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1、市 政 工 程 建 设 中 顶 管 技 术 的 应 用 与 工 艺 问 题 研 究2011-4-2 9:06:21 论 文 之 家 赵 剑 伟 【 字 体 ： 大 中 小 】 核 心 提 示 ： 顶 管 技 术 由 于 其 在 市 政 工 程 施 工 中 的 众 多 优 点 而 逐 渐 被广 泛 应 用 。-论 文 关 键 词 ： 顶 管 技 术 ； 市 政 工 程 ； 应 用 ； 施 工 工 序论 文 摘 要 ： 本 论 文 在 简 单 介 绍 了 项 管 技 术 的 施 工 特 点 的 基 础 上 ， 重点 分 析 了 顶 管 技 术 在 市 政 工 程 建 设 中 的 应 用 ， 并 讨

2、 论 了 顶 管 施 工 的工 艺 问 题 ， 对 于 进 一 步 提 高 顶 管 施 工 的 质 量 水 平 具 有 一 定 借 鉴 意 义 。0 引 言地 下 管 网 是 城 市 基 础 设 施 的 重 要 组 成 部 分 ， 日 夜 肩 负 着 传 送 信 息 和能 量 的 重 要 任 务 。 为 城 市 处 理 污 水 的 系 统 、 自 来 水 、 煤 气 、 电 力 和通 讯 设 施 等 等 都 属 于 地 下 管 网 之 内 ， 要 对 上 述 市 政 设 施 进 行 改 建 、新 建 、 扩 建 ， 需 要 工 程 技 术 人 员 进 行 安 全 的 管 道 安 装 。 传 统

3、 的 挖 槽埋 管 地 下 管 线 施 工 技 术 由 于 对 地 面 交 通 影 响 较 大 ， 使 本 来 就 拥 挤 繁忙 的 城 市 交 通 如 同 雪 上 加 霜 ， 同 时 给 市 民 工 作 、 生 活 带 来 许 多 不 便 ，特 别 在 人 口 稠 密 的 城 市 和 交 通 拥 挤 的 地 区 以 及 不 允 许 开 挖 的 地 段 ，这 个 矛 盾 就 更 加 突 出 。 市 政 工 程 如 何 使 这 些 安 装 工 程 对 城 市 的 影 响减 至 最 小 ， 如 何 尽 可 能 减 少 对 人 们 日 常 生 活 的 影 响 。 已 经 成 了 一 个迫 切 解 决

4、 的 问 题 。非 开 挖 技 术 将 完 全 能 解 决 这 些 难 题 ， 提 供 安 全 及 经 济 的 施 工 方 法 。非 开 挖 技 术 是 指 利 用 少 开 挖 和 不 开 挖 技 术 来 进 行 地 下 管 线 的 铺 设 或更 换 的 工 艺 。 顶 管 技 术 就 是 在 这 种 情 况 下 发 展 起 来 的 一 种 非 开 挖 技术 ， 其 在 国 外 已 广 泛 使 用 ， 在 国 内 也 已 逐 渐 普 及 。 随 着 顶 管 技 术 在市 政 工 程 的 广 泛 运 用 ， 本 论 文 主 要 讨 论 在 顶 管 作 业 施 工 过 程 中 出 现了 一 些 具

5、 体 的 技 术 问 题 ， 值 得 施 工 技 术 人 员 重 视 ， 并 以 此 和 同 行 共享 。1 顶 管 施 工 的 特 点顶 管 法 又 称 为 非 开 挖 管 道 敷 设 技 术 ， 它 具 有 不 需 要 开 挖 面 层 ， 就 能穿 越 地 面 构 筑 物 和 地 下 管 线 吸 公 路 、 铁 路 、 河 道 的 特 点 ， 相 比 开 挖敷 设 技 术 ， 投 资 和 工 期 将 大 大 节 省 。 同 时 ， 顶 管 施 工 技 术 可 以 降 低噪 音 ， 减 少 粉 尘 ， 减 轻 对 城 区 的 交 通 条 件 和 环 境 状 况 的 干 扰 和 破 坏 ，属

6、于 真 正 的 无 污 染 、 高 效 率 的 施 工 技 术 。 顶 管 施 工 法 由 于 其 上 述 多方 面 的 优 点 ， 在 市 政 工 程 中 尤 其 是 在 市 政 管 线 工 程 中 得 到 了 广 泛 地应 用 。 概 括 起 来 ， 顶 管 施 工 技 术 具 有 几 大 方 面 的 优 点 ： 论 文 之 家 :施 工 面 由 线 缩 成 点 ， 占 地 面 积 小 ； 地 面 活 动不 受 施 工 影 响 ， 对 交 通 干 扰 小 ； 噪 音 和 震 动 低 ， 城 市 中 施 工 对 居民 生 活 环 境 干 扰 小 ， 不 影 响 现 有 管 线 及 构 筑 物

7、 的 使 用 ； 可 以 在 很 深的 地 下 或 水 下 敷 设 管 道 ， 可 以 安 全 穿 越 铁 路 、 公 路 、 河 流 、 建 筑 物 ，减 少 沿 线 的 拆 迁 工 作 量 ， 降 低 工 程 造 价 。2 顶 管 技 术 施 工 应 用 分 析2.1 顶 进 管 的 选 择 顶 进 管 一 般 选 用 钢 筋 砼 管 ， 如 没 有 腐 蚀 要 求 可选 用 钢 管 。 钢 筋 砼 管 的 规 格 设 计 、 配 筋 和 应 力 验 算 应 遵 守 有 关 钢 筋砼 的 标 准 和 技 术 规 程 ， 特 别 是 有 关 钢 筋 砼 管 的 标 准 和 技 术 规 程 。

8、 顶 进 管 直 径 的 选 择 ： 顶 进 管 的 直 径 选 择 是 首 先 根 据 工 程 性 质 、 工程 需 要 确 定 内 径 ， 根 据 顶 进 管 所 受 荷 载 确 定 砼 管 的 配 筋 及 壁 厚 ， 进而 确 定 外 径 。 因 为 顶 管 工 程 工 作 面 上 需 要 配 备 挖 土 工 人 ， 所 以 一 般管 内 径 不 小 于 500mm； 顶 进 管 长 度 的 选 择 ： 顶 进 管 的 长 度 对 顶 管过 程 的 可 控 性 和 经 济 性 有 很 大 的 影 响 。 在 直 线 推 顶 的 情 况 下 使 用 长管 可 以 减 少 装 管 的 次 数

9、 ， 取 得 良 好 的 效 果 ， 但 随 着 管 长 度 的 增 长 ，如 果 偏 离 原 定 的 路 线 ， 使 之 恢 复 正 确 路 线 要 比 使 用 短 管 更 加 困 难 。建 造 顶 压 坑 时 顶 压 坑 的 长 度 也 要 增 大 ， 挖 坑 、 支 护 、 回 填 、 修 复 的费 用 将 相 应 地 增 加 。一 般 情 况 下 ， 管 长 度 须 相 对 于 管 径 来 衡 量 ， 当 L/D 外 1.10 时 ，为 短 管 ； 当 L/D 外 =1.15 时 ， 为 标 准 管 ； 当 IJD 外 2.10 时 为 长管 。2.2 顶 管 施 工 的 前 期 准

10、备 现 场 平 面 布 置 ： 平 面 总 体 布 置 包 括 起重 设 备 、 自 动 控 制 室 、 料 具 间 、 管 片 堆 场 、 拌 浆 棚 及 拌 浆 材 料 堆 场 、注 水 系 统 、 弃 土 坑 的 布 置 等 。 始 发 工 作 井 内 安 装 发 射 架 、 顶 管 机 、前 顶 铁 、 主 推 千 斤 顶 、 反 力 架 等 顶 进 设 备 ， 工 作 井 边 侧 设 置 下 井 扶梯 供 施 工 人 员 上 下 ； 顶 管 机 进 、 出 洞 处 以 及 后 靠 土 体 加 固 ： 为确 保 顶 管 机 出 洞 的 绝 对 安 全 ， 需 对 后 靠 土 体 及 进

11、 、 出 洞 区 域 土 体 进行 高 压 旋 喷 桩 加 固 。 为 防 止 顶 管 机 进 、 出 预 留 洞 导 致 泥 水 流 失 ， 并确 保 在 顶 进 过 程 中 压 注 的 触 变 泥 浆 不 流 失 ， 必 须 在 工 作 井 安 装 止 水装 置 。2.3 顶 管 施 工 的 工 艺 ： 顶 管 施 叉 称 为 顶 进 法 施 工 ， 是 指 利 用 顶 进设 备 将 预 制 成 椭 圆 形 或 圆 形 构 造 物 逐 渐 顶 入 路 基 ， 以 构 成 立 体 交 义通 道 或 涵 洞 的 施 工 方 法 。 顶 管 施 工 需 先 在 确 定 的 管 段 之 间 设 置

12、 工 作井 和 接 收 井 ， 然 后 在 工 作 井 内 安 装 推 力 设 备 将 导 轨 上 的 顶 管 机 头 推入 土 体 ， 由 机 头 导 向 ， 将 预 制 的 钢 筋 混 凝 土 管 向 前 顶 进 ， 前 端 土 体通 过 工 作 井 运 出 ， 最 后 完 成 管 道 铺 设 。2.3.1 顶 管 井 的 设 计 ： 顶 管 井 分 工 作 井 与 接 收 井 两 种 ， 顶 管 井 的 建造 结 构 有 很 多 种 类 ， 一 般 使 用 钢 筋 混 凝 土 结 构 。 工 作 井 的 结 构 形 式通 常 有 单 孔 井 和 单 排 孔 井 。 前 者 形 状 有 圆

13、 形 、 正 方 形 、 矩 形 等 ， 后者 则 大 多 为 矩 形 ， 它 们 的 结 构 受 力 性 能 由 高 至 低 依 次 为 圆 形 一 正 方形 一 矩 形 。2.3.2 顶 管 施 工 工 序 穿 墙 ： 打 开 穿 墙 闷 板 将 工 具 管 顶 出 井 外 ，并 安 装 穿 墙 止 水 装 置 ， 主 要 技 术 施 工 措 施 如 下 ： 1） 穿 墙 管 内 填 夯压 密 实 的 纸 筋 粘 土 或 低 强 度 水 泥 粘 土 拌 和 土 ， 以 起 到 临 时 性 阻 水 挡土 作 用 ； 2） 为 确 保 穿 墙 孔 外 侧 一 定 范 围 内 土 体 基 本 稳

14、 定 并 有 足 够强 度 ， 工 作 井 工 具 管 穿 墙 前 ， 对 穿 墙 管 外 侧 采 取 注 浆 固 结 措 施 ；3） 穿 墙 前 对 可 能 出 现 的 问 题 进 行 分 析 并 制 定 相 应 处 理 措 施 ； 4）闷 板 开 启 后 迅 速 推 进 工 具 管 ， 同 时 做 好 穿 墙 止 水 ， 本 工 程 采 用 止 水法 兰 加 压 板 ， 中 间 安 入 20mm 厚 的 天 然 优 质 橡 胶 止 水 板 环 ， 要 求 具有 较 高 的 拉 伸 率 和 耐 磨 性 ， 借 助 管 道 顶 进 带 动 安 装 好 的 橡 胶 板 形成 逆 向 止 水 装

15、置 ， 应 防 止 因 穿 墙 管 外 侧 的 土 体 暴 露 时 间 过 长 而 产 生扰 动 流 变 。 顶 管 出 洞 ： 顶 管 出 洞 是 顶 管 作 业 中 一 个 很 值 得 注 意 的问 题 ， 顶 管 出 洞 ， 即 顶 管 机 和 第 一 节 管 子 从 工 作 井 中 破 出 洞 口 封 门进 入 土 中 。 开 始 正 常 顶 管 前 的 过 程 ， 是 顶 管 技 术 中 的 关 键 工 序 ， 也是 容 易 发 生 事 故 的 工 序 。 为 防 止 管 线 出 现 偏 斜 ， 应 采 取 工 具 管 调 零 ，在 工 具 管 下 的 井 壁 上 加 设 支 撑 ，

16、 若 发 现 下 跌 立 即 用 主 顶 油 缸 进 行 纠偏 ， 工 具 管 出 洞 前 预 先 设 定 一 个 初 始 角 弥 补 下 跌 等 措 施 。 注 浆减 阻 ： 在 顶 管 施 工 中 还 有 一 个 重 要 的 技 术 措 施 就 是 通 过 压 注 触 变 泥浆 填 充 管 道 周 围 的 空 隙 ， 形 成 一 道 泥 浆 保 护 套 ， 起 到 支 撑 地 层 ， 减少 地 面 沉 降 ， 减 少 顶 进 阻 力 的 作 用 。 在 施 工 中 ， 首 先 对 顶 管 机 头 尾部 压 浆 ， 并 要 与 顶 进 工 作 同 步 ， 然 后 在 中 续 间 和 混 凝

17、土 管 道 的 适 当位 置 进 行 跟 踪 补 浆 ， 以 补 充 在 顶 进 中 的 泥 浆 损 失 。 注 浆 工 序 一 般 多应 用 于 长 距 离 顶 管 施 工 中 。 顶 管 纠 偏 ： 纠 偏 是 指 机 头 偏 离 设 计轴 线 后 ， 利 用 设 置 在 后 部 的 纠 偏 千 斤 顶 组 ， 改 变 机 头 端 面 的 方 向 ，减 少 偏 差 ， 使 管 道 沿 设 计 轴 线 顶 迸 。 顶 进 纠 偏 是 采 用 调 整 4 台 纠偏 千 斤 顶 组 方 法 ， 进 行 纠 偏 操 作 ， 若 管 道 偏 左 则 千 斤 顶 采 用 左 伸 右缩 ， 反 之 亦

18、然 。3 膨 润 土 悬 浮 液 在 疏 松 土 层 中 的 应 用在 无 粘 性 的 疏 松 土 层 中 以 及 在 粘 性 很 小 的 土 壤 中 ， 例 如 在 砂 砾 土 中 ，若 不 采 取 其 它 辅 助 措 施 ， 土 层 由 于 本 身 极 不 稳 定 ， 以 致 在 刃 脚 推 进之 后 立 刻 就 会 坍 落 在 管 壁 上 。 所 以 对 这 类 土 壤 来 说 ， 膨 润 土 悬 浮 液的 支 承 作 用 尤 其 具 有 重 要 意 义 。 为 了 起 到 这 种 支 承 作 用 ， 先 决 条 件是 要 尽 可 能 准 确 地 掌 握 膨 润 土 悬 浮 漓 在 砂

19、砾 上 中 的 特 性 。 膨 润 上 悬浮 液 将 渗 人 土 层 的 孔 隙 内 ， 充 满 孔 隙 ， 并 继 续 在 其 中 流 动 。 流 速 取决 于 孔 隙 的 横 断 面 与 悬 浮 液 的 流 变 特 性 ， 同 时 也 取 决 于 压 浆 压 力 。因 此 为 了 在 同 样 的 压 浆 压 力 下 达 刭 相 同 的 渗 入 深 度 ， 在 孔 隙 横 断 面很 小 的 细 粒 土 层 中 便 需 要 低 流 限 的 悬 浮 液 ， 面 孔 隙 横 断 面 较 大 的 粒粒 土 层 则 需 要 高 流 限 的 悬 浮 液 。 在 克 服 流 动 阻 力 的 过 程 中 ，

20、 压 浆 压力 随 着 渗 入 深 度 的 增 加 而 成 比 例 地 衰 减 ， 所 以 相 应 每 一 种 压 浆 压 力 ，都 有 一 个 完 全 确 定 的 渗 入 深 度 。尽 管 就 某 种 场 合 来 说 ， 随 着 管 子 的 推 进 同 时 在 管 子 整 个 圆 周 上 和 管路 全 部 长 度 上 均 匀 地 压 浆 证 明 是 相 宜 的 ， 而 在 另 一 些 场 合 下 ， 正 确的 方 法 则 又 可 能 是 分 段 压 浆 。 例 如 现 已 得 知 ， 在 管 子 下 半 部 ， 膨 润土 在 顶 进 过 程 中 比 静 止 状 态 下 更 容 易 流 出 ，

21、 而 上 半 部 的 压 浆 则 是 在管 路 静 止 的 情 况 下 更 容 易 进 行 。 因 此 最 好 是 将 管 子 下 半 都 的 注 浆 孔和 上 半 部 的 注 浆 孔 分 别 组 合 起 来 。 这 种 半 侧 压 出 韵 原 因 在 于 ， 静 止状 态 的 管 道 以 其 全 部 很 大 的 重 量 沉 落 于 底 部 。 这 样 便 在 管 道 的 顶 部形 成 了 小 空 隙 ， 或 者 至 少 是 形 成 了 一 个 压 力 较 低 的 区 域 。 因 而 在 这种 状 态 下 ， 膨 澜 土 在 管 顶 处 比 在 管 底 部 更 容 易 流 出 。 反 之 ，

22、在 顶 压力 和 浮 力 同 时 作 用 下 ， 管 道 有 向 上 拱 起 的 倾 向 。 这 时 管 道 离 地 升 起 ，于 是 管 底 下 方 便 形 成 了 一 个 低 压 区 ， 致 使 膨 润 土 更 加 容 易 渗 入 其 中并 均 匀 地 散 开 。4 顶 进 管 在 膨 润 土 悬 浮 浪 中 受 到 的 浮 力只 要 顶 进 管 在 整 个 圆 周 上 被 膨 润 土 悬 浮 液 所 包 围 ， 浮 力 定 律 便 对 它有 效 ， 即 使 悬 浮 液 层 的 厚 度 很 小 也 同 样 如 此 。 在 钢 筋 混 凝 土 管 情 况下 ， 浮 力 均 为 管 子 自 重

23、 的 1.4 倍 。 这 样 ， 只 要 通 过 正 确 地 压 人 膨润 土 悬 浮 液 ， 从 而 在 土 层 中 围 绕 顶 进 管 形 成 一 个 支 承 环 带 ， 并 保 持悬 浮 液 压 力 等 于 土 压 力 ， 于 是 管 子 就 会 在 膨 润 土 悬 浮 液 中 漂 浮 起 来 。为 此 必 需 的 前 提 在 于 悬 浮 液 应 是 液 体 状 态 的 ， 亦 即 呈 现 为 表 观 流 限相 应 较 低 的 溶 胶 状 态 。 在 悬 浮 液 的 膨 润 土 含 量 低 到 接 近 运 动 状 态 下的 稳 定 极 限 时 ， 这 个 条 件 便 能 得 到 满 足

24、。 浮 力 可 使 管 外 璧 摩 阻 力 减小 ， 因 为 管 底 部 由 于 自 重 产 生 的 法 向 力 减 少 了 。 这 一 效 果 首 先 会 对大 直 径 管 子 的 长 距 离 推 顶 产 生 有 利 的 影 响5 结 语顶 管 设 计 在 市 政 工 程 中 ， 特 别 是 深 覆 土 大 管 径 的 管 道 工 程 和 交 通 繁忙 的 城 市 主 干 道 改 造 工 程 设 计 中 显 得 尤 为 重 要 。 在 特 定 工 程 条 件 下 ，相 对 与 开 槽 埋 管 更 具 优 越 性 。 时 代 要 前 进 ， 城 市 要 发 展 。 市 政 设 施配 套 完 善

25、 ， 地 下 各 种 管 道 建 设 将 会 大 量 增 加 ， 顶 管 设 计 和 施 工 也 会增 多 。 管 径 加 大 ， 长 度 加 长 ， 有 直 有 曲 ， 种 类 繁 多 ， 这 将 是 今 后 大城 市 顶 管 施 工 的 发 展 趋 势 。 因 此 ， 我 们 要 重 视 这 个 良 机 ， 进 一 步 地完 善 和 提 高 我 们 的 顶 管 设 计 和 施 工 技 术 ， 使 之 综 合 施 工 技 术 达 到 国际 水 平 。作 者 简 介 ： 赵 剑 伟 （ 1969-） ， 男 ， 河 南 巩 义 人 ， 本 科 ， 工 程 师 ，主 要 从 事 市 政 建 设

26、管 理 研 究 。赵 剑 伟 Zhao Jianwei（ 河 南 省 巩 义 市 市 政 建 设 管 理 处 ， 巩 义 451200）（ Henan Gongyi Municipal Construction Management Department， Gongyi 451200， China）参 考 文 献 ：1廖 霞 柳 .洛 河 电 厂 取 水 工 程 顶 管 施 工 质 量 控 制 分 析 J.安 徽 水利 水 电 职 业 技 术 学 院 学 报 ,2010,(01):13-14,17.2 邓 雅 婷 .地 下 建 筑 与 工 程 专 业 揭 密 及 院 校 介 绍 J.高 校 招

27、 生 ,2002,(07) :58； 学 校 学 报 ,2010,(01):23-24,37.3张 振 宇 .盾 构 法 施 工 技 术 在 我 国 的 应 用 与 发 展 J.武 汉 工 程 职业 技 术 学 院 学 报 ,2005,(04):26-28,36.4马 福 海 .发 展 中 的 中 国 非 开 挖 事 业 J.非 开 挖 技 术 ， 2006,(03):85.5方 客 军 .北 京 地 铁 蒲 黄 榆 车 站 超 前 长 管 棚 试 验 研 究 J.铁 道 建筑 技 术 ， 2005,(05)63.本 论 文 转 载 于 论 文 之 家 ：http:/ 论 文 转 载 于 论 文 之 家 ：http:/