浅议管道顶管施工的质量控制与方法

浅议管道顶管施工的质量控制与方法

李万青

李万青（河南顺成公路工程有限公司河南郑州450000）

中图分类号：U227.4文献标识码：A文章编号：41-1413（2012）02-0000-01

所谓顶管法施工，即是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起，与此同时，把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两坑之间。

一、顶管技术的必要性

（1）城市交通的需要。对于繁忙而脆弱的城市交通系统，开挖敷设地下管道势必会造成交通中断，特别是敷设横穿城市主干道下的管道，大开挖埋管必然带来交通阻断，造成巨大的经济损失。在非开挖状态下对这些管道进行修复和敷设，浅埋顶管技术有了用武之地；（2）当地面建（构）筑物较多，无法采用槽工艺进行行地下管线施工，或开槽施工支护费用过大，易造成建筑物的破坏，以及碴土堆放、外运造成市区污染，给市民工作、生活带来不便时，宜采用顶管施工工艺，进行地下管网施工。

二、顶管施工关键质量控制

（一）在顶管施工前应对场地进行详细的勘察

勘察内容包括工程地质和水文地质情况，了解土层变化情况及地下水位情况；对地下管线的探查；穿越建筑物时对建筑物基础的探查。顶管机械的选择应根据所经过场地的地质情况合理选用。泥水平衡、土压平衡、气压平衡及人工掏土等型式的机头各有其适用范围，不同型号的机头各自的特点也不一样，在顶管机械设备的选择上，应事先做好充分的勘察探测工作，区分不同类土质选用合适的机械设备。

（二）选择合理的施工工艺

施工工艺是否合理对顶管施工的成败起关键性的作用。顶管施工工艺是指从机械设备开始进入场地到顶进全部结束的整个过程。其包括顶进机械的选择，顶进线路的选型，机头的进出洞技术及注浆减摩技术等。要根据顶管直径选用工具管，可采用顶部前伸式，网格加密式等。塌方的另一个原因是操作失误。例如，盲目超前开控，停顶后没有防塌的措施等诸如此类的操作、管理不当，造成地面沉降。

（三）顶管施工线形控制技术

控制好顶管的线形，既满足了设计的要求，又避免了过大纠偏造成的地面较大的沉降。一般来说，直线顶进较曲线顶进对周围土体及环境扰动较小。但实际工程中往往由于使用位置及工程地质条件的限制，必须绕开地下构筑物或由于土质不好顶管较难顶进，就需要选择合适的曲线顶进线路。

（四）顶推动力控制技术

（1）顶推后座设计：精心设计顶推的反力墙，确保顶推时后座安全；（2）泥浆减阻、中继站的采用：配制优质泥浆，压力注入管体与岩土之间有效地降低两者间的摩阻力，从而降低了顶推力，有利于顶进系统安全、减小管体偏移、降低地面沉降；（3）在管道顶进过程中要处理好管道接头的密封问题。密封不好会产生渗漏，增加地层损失，也给施工带来不便。解决密封问题首先要选择合适类型的管道；（4）适速顶进，顶进速度过快，其极易造成地面隆起。顶进过后及时注浆，一方面填充了管体与岩土间的空隙，有效的减小了地面沉降，另一方面起到了注浆减阻的作用。

（五）顶进纠偏

顶进施工中的方向控制，最主要在于做好预防控制措施，如根据顶力不平衡，加强顶进系统的检查和监控，可基本消除顶力不平衡的现象，在很大程度上预防了管道的偏位。可采用以下方式进行纠偏：（1）当轴线偏差在10mm—30mm，采用挖土纠偏法；（2）当轴线偏差30mm以上，采用顶木纠偏法；（3）还可采用千斤顶纠偏，即配合挖土纠偏法，在超挖的一侧管端壁支上小千斤顶，利用小千斤顶的顶力来纠正工具管端部的方向。纠偏时，采取逐步顶进逐步纠偏，限制每一次纠偏量，禁止一次纠偏量过大，防止反向偏差产生。

（六）关于穿越密集建筑群的顶管施工控制

顶管埋深要达到足够的要求，这样才能在开挖时形成拱效应，使开挖面上部的土体不至于在地面较大的荷载下发生坍塌。对于某些情况当地表建筑物或地下管线基础与顶管距离较近时，为保证建筑物和构筑物的安全，就需要对建筑物和管线下面的土体进行加固。一般采取压密注浆的方式，将浆液注入上中，改善结构物周围的土体力学性质，以减小施工对结构物的影响。

（七）重视安全事项

（1）施工区域应设置警示牌和警戒线，提示过往车辆要减速通过施工区域；（2）地质为石方时，采用风钻先将套管前端的石方击碎，然后人工将碎石由管道内拖运出；（3）一次清进工作面宜在0.2—0.3m，碎石清理完毕后，启动管后端的液压顶进设备向前顶进套管。如此循环，直到将套管全部顶进；（4）人员在套管内施工时应采用风机加长风管的方式向管道内强制通风；（5）单个人工作时间不要超过1h；（6）操作人员应佩戴防护镜和防尘口罩以及其它的必要防护用品；（7）管内通风。长距离顶管的顶进时间比较长，人员在管内要消耗大量的氧气，管内氧气含量本来就非常低，久而久之就会因缺氧影响作业人员的健康。为保证管内空气达标，可采用二路供气的形式或在其头部安装接力抽吸式风机进行接力。

三、结语

总之，顶管技术是一门综合性的技术，顶管施工随着管道建设的发展已越来越普及，应用领域也越来越宽，相信随着顶管施工的普及和专业化，顶管施工会在不断实践不断成熟。