市政工程頂管施工技術探討

湯達威

（江門市新會區岡州工程建設監理有限公司 廣東江門 529100）

頂管施工是一種地下式暗挖施工方法，它開挖的范圍較少，能夠穿越交通線下、湖泊、地下構筑物、地面建筑物以及各種地下管線等。它的原理是利用管道間中繼間主頂油缸或液壓千斤頂等的推力，把工具管從工作井內推進土層一直推到接收井內，一節接一節地壓入土內，接駁好接口，直到到達施工要求，從而實現不開挖敷設地下管道的施工方法。

1 市政工程頂管施工適用范圍與優劣性

（1）施工區域內存在建筑物群而無法利用開挖進行地下管線施工或者采用溝槽開挖施工的工程和會對周圍建筑物的穩定性帶來不利影響的管道工程等，這時就需要運用頂管施工技術。對黏性土、粉性土和砂土特別適合使用頂管施工技術，其次為碎石、卵石、風化殘積土等非黏性土。但對于淤泥、沼澤地及巖石不適用。

（2）頂管施工工藝主要具備以下優越性

①可以穿越公路、鐵路、河流等障礙物；

②降低人工成本，提高了施工效率；

③對交通的影響少，無需隔斷交通，也減少了交通擁堵；

④施工過程中地面的沉降量低，噪音與粉塵等建設公害產生量較少，文明施工程度高。

（3）頂管施工存在以下不足

①當頂進管道的多種曲線組合一起時，施工會困難較大；

②土層土質較軟則容易發生偏差，容易產生不均勻下沉。

2 頂管施工技術要點

2.1 施工前技術準備

施工單位勘查人員到現場對人流車流和交通狀況進行觀察，分析得出最佳交通疏導方案。根據地下管線分布圖，定位該地排水管、污水管、電力、燃氣、通訊、給水等管道，綜合考慮其與施工管道的位置關系，與相關部門協商遷移或者臨時關停部分重位管線，若解決不了再考慮是否進行設計變更。了解清楚當地土層物理性質，根據情況，作出不同的處理。其中砂層、巖層有不同的處理方法，砂層要搞清含砂量、及級配關系、細度情況等。巖層則要搞清楚是否風化巖，若是風化巖就要檢測其屬性，看起強弱情況，其抗壓強度和抗剪強度，是粉沙質還是砂質，是整體結構還是條片狀結構等等。還需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。施工單位必須根據實際情況選擇最優的施工方案，掌握各種頂管施工技術工法，結合難度、風險、成本等因素綜合考慮是否運用微型螺旋鉆頂管法、水平定向鉆進施工法、先導桿螺旋鉆施工法、泥水平衡頂管法等施工方式進行施工。

2.2 施工優化

施工單位需按照設計圖紙上管線的平面圖，進行現場測量放線，并且定位工作井和接收井，確定每段頂管的長度。由于工作井造價比較高，需嚴謹確定工作井和接收井的位置和數量，能少則少。在確定頂進線路過程中，設計人員要嚴格設計頂進線路，應充分考慮樹木、建筑基礎、橋臺樁基的位置關系，避開即將相交叉的障礙物或者其他構筑物。另外，如頂進深度范圍內土層或者地下管網較為復雜無法避開時，施工單位要與設計單位進行商議，降低或抬高頂管高程，以避免破壞其他原有管線與降低施工難度等。

2.3 頂管設計與頂力

頂管設計應根據地質和周邊環境條件，通過計算合理選擇管材、管道埋深、井間距、頂管井結構形式等，擬頂管道與既有管道凈間距應根據土層特性、管道覆土厚度、管道直徑及管道走向等多種因素確定。管頂標高低于建筑（構）物基礎底時，管底標高數值上要大于兩倍的管直徑，并且不能從建（構）筑物基礎的影響范圍下穿過，若頂管對建（構）筑物基礎有不利的影響，應采取保護措施對其進行保護。相對的，管底標高高于或持平建筑（構）物基礎底時，管底標高不能小于一倍的管直徑。

頂力設計上，荷載結構法是現今對頂管受力狀態研究的主要手段，認為地層對頂管管節的作用只產生作用在管節上的荷載。在頂進過程中管道會受到幾種不同的荷載的作用，包括徑向和軸向的荷載，其中在頂管徑方向上受荷載分別有自重、上部荷載和土體荷載，在軸方向上會受到貫入阻力、管與土體的主頂推力、糾偏千斤頂的推力和摩擦阻力等的荷載。頂管承受的摩擦阻力成為了頂力的重要組成部分。摩阻力受土層參數、管道埋深、管徑以及管與土之間的接觸應力等因素直接或間接的影響，頂力的大小也因此受到影響。頂管在頂進過程中，普遍使用觸邊泥漿減阻的方法來減少摩阻力，不僅會對管道起到支撐作用，也會起到潤滑作用。加入觸變泥漿后，膨潤土懸浮液會包裹著頂進管節，管道底部的法向力會因浮力的作用而減少，摩阻力也從而得到減少。

3 頂管施工質量控制措施

（1）在進行頂管施工時，根據以往的施工經驗，開挖的工作井的深度都超5m，且工作井施工的工作時間大約需要連續進行一個月。工作井是整個頂管施工的核心環節，其施工質量直接影響到施工各方面的狀況，所以工作井的質量尤其重要。在進行工作井的砌體施工時，為最大程度的發揮砌體材料的抗壓作用，應當使砌體可以始終保持受到來自徑向方向的壓力。

（2）對于后背墻的質量控制。在進行施工時，應當確保后背墻的枕木完全接觸在土壁在上。因此，應當確定兩者之間的接觸面是否具有較好的密閉性以及平整性。這兩項指標達標，才能夠有效地保證后背墻周邊土體承受均勻的壓力。如果在頂管施工過程中發現后背墻外側土體有較多含水量，在撤掉受力時將會對土體造成土體液化，使得頂管頂進無法繼續進行。施工人員應控制好土體含水量或采用相關的手段降低土體的含水量，使頂管順利進行，從而提高工程進度與質量。

（3）嚴格控制標高、軸線。整個頂管施工最重要最直接影響頂管的施工質量的兩個重要因素是施工管線的標高和軸線的走向。在進行頂管施工時，施工人員應當根據設計圖紙，對工作坑內管線的標高和走向及相關位置進行測量，尤其是管道的軸線方向以及水準點的位置，并標識。在進行導軌設施的安裝時，施工人員應當再三復核，確保相關的數據符合設計要求，嚴格控制管道的高度以及方向，將誤差縮小到允許范圍。

4 頂管施工注意的問題

頂管前要先制定出安全合理可行的施工技術方案，要根據實際情況，按地下頂管法施工技術要求，而且要符合規范、規程和標準。工作井內應有防毒、防暴、防燃、防水淹、防缺氧、窒息的安全措施。施工供電應設置能自動切換的雙路電源，區分動力供電和照明供電，不應兩種組動能一路供電，其中作業面移動照明供電電壓不應過大，宜采用低壓電源供電。頂管后座安裝時，如發現頂進時枕木壓縮不均勻或后背墻面不平，必須調整使枕木受壓均勻或平整后背面后并加固方可頂進。油泵操作工在頂管頂進過程中，應時刻注意觀察油泵車壓力表，觀察其數值是否均勻漸增，當發現壓力數值突然然上升，應該立即停止管道的頂進，等待專人查明原因并調整好問題后才能繼續施工，管道的頂進或停止不能隨便進行，應以準確信號為準。所以操作人員不得在頂鐵兩側作業，以防發生崩鐵傷人事故。遇到頂進系統發生故障或在拼管前20min，應即發出信號給頂進管道頭部的操作人員，引起其注意。在土質較差的情況下，地下水會滲流進土體內易造成塌方，為增大水壓，應將頂進管道頭部灌滿。

5 結語

在市政工程的管道施工中，頂管技術已是不可或缺的重要技術支撐，其突出的優越性更勝傳統的開槽開挖施工工藝，但相對的難度也有所增加。充分學習并掌握好頂管技術會為城市建設帶來更大的經濟收益和環保效益。

參考文獻

[1]鄭偉.市政工程中的頂管施工技術及質量控制措施[J].山西建筑，2014（12）：120～121.

[2]李森林.市政工程中頂管施工技術要點[J].建筑與發展，2012（6）：48～49.