浅谈地下涵管顶进施工技术

浅谈地下涵管顶进施工技术

高,波

定西市安定区李家堡水利工作站 743000

摘要：在交通繁忙的道路下布设管道且不易进行大开挖而阻断交通的情况下，在拟埋设涵管沿线地上或影响范围内建筑物众多不易拆除或拆除成本较高的情况下，或不能进行大开挖或采用大型机械开挖而需要埋设地下涵管的情况下就需要采用地下涵管顶进法（简称顶管）施工技术，本文对顶管施工技术从施工顺序、施工材料准备、设备选用、管道顶进四个方面进行了详细的论述，以指导正确施工。

关键词：地下；涵管；顶进；施工

地下涵管顶进法施工技术是指利用顶进设备将预制好的箱形或圆形涵管逐渐顶入地下土层中，以在不破坏上部建筑或结构的情况下形成地下穿越线缆、管道的通道。具体施工工艺是现场开挖工作井和接收井，在工作井内安装顶进设备，顶进设备利用背靠支撑和液压系统将预制钢筋混凝土管强力顶进土体中，然后穿越线缆或通水、通气钢管或者让钢筋混凝土管直接在接收进中完成碰头形成通道，最后封闭工作井和接收井。

结合定西市安定区薛家岔沟道排洪治理工程，对大口径顶管施工工艺及主要技术进行简单的总结和探讨。

一、施工顺序

1.管线定位放线复测，采用全站仪或光学经纬仪精准放样；

2.在测量定位复核后开始顶管工作；

3.顶管施工完成后，开始回填土方施工。

二、施工材料准备

1.管道在使用前，必须具有出厂合格证，运到现场的管节须逐节进行外观检查，并经现场抽检试验后报经监理工程师同意后方可用于顶管工程；

2.按计划将挖掘机、装载机、自卸汽车、汽吊、拌和机、水泵等机械运抵现场，对顶管设备（机头、千斤顶、顶铁、垫木、轨道、泥土输送设备、油泵、仪表等）进行校验，对合格设备报监理工程师批准。

3.对原材料进行试验，检验合格后报监理工程师批准方可使用。

三、设备选用

根据工程设计图纸、工程数量、该地土质情况结合实际情况因素确定配置以下顶管设备：

1.顶进设备

机头：土压平衡机头1套，4台2000KN油压千斤顶左右对称布置，1套液压系统，其中高压油泵是布置在地面上的，4个2000KN油压千斤顶和千斤顶支架左右对称布置在主顶坑内，工作时千斤顶顶力的合力点落在管中心以下1／4管内径处。

高压油泵：首先在地面上布置电器控制间（小集装箱），其它各种设备的摆放以不影响测量放线为原则（即尽可能的不要摆在管线的中线上），再安装高压油管将液压千斤顶和高压油泵联接起来，将高压油泵上的油箱灌满抗磨液压油，接通电源，进行空顶试顶。

2.减阻设备

注浆减阻设备紧靠电器控制间，包括拌浆机、储浆池、注浆泵、储水池。储浆池和储水池用5mm厚钢板制成，紧靠拌浆机，使拌浆和存浆方便。注浆机采用螺杆式，进浆口连接处为普通胶管，出浆口连接处为高压胶管，高压胶管采用直径50mm（压力8公斤长20m）。注浆干管为Φ50钢管，干管之间安装铸铁球阀进行连接，支管为Dn25胶管，在混凝土管壁上的注浆孔预埋Dn25钢管，露出管壁150mm，内设塑料单向止水阀，注浆孔每节管设3个，位置分别在管顶两侧和管顶夹角为120°的位置上。

3.后背墙

根据管道直径选择墙宽4m，高4m，墙厚0.8m，内衬Φ14＠150双层钢筋网片，网片生根于底板钢筋，外侧以预制钢后背为模板，两侧支模，内浇混凝土，混凝土强度采用C30。

四、管道顶进

1.顶进过程

安装顶铁，千斤顶油，活塞伸出一个工作行程后，千斤顶回油，活塞回缩，增加顶铁。重复以上工作循环，直至顶进长度超过一节管子长度后（管道长度为2.5米），撤去纵向顶铁，安装下节顶管。

2.顶进前应检查下列内容，确认条件具备时方可开始顶进：

全部设备经过检查并经过试运转；

工具管在导轨上中心线、坡度和高程应符合规定要求；

防止流动性土或地下水由洞口进入工作面；

不稳定地层顶进时，封门拆除后立即将工具管顶入土层。

3.顶进施工

用吊车先将机头吊至工作坑内，平稳放在导轨上，要保证管外皮与导轨之间接触严实，并使其靠近洞口，此时，应立即开机将稳定在导轨上的机头顶到洞口，使机头正面和洞外的土体紧密顶严，从而迅速顶进入土。

顶进测量及纠偏

顶管时测量非常重要，要勤顶勤测，随时校正，切不可单纯为了求快而少测、漏测，一般在下管前和下管开机后都应测一次，此时若发现偏移容易校正，正常顶进时每顶进30cm测一次，当顶进后1m测一次。测量采用激光经纬仪进行，机头前方有固定光靶，利用机头千斤顶提高纠偏频率，确保顶进精度在可控范围内。

下管

下管前将千斤顶回到头，将管道内所有的工艺管路全部临时断开，管内及坑内所有电源断掉，坑内人员全部转移到地面上。下管由专人指挥，用50吨吊车将混凝土管下到导轨上时，管外皮与导轨之间不能有空隙。

出土

土压平衡机头的出土在混凝土管内铺设轻型轨道，材料为8cm宽的槽钢，下面用同型号的槽钢做横梁，横梁间距1m，轨道和横梁之间焊接，做成长为2m的轻型小骨架，骨架与骨架之间用Φ16螺栓连接，骨架应提前在地面上制作好，摆放整齐，放在离工作坑稍远处。

顶管压力的控制

顶进中平衡土压力的设定是土压平衡顶管的关键。顶管掘进机在顶进过程中与所处土层的地下水压力和土压力处于一种平衡状态；它的排士量与掘进机推进所占的土的体积也处于一种平衡状态。

掘进机在顶进过程中，其土仓的压力P小于掘进机所处土层的主动土压力Pa即P＜Pa时，地面就产生沉降：相反，若土仓的压力P如果大于掘进机所处土层的被动土压力Pp时即P＞Pp时，地面就产生隆起。因此土仓压力只有控制在Pa

通过历年的施工经验和理论计算分析对比，土压力P控制在P-20KPa＜P＜P＋20kPa（Pa：静止土压力）时效果较好。

进出洞口的处理

A.顶管施工关键是处理好进出洞口。洞口破除首先处理洞口的灌注桩和洞口的水泥搅拌桩，其是工作坑支撑体系的一部分，处理要小心，同时严格按方案施工，以免影响基坑的稳定。

B.止水封门做法：将洞口处的土挖掉并清理干净，形状为内圆外方，内圆直径为管外皮直径加10cm，外方尺寸为以内圆直径加60cm。露出水泥搅拌桩支模，厚度为30cm，在与水泥桩的接触缝隙处一定要灌满混凝土，并用振捣棒细致振捣密实。在距内圆5～10cm的位置上预埋φ16螺栓，长35cm，埋入混凝中20cm，外露15cm，螺栓间距15cm，分内外两排。

4.结论

管道在顶进过程中可能会出现轴线偏差、地面沉降或隆起、顶力增大、机头旋转、管道接口渗漏、管节裂缝、土体坍塌等问题。遇到以上问题先要认真分析问题产生的原因，问题分析清楚后再制定预防和治理措施。在顶进工作开始前要制定详尽的专项施工方案并通过专家评审后再开始施工；在施工过程中要严格按照已制定的工作制度和施工方案进行施工，将问题解决在萌芽状态，已使顶管工作顺利进行并取得成功。

参考文献

（1）《湿陷性黄土地区建筑标准》（GB 50025-2018）

（2）《甘肃省水利水电建筑工程预算定额》（2013）

（3）《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97)

（4）《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）

（5）《定西市安定区薛家岔沟道排洪治理工程初步设计》

作者简介：高波（1983年10月出生），男，汉族、甘肃定西人,大学专科，水利工程师，主要从事水利工程建设管理、设计、规划及资料整编工作，工作单位：定西市安定区水务局   邮编：743000）

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