顶管施工技术研究

梁亚运

摘要：近年来，城市基础设施建设逐渐完善，道路建设规模逐渐扩大，为城市发展和人民出行带来了积极的作用。而作为道路建设的重要工序之一，污水管网工程对于市政基础设施建设而言十分重要，其中的顶管施工技术能够使城市管网建设更加的完善。基于此，本文就泰兴市2#泵站顶管施工展开研究，首先阐述了顶管施工技术，其次对其技术要点进行分析，以期能够为道路给排水管道施工提供参考。

关键词：污水管网；顶管施工；顶管顶进；顶管验算

Research on construction technology of pipe jacking

Liang Yayun

Abstract:In recent years, the construction of urban infrastructure has been gradually improved and the scale of road construction has been gradually expanded, which has brought positive effects for urban development and people's travel. As one of the important processes of road construction, sewage pipe network project is very important for municipal infrastructure construction, among which pipe jacking technique technology can make the construction of urban pipe network more perfect. Based on this, this paper studies the pipe jacking construction of Taixing No. 2 pump station. Firstly, it expounds the pipe jacking construction technology, and secondly, it analyzes the technical points, so as to provide reference for road water supply and drainage pipeline construction.

Keywords: Sewage pipe network; Pipe jacking construction; Pipe jacking; Pipe jacking calculation

   当前，我国经济、文化、科技发展迅速，随着城市的建设规模日益扩大，各类基础设施也得到逐步的完善。城市建设不断扩张，地下管网、管线系统也变得更加复杂。作为城市基础设施的重要组成部分的污水管网，它的发展规模作为衡量一个城市基础设施完善程度的重要标志。顶管法作为一种非开挖技术，在污水管网施工中的使用，充分展现了其技术的优越性，无需进行开挖，避免了对城市建筑物、交通等造成的不利影响。

1工程概况

本次研究的工程是处于泰兴市的2#泵站至污水处理厂段污水新建管网工程。在此工程中压力管线扩建工程管线全长9. 4km，采用DN1400×18mm、Q235压力管道。在整个管线中有5段顶管，其中沿江大道段顶管是最为复杂难的，因为同时穿过重要的道路和穿过河道，所以在管网施工过程中肯定会对当地的道路交通和周围的建筑物周围人们的生活带来比较严重的影响。

2地质情况

根据本次勘察揭露的地层资料分析，拟建场地在垂深25.0m深度范围内的地基土为第四系全新统冲积相沉积层，主要由粘性土、砂性土组成，

素填土：灰色，结构松散，主要成分为填粉土、粉质粘土，表层局部夹杂植物根系，土质不均。厚度一般为0.5～3.6m。PS平均值1.694MPa。工程特性差，不宜利用。

粉质黏土：灰色,软塑,湿,含少量结核。稍有光泽,切面光滑。干强度中等,韧性中等。本层厚1.5～3.0m。PS平均值0.938MPa。为中等压缩性中等强度地基土，工程特性一般。

粉砂：灰色,中密,饱和。矿物成分为石英石及长石,颗粒形状呈圆形。含云母片。本层厚1.5～9.9m，局部未钻穿。PS平均值7.186MPa。为中等压缩性中等强度地基土，工程特性较好。

3顶管施工

3.1施工流程

测量放样→井下导轨机架、液压系统、止水圈等设备安装→地面辅助设施安装→顶管掘进机吊装就位→激光经纬仪安装→掘进机出工作井→正常顶进→顶管机进接收井。

3.2沉井设置

沉井由工作井和接收井两部分构成，主要结构为钢筋混凝土，它又分为单排孔井、单孔井两种形式。其中，矩形形状是单排孔井，圆形形状的一般为单孔井。而受力效果圆形最好，矩形最差。在敷设管道时，要依据实际情况来设置顶管井

[1]。

3.3顶管设备安装

首先进行后背墙的制作安装。在顶管施工中，为千斤顶提供支撑结构是后背墙的主要作用，所以应当先进行后背墙土抗力的验算，确保其在顶进时能够满足顶力要求，后背墙体的高度及厚度是以此为依据设计的，在后背墙上铺设钢板是为了使其受力更加的均匀。在顶进过程中后背墙面与顶进方向必须保持垂直，偏差不能超过墙体高度的0.1%。接着要安装工作井导轨，它是为顶管在顶进施工时坡度及中心线提供引导作用。在导轨安装时是以管节坡度及高程为依据，与井壁的距离保持在100~200mm，安装导轨要确保安装的牢固程度，以免后期施工中发生位移，在导轨安装完成后需要检测安装质量。最后进行顶铁安装，顶铁属于临时传力构建，其位置为管道端部与千斤顶之间，通过顶铁能够将千斤顶合力均匀分布于管端，并合理调节二者之间距离[2]。

图1顶管设备安装布置示意图

4顶进施工

4.1顶管出洞施工

在洞口内预先安装一个单法兰穿墙钢套管，用于安装橡胶止水圈及止水封板，这是为了防止出洞口时及顶进过程中泥水压力过大导致泥水涌入工作井内。如果顶进距离过长，橡胶止水圈不可避免会出现磨损，是由管材表面及F型钢套环、砂等造成的，需经常更换橡胶止水圈。针对此，我们需要在洞口里侧增设一道橡胶止水圈，当外部橡胶止水法兰需要更换时，洞口内部的橡胶止水圈可防止地下水进入井内。

4.2顶管进洞施工

为了防止顶进时产生偏心荷载，在顶进前首先要检查顶铁安装平直度。在顶进施工时应按照以下施工顺序进行：安装顶铁→开油泵使千斤顶伸出活塞→千斤顶伸出活塞额定长度后开阀门回油→下管。

顶进施工方法有两种措施，分为被动措施和主动。第一种被动措施是采用极慢速（5mm/min）和间竭式顶进方式；第二种主动措施是向进水管内加10%~30%的细砂来进行减阻。本工程正常情况下采用被动措施，遇到顶进困难的路段采取主动措施。

顶管顶进最宜连续施工，12小时之内为最宜暂停时间。如果停止施工时间超过12小时，必须在每隔12小时以内注浆至少一次（注浆量为：每平方米管材表面积0.05~0.01立方米浆液），并在顶进前进行大量注浆（每平方不小于0.2立方米），这样才能取得较明显的减阻效果，以确保顶进作用力在正常范围之内，否则就可能因为顶力过大导致后座墙顶裂、管材顶爆、完全顶不动等后果。

5顶管验算

5.1基本参数

5.2 土层参数

后座墙土体允许施加的顶进力：

F=KpγH1B(h5+2H+h6)/(2η)=3×19×7.933×2×(6.013+2×2+0)/(2×1.5)=3018.459 kN

5.3管道参数

管道许用顶力：[Fr]=φ1φ3φ4fcA/γd=1×1×0.4×205×1800/(1.3)=113538.462KN

5.4主顶工作井

顶管机的迎面阻力Nf=πDs2γsHd/4=3.14×1.4×1.4×19×(6.933-1.4)/4=161.748KN

    总顶力：P=πDLfk+Nf=3.14×1.4×105×7+161.748=3392.808KN

主顶工作井的千斤顶顶推能力：

Tz=ηhnzPz=0.7×3×2000=4200KN≥P=3392.808KN

    [Fr]=113538.462KN≥P=3392.808KN

满足要求！

5.4注浆压力

在施工现场取：P=(2～3)γHD=(2～3)×19×5.433=206.454～309.681 kPa

5.5导轨间距

导轨间距：A=2((D- d1+e)( d1-e))0.5+d2

=2×((1400-80+70)×( 80-70))0.5+140=376 mm

6结语

总而言之，在市政工程中使用顶管工程技术已经实现了普遍使用。在市政工程建设施工中，要根据顶管工程技术的具体技术特点，将施工流程简易化，让施工方案更优化，并确保工程建设工作的正常运作，继而确保市政工程的高质量目标，给百姓生活创造更便捷的环境。

参考文献

[1]赵连青，朱启旺，王迎双。市政工程中顶管施工技术要点[J]名城绘，2019（3）：191-191.

[2]刘金龙，郭鹏.谈市政给排水施工中顶管技术的应用[J].中小企业管理与科技（上的刊），2011（02）.