定掘进和出土方法、下管方法、工作平台的支搭形式；

3）进行顶力计算，选择顶进设备以及考虑是否采用长距离顶进措施以增加顶进苌度；

4）遇有地下水时，采用的降水方法；

5）工程质量和安全保证措施。

1.2 工作坑的布置

工作坑是掘进顶管施工的工作场所，应根据地形、管道设计、地面障碍物等因素布置。尽量选在有可利用的坑壁原状土作后背处和检查井处；与被穿越的障碍物应有一定的安全距离且距水源和电源较近处；应便于排水、出土和运输，并具有堆放少量管材和暂时存土的场地；单向顶进时应选在管道下游以利排水。

1.3 工作坑的种类及尺寸

工作坑有单向坑、双向坑、转向坑、多向坑、交汇坑、接受坑之分。工作坑的平面形状一般有圆形和矩形两种。圆形工作坑的占地面积小，一般采用沉井法施工，竣工后沉井可作为管道的附属构筑物，但需另外修筑后背。矩形工作坑是顶管施工中常用的形式。

1.4 工作坑的基础与导轨

工作坑的施工一般采用有开槽法、沉井法和连续墙法等。

开槽法是常用的施工方法。根据操作要求，工作坑最下部的坑壁应为直壁，其高度一般不少于3m。

在地下水位下修建工作坑，如不能采取措施降低地下水位，可采用沉井法施工。即首先预制不小于工作坑尺寸的钢筋混凝土井筒，然后在钢筋混凝土井筒内挖土，随着不断挖土，井筒靠自身的重力就不断下沉，当沉到要求的深度后，再用钢筋混凝土封底。在整个下沉的过程中，依靠井筒的阻挡作用，消除地下水对施工的影响。

连续墙式工作坑，即先钻深孔成槽，用泥浆护壁，然后放入钢筋网，浇筑混凝土时将泥浆挤出来形成连续墙段，再在井内挖土封底而形成工作坑。连续墙法比沉井法工期短，造价低。

2 顶进施工

准备工作完毕，经检查各部位处于良好状态后，即可进行顶进施工。

2.1 下管就位

首先用起重设备将管道由地面下到工作坑内的导轨上，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，满足要求后即可挖土顶进。

2.2 管前挖土与运土

管前挖土是保证顶进质量和地上构筑物安全的关键，挖土的方向和开挖的形状，直接影响到顶进管位的准确性。因此应严格控制管前周围的超挖现象。对于密实土质，管端上方可有不超过15mm的间隙，以减少顶进阻力，管端下部135°范围内不得超挖，保持管壁与土基表面吻合，也可预留10mm厚土层，在管道顶进过程中切去，这样可防止管端下沉。在不允许上部土层下沉的地段顶进时，管周围一律不得超挖。在松软土层或有流砂的地段顶管时，为了防止土方坍落、保证安全和便于挖土操作，应在首节管前端安装管檐，管檐伸出的长度取决于土质。施工时，将管檐伸人土中，工人便可在管檐下挖土。

管内人工挖土，工作条件差，劳动强度大，应组织专人轮流操作。

管前挖出的土，应及时外运，避免管端因堆土过多下沉而引起施工误差，并可改善工作环境。管径大于800mm时，可用四轮土车推运；管径大于1 500mm时，采用双轮手推车 推运；管径较小时，应采用双筒卷扬机牵引四轮小车出土。土运至管外，再用工作平台上 的起重设备提升到地面，运至它处或堆积于地面上。

2.3 顶进

顶进是利用千斤顶出镐，在后背不动的情况下，将被顶进的管道推向前进。其操作过程如下：

1）安装好顶铁并挤牢，当管前端已挖掘出一定长度的坑道后，启动油泵，千斤顶进 油，活塞伸出一个工作冲程，将管道向前推进一定距离；

2）关闭油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞缔回；

3）添加顶铁，重复上述操作，直至安装下一整节管道为止。

4）卸下顶铁，下管，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；

5）管道接口；

6）重新装好顶铁，重复上述操作。

顶进时应遵守“先挖后顶，随挖随顶”的原则，连续作业，避免中途停止，造成阻力增大，增加顶进的困难。

顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进。顶进过程中，要及时检查并校正首节管道的中线方向和管内底高程，确保顶进质量。如发现管前土方坍落、后背倾斜、偏差过大或油泵压力骤增等情况，应停止顶进，查明原因排除故障后，再继续顶进。

2.4 顶管测量与偏差校正

顶管施工比开槽施工复杂，容易产生施工偏差，因此对管道中心线和顶管的起点、终点标高等都应精确地确定，并加强顶进过程中的测量与偏差校正。

2.5 顶管接口

顶管施工中，一节管道顶完后，再将另一节管道下人工作坑，继续顶进。继续顶进前，相邻两管间要连接好，以提高管段的整体性和减少误差。

钢筋混凝土管的连接分临时连接和永久连接两种。顶进过程中，一般在工作坑内采用钢内胀圈进行临时连接。接口时将钢内胀圈放在两个管节的中间，先用一组小方木插入钢内胀圈与管内壁的间隙内，将内胀圈固定。然后两个木楔为一组，反向交错地打人缝隙内，将内胀圈牢固地固定在接口处。

3 结论

顶管施工技术是一项综合的先进技术，施工过程中结合具体的地形及现场条件，合理利用此方法，是保障顶管施工作业的关键。

参考文献

[1]吴瑞麟.城市道路.人民交通出版社，2003.

[2]城乡规划规范.中国建筑工业出版社编，2008，1.