论市政工程中顶管施工技术的应用
来源:用户上传
作者: 吕烈锋
【摘 要】随着我国城市经济的持续发展，城市地下建设工程越来越多，顶管施工技术的优越性也越来越突出，在市政管网工程的建设中，采用顶管施工技术，能有效降低对周围建筑物、管网和道路的影响，取得安全、高效、经济、环保的效果。本文论述了在市政工程中顶管施工技术的应用，并对施工要点进行了探讨。
【关键词】顶管施工技术;市政工程;应用
顶管施工技术是一种利用岩土钻凿手段，更换或敷设地下管线的管道技术。由于不需开挖地面，所以其能够穿越公路、铁路、河流，甚至在建筑物底下穿过，很适合运用到市政工程之中，是一种能够安全有效地保护环境的施工方法。
1.顶管施工技术在市政工程中的应用
1.1适用范围
（1）在城市的中心地区，或者商业繁华街道，以及在城市建设中遇到无法迁移或者不能进行大型开挖的文物古迹遗址的特殊地段，对不能进行开槽埋管、空中架线来实施作业施工时，一般采用管道直径在Φ80～Φ600mm之间的地下埋管工程可以使用顶管法施工。
（2）当敷设的城市污水管径大于Φ600mm时，若施工现场无法采用明沟开挖进行埋管施工而在管道沿线又没有其他的建筑物基础时，可以使用顶管法施工作业。
1.2顶管技术在市政管网建设中的应用
目前，在城市的管网施工中，许多城市都存在着道路反复开挖的现象，容易造成市区交通堵塞，困扰了市民生活，并缩短了路面的寿命。与道路配套的电讯、自来水、煤气、路灯、排水、城市坐标、候车亭、广告箱、电话亭、治安岗亭、路牌等都要进行反复拆建，无疑增加了施工的难度以及对城市设施的破坏，城市在这些方面的问题显得尤其突出。
顶管施工技术在市政管网建设中的应用主要包括：
（1）旧城改造过程中，由于以往铺设的各种管网相互交错，有很多管线的地下位置不明，原始资料不全或者丢失等因素，市政管网的铺设无法对地面进行有效开挖。
（2）城市架空线路遇到交通干线、繁华街道、铁路、江河或文物古迹的阻截时，需转入地下过渡。
（3）当污水管径较大（大于Φ600mm），而施工现场的周边环境受到限制，无法采用明沟开挖法来埋设施工管道。
2.顶管施工技术的效益特征
顶管敷设管道施工技术对于大中型管径的非开挖埋设特别适用，具有经济、安全、环保和高效的综合功能。采用该施工技术，既能够节约一定的征地拆迁费用，又能够减少环境污染及对道路的阻塞，具有显著的社会效益和经济效益。
这种施工技术具有的优势包括：
（1）不需开挖地面，尤其是城市道路。
（2）不用拆迁征地，不会破坏地面建筑物。
（3）不影响正常的城市交通秩序。
（4）不破坏地表植被以及周边环境。
（5）施工过程不受环境和气候的影响。
（6）不影响管道的段差变形。
（7）省时、安全、高效，无建筑垃圾污染，综合造价低。
3.顶管技术施工要点分析
3.1现场踏勘及调查
定位测量后进行的现场踏勘及调查工作包括：
（1）观察现场人流和车流的情况以确定人流及车流的交通组织和路线，在路口设立交通导向牌以及高峰期安排人员指挥交通。
（2）摸查清楚附近的排水系统，并设计出最佳的排泥水线路，必要时应施工临时排水管道，以免污水横流。
（3）对于施工现场的煤气、电力、通讯、供水、煤气等管道进行定位并标示出来，查看是否需要临时关停或搬迁。
（4）调查原有污水管道以及雨水渠箱等埋设较深的市政地下建筑物。
（5）对于附近的一些桥梁等构筑物应调查其桥台基础、间距及桩基深度，附近建筑物的基坑采取何种结构形式，以及是否采用喷锚结构施工，长度是否在顶管顶进轴线内。
3.2施工前技术准备
可以要求业主及设计单位提供顶管顶进路线的详细地质资料，并尽量了解土层的物理性质（颗粒组成、含水量大小、塑性指数及透水系数）、分布状况（分布范围和埋深厚度）、力学参数（内摩擦角、内粘聚力及标准贯入值）等。了解地下水状况及其变化规律如地下水水面标高、来源、及是否受潮汐的影响而变化等。若存在砂层则应搞清含砂量的多少及其砂的级配关系和细度情况；岩层则要搞清是否有裂隙发育；若是风化岩层则需搞清是否强风化、中风化或者弱风化，抗压强度和抗剪强度是多少，属于砂岩还是粉沙质泥岩，是否为整体结构还是条片状结构等等。一般说来，现行业主及设计方提供的地质资料不够详细，甚或截然不同，作为施工单位，必须要求业主补钻。在业主应承条件下我们也可以自己在顶进线路上补鉴别孔，或局部问题点补技术孔。
3.3顶管线路确定及井位设计
顶进距离由设备条件及周边环境来综合确定。考虑到工作井造价比较昂贵，应尽量少一些工作井，最好安排往两个方向的顶进。由于现行的设计院设计管道大多都按明挖方式进行设计，经过现场调查后应尽量优化线路设计，避开不利于顶管的土层、并尽量让顶管线路避开建筑物及树木。最好在每个工作井或接收井设计检查井位。线路与周边结构物的距离设计应考虑到以后作检查井的方便及空间，尽量避免冲突。检查井的间距可按现行规范和设计单位研究进行适当的加长。若顶进深度范围内的土层较为复杂，应与设计部门进行协商考虑抬高或降低标高。
3.4顶力及管材设计
顶力计算现行有很多方法和模型，但这些方法只能为定性分析和综合取值考虑。传统上顶力大小主要与土质和是否注浆有关，但实际上顶力的大小和很多因素有关，如采用设备的形式、采用管材形式、土层的变化情况、后靠背的刚度、是否有纠偏、工作井的形式、顶进速度、注浆的压力等。实践证明，现行主要采用整体三维模型和多参数系统来模拟顶管在顶进过程中各部分结构的受力情况。
关于管材设计，现行对管材的配筋量、砼的强度、端部的细部处理及钢筋布置都区别于承受纵向线荷载的排水管道，其一般可按照轴心受压柱的考虑来进行设计，但是注意到顶管需要进行纠偏处理的情况，必须考虑管道的偏心受压和局部应力集中的情况，并预留一定的安全系数。
3.5现场施工管理
在现场施工中，管线中经常带有污物或施工残留物，应及时进行清扫，否则会给阀门、仪表和设备带来严重的损害。管道在铺设前后都要进行清扫，焊一段清扫一段，这样可以大大减少系统完成后的清扫工作量。清扫过后可对系统进行分段或这整体的打压，并检验系统的强度以及气密性。这里应尤其注意季节对于打压工作的影响，如在严寒地区，冬季一般只要打气压，而打水压容易造成管道内结冰，若打水压则一定要采取防冻措施。打气压必须对系统进行认真分析，并制定出打压方案，还要采取相应的安全保障措施。
4.结语
顶管敷设管道施工技术在饱和或不稳定土层中以其最小的破坏及最大的保护环境等特点，有效解决了城市管网施工中的难题，并在应对最恶劣的地下土壤条件时具有一定的技术优势，便于针对任何复杂地形和交通布局的城市都能提出最经济、快速、准确且可靠的解决方案。因而，顶管技术的出现为加速旧城区的改造和创建都市的安宁环境造就了勃勃生机。
【参考文献】
［１］李健．顶管施工法的技术特点分析[J]．筑路机械与施工机械化，2006(7)．
［２］周民强．顶管施工技术[J]．甘肃水利水电技术，2005(1)．
［３］王会军，冯智．顶管技术在市政工程中的应用及施工要点分析[J]．城市建设理论研究2011(22)．
［４］梁函忠．顶管技术在市政工程中的应用研究[J]．城市建设理论研究2011(16)．
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-3308046.htm
