淺談市政工程中頂管技術應用

馬建省

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摘要：隨著我國城市經濟的不斷發展，城市城下建設工程將越來越多，頂管施工技術的優越性越來越突出，在市政管網建設中，采用頂管施工技術，能夠有效地降低對附近城市構筑物和道路、管網的影響，取得安全、環保、高效、經濟的效果。本文對頂管技術在市政工程的應用中的相關問題進行探索和分析。

關鍵詞：市政工程頂管施工技術應用

一、頂管技術在市政工程中的應用

（一）適用范圍

1、在城市中心地區，或商業繁華街道，以及城市建設中遇到無法遷移或不能實施大型開挖的文物古跡遺址等特殊地段，對不能進行空中架線、開槽埋管來實施作業施工時。一般是采用管徑中Φ80 -Φ600mm 的地下埋管工程可使用頂管法施工。

2、在敷設城市污水管道直徑大于Φ600mm 時，施工現場無法采用明溝開挖埋管施工而管道沿線又無其它建筑物基礎時，可使用頂管法施工作業。

（二）頂管技術在市政管網中的應用

1、舊城改造過程中，由于多年形成的各種管網相互交錯，很多管線地下位置不明，原始資料丟失或不全等因素，市政管網鋪設時無法對地面進行有效開挖。

2、城市架空線路遇交通干線、繁華街道、文物古跡，鐵路或江河阻截，需轉入地下過渡。

3、當污水管道直徑較大（Φ600mm 以上），而施工現場周邊環境受限，無法采用明溝開挖來埋管施工管道。

二、頂管施工技術的基本原理

頂管法施工是借助主頂油缸及管道間中繼間等的推力，將工具管或掘進機從工作坑內穿過土層一直推到接收坑內吊起。與此同時，也就把緊隨工具管或掘進機后的管道埋設在兩坑之間。對于長距離頂管，由于主油缸的頂力不足以克服管壁四周的土體摩阻力和迎面阻力，常將管道分段，在每段之間設置由一些中繼油缸組成的移動式頂推站即中繼間，且在管壁四周加注減摩劑以利于長距離管道的頂推。

（一）頂管施工與開挖施工法相比的優點：開挖部分僅僅只有工作坑和接收坑，而且安全、對交通影響小；在管道頂進過程中，只挖去管道斷面部分的土，挖土量少；建設公害少、文明施工程度高；在覆土深度大的情況下，施工成本低。

（二）與開挖施工法相比較存在的不足：曲率半徑小而且多種曲線組合在一起時，施工就非常困難；在軟土層中容易發生偏差，而且糾正這種偏差又比較困難，管道容易產生不均勻下沉。

三、頂管施工技術要點分析

（一）現場踏勘及調查

1、觀察現場人、車流情況確定人流及車流交通組織及路線，考慮在路口設立交通導向牌、高峰期安排人員指揮交通；2、摸查清楚附近的排水系統，設計最佳的排泥水線路，必要時施工臨時排水管道，避免污水橫流；3、對于現場的煤氣、電力、通訊、煤氣、供水等管道現場定位，并標示出來看是否需要臨時關停或搬遷；4、調查雨水渠箱、原有污水管道等埋設較深的市政地下構筑物；5、對于附近一些橋梁等構筑物調查其橋臺基礎、樁基深度及間距，附近建筑物基坑采取什么結構形式，是否采用噴錨結構施工，其長度是否在頂管頂進軸線內。

（二）施工前技術準備

可以要求業主及設計方提供頂管頂迸路線詳盡的地質資料。盡量了解土層的物理性質、力學參數、分布狀況等。了解地下水的狀況及變化規律如地下水來源、水面標高及是否受到潮汐影響而變化等。如果有砂層則要搞清含砂量多少及砂的細度情況及級配關系。巖層則要搞清楚是否有裂隙發育。如果是風化巖足則要搞清楚是否強風化、中風化抑是弱風化，其抗壓強度及抗剪強度多少，是粉沙質泥巖還是砂巖，是否為條片狀結構還是整體結構等等。一般來說現行業主及設計單位提供的地質資料不夠詳細，甚至是截然不同，作為施工單位，我們一定要求業主補鉆。業主應承條件下我們自己也可以在頂進線路上補鑒別孔，局部問題點補技術孔。

（三）頂管線路確定及井位設計

頂進距離由設備條件及周圍環境來綜合決定。考慮到工作井的造價比較昂貴，應少一些工作井，盡量安排往兩個方向頂進。由于現行設計院設計管道大多按照明挖方式設計，在現場調查后盡量優化線路設計，避開不利頂管的土層、盡量讓頂管線路避開結構物及樹木。最好在每個工作井或者接收井內設計成檢查井位。線路與附近結構物的距離設計必須考慮到以后作檢查井的方便和空間，盡量避免沖突。檢查井間距按照現行規范可以和設計單位研究適當加長。頂進深度范圍內土層較為復雜時，與設計部門協商考慮抬高或者降低標高。

（四）頂力及管材設計

頂力大小和很多因素有關，如土層的變化情況、是否有糾偏、采用設備的形式、機頭的切削形式、采用管材形式、后靠背的剛度、工作井的形式、注漿的壓力、頂進速度等。實踐證明，現行考慮采用整體三維模型，考慮多參數系統來模擬頂管頂進過程中各結構的受力情況。關于管材設計，現行對于管材的配筋量、鋼筋布置、砼的強度及端部的細部處都區別于一般承受縱向線荷載的排水管道，一般可以按照軸心受壓柱的考慮來設計管材，但是注意到頂管是需要糾偏處理的情況，必須考慮到管道的偏心受壓及局部應力集中的情況而要預留一定的安全系數。

（五）現場施工管理

在現場施工中，管線中常常帶有污物和施工殘留物，應及時清掃，否則會對閥門、設備、儀表帶來嚴重的損害。管道在安裝前后都要進行清掃，要焊一段清掃一段，這樣可大大減少系統封閉后的清掃工作量。清掃后可對系統進行整體或分段打壓，檢驗系統的強度和氣密性。這里要注意季節對打壓工作的影響，如在寒冷地區，冬季一般只打氣壓，打水壓易造成管道內結冰，如打水壓則要采取一定的防凍措施。打氣壓要對系統進行認真分析，制定打壓方案并采取相應的安全保障措施。

四、頂管施工要注意的幾個問題

（一）工程地質和水文地質條件：施工前必須了解土層的變化情況；對于要經過回填土的地帶，需要提前加固處理，避免施工過后地表有過大幅度的下沉。

（二）有毒有害氣體的檢測和預防：頂管施工通過的地層一般都會有淤泥層，腐爛的動植物會在地下生成有毒有害的氣體，頂管施工過程中，需要定時監測管內有毒有害氣體的含量，及時通風換氣，確保安全。

（三）地下管線的提前探察：頂管施工時提前查明其它地下管線的埋設深度，走向位置等，不僅有利于頂管施工工程的順利進行.而且對于保證其它地下管線的安全。

（四）穿越建筑物時對基礎的探察：頂管在建筑物基礎下施工時，需要明確施工路線上所遇到的建筑物基礎類型，對部分不穩定的基礎，頂管頂進前可以采取托換、加固措施。

（五）頂進計算：根據準確計算頂進推力等計算結果，選用相應的油缸類型和確定中間的分布；通過工作設計，根據計算得到最大頂力，提出工作井的加固方案。

五、結束語

隨著城市建設步伐的加快，頂管施工技術具有對公路、河流、建筑物擾動很小，不會影響到既有建筑物和構筑物的使用；地下施工噪聲低，土方和泥漿集中排放，對環境的破壞很??；施工進度快等特點，應用的領域也越來越廣泛，可廣泛應用于地下管道、過街隧道等市政工程中，為城市的建設取得了良好的經濟效益和社會效益。

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