顶管施工技术论文十篇

顶管施工技术论文篇1

关键词：顶管施工泥浆

若使刃脚比它相应于管子外径应有的尺寸稍大一点，就有可能降低管外壁摩阻力。这样能使上层不直接压在管体上。只要土层足够坚硬，这种方法就会取到预期的效果。而如果向管子和土层之间形成的空隙内压人支承介质，这种方法的效力更可以大大提高，并能维持一定的时间，从而足以顶进一段相当长的管路，再则，支承介质在起支承作用的同时，也可以作为剂起到减少摩阻力的作用。

对支承一介质的要求

对支承一介质的要求，可以根据摩擦定律推算出来。

摩擦定律概要

除了不在这里讨论的滚动摩擦之外，可将摩擦区分为：

a）粘附摩擦（与静摩擦相同）；

b）滑动摩擦。

在粘附摩擦和滑动摩擦的情况下都存在如下的关系：

T＝N·μ

式中

N——法向力；

T——切向力；

μ——摩擦系数；

摩擦系数μ是一个材料常数，与滑动面和滑动物体的表面性质有关，而却不以接触面积F的大小为转移。

无量钢系数μ在粘附摩擦的情况下，一般大于滑动摩擦时的数值，因为在粘附摩擦的情况下，表面会由于经常存在的不平度而被“楔紧”。

滑动摩擦又可分为：

b1）干摩擦；

b2）液体摩擦。

在干摩擦时，滑动体和滑动面直接接触，在液体摩擦的情况下，滑动体和滑动面则被介质隔开

在滑动摩擦的情况下。滑动体和滑动面之间存在相对速度。

在干滑动摩擦的情况下，摩擦系数μ与相对速度υ无关。

在液体滑动摩擦的情况下，视在摩擦系数μ则相随滑动体和滑动面之间液体的流动阻力而变化。流动阻力则取决于液体的运动粘滞度和流动速度。根据流体动力学可知，流动阻力与流动速度的平方成正比。

在两个互相接触的物体之间，起作用的是一个比压：

P=N/F

在液体摩擦的情况下，作用在液体上的是一个流动压力：

p’=f（υ2）

若p=p’，物体和介质便处于平衡状态。这时运动的物体就“漂浮”在滑动面上。

如p＞p’，介质便会从运动物体和滑动面之间的缝隙中逐渐被挤压出去，直到液体摩擦转变为干滑动摩擦为止。液体摩擦的前提在于，无论物体和滑动面都必须是不透水的。如果介质能够渗人物体或滑动面，而又不以同样的数量给予补充，那么液体摩擦就会变成干摩擦。

从摩擦定律得出的结论．

按照摩擦定律来考虑，对于顶管施工可以得出完全明确的结论如下：

a）为了保持较小的推顶力，干摩擦须以尽可能小的摩擦系数μ为前提。管子表面的光滑，能使摩擦系数降低。管子表面的机械加工和涂抹减摩剂，同样都能起到减小μ值的作用。

b）在干摩擦的情况下，管子表面在推顶过程中会被周围上层磨毛，因而使摩擦系数增大。所以在项管距离较大时，一般多采取液体摩擦的方式。

C）液体摩擦须以管子和土层之间存在介质为前提，也就是说，须将介质压人其间。

d）介质必须保持一定的厚度方能有效。

e）管子和土层间必须存在一定的空隙，也就是说，要留出一定的空隙，以便在压人介质后能够形成所需厚度的一个液体层。

f）管子和土层之间充满介质的空隙，在整个推顶过程中必须保持不变。要作到这一点，介质必须能够阻止土层落到管壁上，亦即介质必须承受着各种具体条件下起作用的上压力来托住土层。因此，在介质中必须经常保持相当于土应力的液压。这样，介质同时也起着支承介质的作用。交承压力的反作用力则由顶进管来承受。

g）为了形成管子和土层之间所需的空隙，刃脚直径的取值最好稍大于顶进管直径。

h）对粘性很小的土壤来说，推顶时在刃脚周围产生的松散地带便能形成管子和土层之间所需的空隙，因而不需要刃脚直径大于管径。

i）上层和管子之间既已形成空隙，就必须在土层落到管体一上以及土压力上升达到全值之前将支承-介质充入其中。事后再来克服土压力将土层从管壁上推开是不可能的。一旦周围土壤的某些颗粒接触管壁并被土层压附在管壁上，立即便会发生于摩擦，即使随后压人介质，情况仍然如此。

k）可以把顶进管看作是不透水的。管子接头在整个推顶过程中应保持密闭。

l）土层总是多少有些透水的。因此，支承一介质必须起到的另一作用，即在于封闭管子周围土层的空隙，以便在土层中造成一个不透水的环形地带，从而阻止支承-介质渗入土层。

m）为了能够封闭土层的空隙而又不致流失到土层中去，支承-介质必须具有足够高的运动粘滞度。

n）为了取得尽可能小的视在摩擦系数μ，又需要支承-介质的运动粘滞度较低一些。

o）支承-介质不得对顶进管材料（钢、钢筋混凝土、石棉水泥或塑料混凝土）和接头材料（钢和橡胶）造成侵蚀。

P）支承-介质不得污染地下水。

膨润土矿物悬浮液能够最充分地满足对支承-介质提出的一切要求。

作为支撑-介质的膨润土

1890年，美国的福特·本顿首先发现了膨润上。它的主要成分和对于它作为支承一介质的性能起着决定作用的，乃是其中叫作蒙脱土的一种粘土矿物，这种矿物以其位于法国南方的蒙脱英里翁矿床而得名。在德意志联邦共和国的巴伐利亚，则有着大约一千万年前作为风化产物形成的一些酸性火山质玻璃凝灰岩矿可供这方面的应用。

蒙脱土是一种层状结构的结晶氢化硅酸铝。硅酸盐多层体是一种三层结构，其中包括一层SiO4四面体、一层氢氧化铝八面体和一层SiO4四面体。蒙脱土晶体即由许多这样的硅酸盐叠层组成。蒙脱土晶体遇水膨胀，与此同时水分子便渗入各个叠层之间。于是两个蒙脱土叠层之间的距离就加大了一倍。晶体内部膨胀现象的原因，则在于叠层内部电荷分布的不均匀。

我们可以设想，在静止下来的膨润上悬浮液中，薄片状的蒙脱上微粒形成一种纸牌房子式的结构，其中这些微粒以它们的角隅和棱缘彼此接触或互相支撑。一旦静止状态被扰乱，例如由于搅拌、振动或泵送等等，于是大多数的“纸牌房子”坍塌下来，因而在静止状态下凝结起来的悬浮液就会变成溶胶。当这种溶胶再次静止下来，薄片状的蒙脱上微粒又会彼此搭在一起形成纸牌房子式的结构，于是溶胶重新凝固。悬浮液每当静止便结成凝胶，一旦运动起来又变成溶胶，这种从静止状态到运动状态以及从运动状态又回到静止状态的结构交替，可以永无止境地重复下去，这样的特性便叫作触变性。

作为顶管施工中的支撑-介质，膨润土的重要特点即在于它的膨胀性能。这一点须取决于薄片状蒙脱俄土微粒的大小和数量。

膨润土主要有两类，即钙膨润土和钠膨润土上。

它们的区别在于起决定作用的蒙脱土是钙蒙脱上还是钠蒙脱土。

在膨润土含量相同情况下，钠膨润土悬浮液中所含极薄的硅酸盐叠层片的数量，约为钙膨润上悬浮液中所含数量的15到20倍。由于这种极薄的硅酸盐叠层片的数量大得多，便有利于蒙脱土微粒形成纸牌房子式的结构，因而亦有利于提高悬浮液的膨胀性能，这样既可改善悬浮液在溶胶状态下的流动性，也能改善悬浮液在凝胶状态下的固结性。所以钠膨润土比钙膨润土更适用于顶管施工。

而巴伐利亚矿层却只含有膨胀性能较差的钙膨润土。

但钙蒙脱土有一个特性，亦即其中化合的钙离子可以用钠离子来置换。通过这样的离子交换，钙膨润土的性能会有很大的变化，从而被赋予钠膨润上的优良特性。

由于销膨润土和通过钠离子置换而活化的钙膨润土——也叫作活性膨润土——能够最大程度地满足顶管施工中提出的要求，因而下面的讨论便以这两种膨润土为基础。

化学分析表明，膨润土中大约有56％的二氧化硅和20％的氧化铝，二者共同构成了蒙脱土上晶体的基本物质。与此相对应，矿物组成中也有75％的蒙脱土。筛分析也很值得注意，根据筛分析，膨润土中粒径小于0.025毫米的占55％。

膨润土加水搅拌即成悬浮液，这里对水质的要求和拌制混凝土时一样。判断膨润土悬浮液是否适于用作支承一介质的标准在于它的物理特性。而对后者起决定作用的，主要是悬浮液中的膨润土含量。表2中按照每立方米制成悬浮液中含有30、40、60和80公斤膨润上的四种情况，分别列出了各种悬浮液的主要参数。

首先从容重的数据中可以看出，膨润土含量对容重的影响不大。在我们所考察的试样上，容重大致变化于1020到1050公斤/米3之间，因此只是稍高于纯水的容重。所以膨润土悬浮液也可以在水下顶管施工中用作支承介质，无需顾虑悬浮液因容重不同而流失，故而对膨润土悬浮液来说，容重并不是一个重要的判断标准。

反之，流变极限测量结果都表明，无论在运动状态或是静置状态下，悬浮液中的膨润土含量都对流变极限有很大的影响。正如事先的考虑所预见到的，流限在运动状态下达到了下限值。观察表2可以看出，膨润上含量从每立方米30公斤增加到60公斤时，亦即在膨润上含量增大一倍的情况下，运动流限从22.4克（力）／厘米2上升到204克（力）／厘米2，因此也就是提高到大约9倍，当膨润土含量从40公斤／米3增加到80公斤／米3时，同样也是在增大一倍的情况下，可以看到大致相同的比率。这时运动流限从44.6克（力）／厘米2上升到439克（力)/厘米2，亦即增大到10倍左右。

静置一分钟后的比率也类似于流动状态下的情况。在这种条件下，当膨润土含量从30公斤／米3增加到60公斤／米3时，流限从42.8克（力）／厘米2提高到320克（力）／厘米2，即增大到7.5倍。当膨润土含量从40公斤／米3增加到80公斤／米3时，流限则以100：696—1：7的比例提高。

最后，在静置24小时的情况下，当膨润上含量从30公斤／米3增加到60公斤／米3时，流限比率为198：1265一1：6，80公斤／米3含量的相应数值则限于现有的测量技术条件而无法测出。

因此得出的结论是，膨润土含量增加一倍，可使膨润上悬浮液的支承作用提高到7至10倍。但是这也意味着，若膨润土含量减少1／2，支承作用就可能降低到1／10。所以，确定悬浮液中的膨润上含量，便有着如此重大的意义。

得到的另一个结论是，在从运动状态过渡到静止状态时，流限的增大须取决于悬浮液中的膨润土含量。

在每立方米悬浮液中含30公斤膨润土的情况下。静置1分钟后的流限以42.8：22.4=1.9：1的比率增大。在膨润土含量为40公斤／米3的情况下，静置1分钟后的增大比率已达100：44.6=2.2：1。然而在膨润土含量为60公斤／米3情况下，这一比值却降低到320：204＝1．6：1，以及在膨润土含量为80公斤／米3的情况下，比率仍为696：439=1.6：1。

静置24小时后的流限与运动状态下的比率，在悬浮液中的膨润上含量为30公斤／米3时是22.4：198=1：8.8，在40公斤／米3的情况下是44.6：584=1：13.3，在60公斤／米3的情况下是204:1265=1:6.2，而对于80公斤／米3的含量，则已无法取得测量值。

在将膨润上悬浮液用作支承-介质的情况下，静止状态的流限值与运动状态的流限同样具有重要意义：

静止状态下的流限值决定着悬浮液是否适于用作支承介质，运动状态下的流限值则决定着悬浮液是否适于用作介质。

当运动流限与静止流限之比为1：6到1：10（最大1：15）时。膨润上悬浮液便完全能满足这两个方面的要求。

流限值适用于膨胀过程业已最后完结的悬浮液。这种膨胀过程的性质，在于水已渗入了构成蒙脱土晶体的硅酸盐叠片的晶层中。致使层间距离增大起来。水对微小蒙脱土晶体的渗透过程以及水渗入更小得多的晶层之中都需要时间。这就是膨胀时间，搅拌越充分．膨胀时间就越短，否则在水和膨润土的混合料未获充分搅拌的情况下，膨胀时间就会延长许多倍。搅拌取得良好效果的前提，是要有足够长的搅拌时间，至少要有半个小时，有时甚至可能需要若干小时。另一个前提是要求膨润土不留余渣地充分溶解在水中，尽可能使每一个膨润土颗粒都被水包围着。最后，在搅拌时不要让空气进入水和膨润土的混合料中，因为空气会妨碍水渗入蒙脱土晶体。再则，膨胀时间也会受到混合料温度的影响。高温（夏季温度）可使膨胀时间缩短，低温（冬季温度）则使膨胀时间延长。当温度低于零度时，膨胀过程即告中止，但混合料并不会遭到破坏。解冻后膨胀过程又会重新继续下去，在这种情况下，须将冻结的时间计入膨胀时间之内。

在搅拌效果良好的情况下，搅拌过程结束后即已能够达到80％左右的最终流限，而在搅拌效果不良的情况下，这一比值则降低到大约35％。由此可见，在搅拌效果良好和高温条件下，经过5个小时的膨胀时间后即已达到最终流限。反之，在搅拌效果不良和低温条件下，则需要24小时方能达到最终流限。

对于膨胀过程是否已经结束，需要仔细地进行观察，因为膨胀不充分的悬浮液一方面起不到支承作用，另方面也会由于随后的膨胀而引起膨润土管路的堵塞，并且引起顶进管与周围土层之间表观摩擦系数的上升，从而可能导致提高顶进阻力。

对充分膨胀的膨润上悬浮液来说，流限在静止状态下可达到上限值。如悬浮液变为运动状态，例如由于摇动、振动或泵送等等，立刻又出现流限的下限值，这便是流动状态下的流限，或者也可以说是运动流限。一且再次静止下来，流限又会升高，经过一定时间之后再次达到其上限值。

悬浮液经每次静止之后都可以达到流限的上限值。然而在达到最终流限之前，如果悬浮液又变为运动状态，那么流限的升高过程便也可能中断。

蒙脱土微粒在纸牌房子式结构上的变化，用我们的肉眼是看不见的，但却可以通过流限的变化测量出来，因此一种悬浮液的触变性也是可以为我们的感官所觉察的，而这种触变性作为悬浮波物相任意多次的转变，我们可以将它表示为

凝胶溶胶

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液在砂砾上中的特性。膨润上悬浮液将渗入土层的孔隙内，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到相同的渗入深度，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，压浆压力随着渗人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人深度。

为了便于了解渗入过程，可以把上层看作是一条条许多毛细管的总和。图7显示了一条圆形横断面的毛细管中的流动过程。

这样的一条毛细管必然会对其中穿流的流动介质、在这里即是对膨润上悬浮液产生一个阻力W。

W=τ·U·l=τ·2·r·π·l

为了克服这一阻力便需要一个压力：

P＝p·F

＝p·r2·π

只要P＞W，毛细管中的介质便向前流动。一当流动阻力大到与作用于介质的压力P相等，即。

W=P

流动过程即停止。由此可知平衡条件为

τ·2·r·π·l=P·r2·π

或

(τ·2·l)/r=p

根据这一关系式可以算出流动长度，换言之亦即渗入深度

l=(r·p)/(2·τ)

由此可见，渗入深度与毛细管的直径和压浆压力成正比，与悬浮液的流限成反比。只要悬浮液在毛细管中流动，它便处于流动状态，因而对悬浮液起作用的便是运动流限。这时悬浮液便具有溶胶的稠度。

但一当悬浮液达到可能的渗入深度之后静止下来，只须经过一个很短的时间，它的流限便达到静止数值。于是悬浮液就变成了凝胶。

由于静止状态下的流限高达流动状态下的10倍，因而在这种情况下膨润土悬浮液便象泥浆那样地充满着土层的孔隙。

这样在管体四周的土层中就形成了一层密实而有承载能力的环套，其厚度即相当于悬浮液的渗入深度

现在，如果在这一环套和顶进管之间保持一个相当于土压力的悬浮液压力，于是悬浮液使承受着全部的土压力，致使土压力不再直接地，而是经由悬浮液间接地加荷于管壁。

作为使摩阻力降低到最小限度的先决条件，最佳支承作用的取得须具备下列前提：

1．在设计时以及在推顶过程中准确地查明土层情况，并根据筛分曲线详尽地掌握土层的颗粒分布；

2．计算出土压力，从而确定膨润上悬浮液的压人压力；

3．按基本粒径确定膨润土悬浮液的混合比，并经常进行检验，

4．正确地制备膨润土悬浮液;

5．保证在全部顶进管路上和全部顶进时间内都有膨润上悬浮液压入。

其中最重要的一点，是必须求得正确的混合比。

此外必须注意，悬浮液稳定极限大约是每立方米悬浮液至少含40公斤膨润上。这一理论计算结果在实际施工中须仔细加以核验。必须特别指出的是，膨润土含量过低、因而也就是流限过低的悬浮液起不到支承和作用，因为这样的悬浮液会毫无阻力地或只受到很小阻力地流散到土层中去，因而不可能在管体周围形成一个支承环带。

在基本粒径为10毫米的情况下，要求悬浮液的膨润土含量为60公斤／米3左右，在基本粒径为20毫米的情况下，要求悬浮液的膨润上含量为80公斤／米3左右，反之，在基本粒径为2毫米时。悬浮液的膨润上含量为40公斤／米3即已足够．但滑动阻力与运动流限成正比。

运动流限在每立方米悬浮液中含：

40公斤膨润上时为44.6克（力）／厘米2

60公斤膨润土时为204克（力）／厘米2

80公斤膨润土时为439克（力）／厘米2

这就是说，在每立方米悬浮液中含膨润土60公斤时，运动流限几乎为40公斤／米3情况下的5倍，而在每立方米悬浮液中含膨润土80公斤时，则已经高达含量为40公斤／米3时的10倍。

这就意味着，如果悬浮液中的膨润上含量在全部推顶距离上保持不变，那么对粗粒土壤来说，由于需要悬浮液的膨润土含量较高以保证支素作用，故而推顶阻力以及因之所需的推顶力就会比细粒土壤的情况下更大一些。

但孔隙～旦被膨润上悬浮液充满，并因而形成支撑环带时，于是粗粗土壤的状况也就无异于细粒土壤了。因而在这种情况下，为了在推顶过程中支承土层，悬浮液中的膨润土只需要达到稳定极限所要求的最小含量40公斤／米3即可。

因此,在粗粒土壤的情况下，只是直接在刃脚之后压入相应于基本粒径的高含量膨润上悬浮液，而在全部后续管路上则可使用稠度低得多的悬浮液。这样便可以大大降低推顶阻力，或者也可以说是在相同的推顶力下加长推顶距离。同时还可以借此节省膨润土，并减少中继顶压站的数目。

为此采用两套膨润土配拌设备附带两台压浆泵和两套管路所需的额外费用，在管径较大和推顶距离较长的情况下一般是值得的！

压浆时须注意，压出的膨润上悬浮液要尽可能均匀地分布在整个管体，以便能够围绕整个管体形成所需的环带。因此，压浆赖以进行的注射喷口要均匀地配置在整个管壁圆周上。注射喷口的间距或数量须取决于土壤允许膨润上向四外扩散的程度。在渗透性很小的土壤中，例如密实的矿土和砂砾上，间距就必须缩小一些，在疏松的砾石土中，间距则可以相应地加大。注射喷管即可以在整个管壁圆周上与一条环管连接，也可以分组连接，在分组连接时，一般是上半固联成一组，下半圈另成一组。

为使膨润土尽快地起作用，应尽量靠近刃脚尾部进行压浆。所以压浆最好是直接从刃脚后的第一节管子中开始。但实践证明，在压浆压力较高的情况下，膨润土将均匀地沿着管子周围扩散，也就是说，即向后扩散，也向前扩散。因此便存在着膨润上悬浮液沿刃脚向前流动、并且又在切削刃上流出来的危险。

在纠偏量颇大的情况下，有可能造成刃脚和第一节管子之间的密封损坏，或者在刃脚分成两个部分情况下，则是造成切削段和顶压段之间的密封损坏，于是膨润上悬浮液就会从这些地方渗人工作空间。

根据这一理由，膨润上在刃脚后第二节管子中开始压入比较适宜。

膨润土悬浮液经由注射喷口压人的压力应相随所遇土层的压力而变化。在膨润土泵上，除了这一压力之外，还会受到一直通向注射喷口的膨润上管道的阻力。

膨润上管道中的压力损失，由于假设条件并不可靠而且经常变化，故而计算很难准确，因此，对于必须准确地与上压力高度保持一致的压浆压力，便有必要直接在注射喷口上进行连续的测量。

压浆压力调得过高可能是有害的。这时膨润上悬浮液会从注射喷口中涌出，在管口周围形成一个高度压缩区。这样就有可能形成栓塞，阻碍膨润上悬浮液的继续流出和扩散。

如果一次注入的膨润上能在管子周围的土层中保持不变，那么只要直接在刃脚之后注入一次就足够了。然而十分明显，在推顶过程中，膨润土由于流散到土层中去而有所消耗。鉴于此，对后续管路也必须补充压人膨润上，以使管子和上层之间空隙中的膨润上悬浮液压力能够在顶进管路的全部长度上保持与土压力一致。注浆孔的间距主要取决于土层的性质、膨润土悬浮液的流变特性、刃脚的控上量和推顶速度。在许多已完成的工程中，注射喷口的间距是2节管子到5节管子以上。注浆孔的实际需要数量，只有在施工中才能知道。为了确保即使在最不利的场合下亦能提供所需数量的注浆孔，似乎最好是尽可能每隔2节管子即留出一些压浆孔。另方面当然也要考虑到，所有注浆孔在顶管结束后必须拆除和封闭。这需相当大的一笔费用，所以一开始即应力求间距适当。这一点在很大程度上也取决于施工公司的经验。

膨润上的压人技术在很大程度上仍然要依靠经验，然而实际经验多半也是可以找到理论根据的。

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，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部的注浆孔和上半部的注浆孔分别组合起来。这种半侧压出的原因在于，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，膨润土在管顶处比在管底部更容易流出。反之，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。

如果顶进管路被中继顶压站分成若干段，那么每次总是只有一个管路段受到推顶，其余各段则保持不动。这时宜于仅向被推顶的管路段内压人膨润上悬浮液，而对于静止不动的管路段，则停止压送。此外，膨润土的压人要与中继顶压站的动作协调一致，这一点可以通过手动或远距离自动控制的方式来实现。

特别要注意的是，膨润土悬浮液沿着管壁运动的方向不得与管路推顶方向相反，否则，由于管子和悬浮液的逆向运动，悬浮液非但起不到介质的作用，却反而起了制动介质的作用。结果便会大大增加推顶阻力。如果只在顶进管路的前区压人膨润土，就会发生逆向运动，因为在这种情况下悬浮液便不得不向后流动。所以正确做法是，悬浮液的补压始终要保持从后向前的方向。

在无粘性的疏松土层中，例如对于有流动倾向的矿土以及滚动的砾石上来说，可能十分重要的是，在第一节管子推入土层后立即开始压人膨润土悬浮液，以便在管子周围形成支承环带，从而不引起干摩擦。同样重要的是，对所有后续的管子来说，一但管子离开顶压坑，都要补压膨润土。然而为使悬浮液不能立即又在进口处向外流出，便需要设置如图12所示的弹性滑动密封，否则悬浮液的流出不仅要弄脏工作坑，而且也会破坏支承压力的形成。

顶进管在膨润土悬浮液中受到的浮力

顶管施工技术论文篇2

关键词：市政工程 给排水 顶管技术 施工

中图分类号：TU99 文献标识码：A

国内顶管施工技术的迅速发展始于20世纪末，近年来，顶管施工技术无论在理论上还是施工工艺方面都突飞猛进，但普及应用还远远不能满足城市建设的需要。顶管施工技术一般在地质条件为软土或无地下水的地区应用较多，市政排水管道因管径较大、埋设较深，若采用开挖施工对周边环境影响较大，因此非新建市政道路排水管道施工均优先考虑顶管施工。

一、顶管在排水管道施工中的特点

除此之外，顶管施工技术在排水管道施工过程中，可以大大降低噪音、减少粉尘，降低对环境的污染和对空气的破坏，是一项真正的无污染，高效率施工技术。将顶管技术的优点概括起来总共有以下几点:

1施工面从线，缩短成点，减少了对地面的损害面积，减少了占地面积。

2地面活动不会受到施工的影响，从而不会干扰到交通的正常运行。

3噪音很小，震动很低，对城市居民的生活环境不会造成太大影响，不会影响到管线的使用。

4顶管设计可以安装在很深的地下敷设管道中，它可以跨越铁路、公路和建筑物，降低排水建设中的工程造价。顶管设计的主要缺点，是它的施工技术很高，必须要有专业人员来对其进行操作，要非常详细的工程地质和地质勘探资料。

二、顶管施工在排水管道施工中的应用

1.顶管施工平衡理论。

顶管施工的平衡理论分为三类即气压平衡、泥水平衡和土压平衡。气压平衡理论是在所顶进的管道中及挖掘面上都充满一定的空气，以空气的压力来平衡地下水的压力。泥水平衡理论是以含有一定量粘土的且具有一定相对密度的泥浆水充满掘进机的泥水舱，并对它施加一定的压力，以平衡地下水压力和土压力的一种顶管施工理论。土压平衡理论是以掘进机土舱内泥土的压力来平衡掘进机所处土层的土压力和地下水压力的顶管理论。

2.顶管施工基本原理。

顶管施工就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。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。其主要由工作坑和接收坑、洞口止水圈、顶管机、主顶装置、顶铁、基坑导轨、后座墙、推进用管及接口、输出装置、地面起吊装备、测量装置、注浆系统、中继站、照明通风设备等部分构成。

3.顶管施工及工艺。

目前，在顶管施工中通常使用两种施工方式即开放型和密封型。其中，开放性的普及度要低于密封型，其施工工艺主要分为三种即顶管泥水推进法、顶管土压式推进法和顶管泥浓式推进法。

1）顶管施工。在进行管道顶进施工前，首先要对所需设备进行统一检查，保证其在施工过程中的良好工作状态。在管道顶进施工过程中，只要完成对护壁上管孔的开凿工作就必须要将工具管及时的顶入土层当中，在工具管顶进过程中，每顶进 30cm 就要对工具管的位置进行测量。管道完全进入土层后进行顶进过程中，每顶进 100cm 就要进行一次位置测量。在工具管顶进的5~10m 范围内，正常偏差为 3mm 以内，若偏差过大则必须要进行纠偏后才能继续顶进。在整个顶管过程中，最重要的就是顶管顶出洞口的环节。在穿墙管顶进过程中要采取深层水泥搅拌法来对穿墙管前方 2m 范围内的土体进行加固，以保证穿墙管能够顺利顶出。为了方便顶管顶进，在顶管过程中可以采用触变泥浆施工法，在管道顶进的过程中压入泥浆来减少顶管顶进的阻力。在整个触变泥浆施工法当中每个环节都必须要严格按照规定来完成，采取先压浆后顶进，少量多次的原则，压浆泵应选用 L150 型号、压浆压力保持在 0.1~0.2MPa、泥浆质量配合比为“水：碱：膨润土=1：0.02：0.4”。顶进结束后用水泥浆置换泥浆来对顶管进行固定，进而保证顶管的稳定性。

2）顶管工艺。

a.泥水式推进法：此种工艺使用的是刀盘掘进机，以顶进速度平衡正面的压力，地下水压力是通过循环水得到平衡的。施工特点为：施工不间断、速度快，不要求进行地基改良和降水处理，地表沉降不明显。b.土压式推进法：此种工艺是通过在切削仓中注满混合材料来平衡正面土和地下水压力的。在推进施工中不需要使用输送设备，节省了一部分施工设备费用；顶管推进成本低，不需要整理泥浆。此工艺顶管掘进机通常使用多刀或单刀盘土压平衡掘进机。c.泥浓式推进法：此设备中使用的二次注浆处理技术可以在很大程度上降低地层与设备之间的摩擦力，将顶管重点中的废弃物顺利排出，有效的提高了施工顺利度，在长距离顶管推进施工中适合使用。此工艺在处理地下土、砾石等废弃物时首先需要对其进行分类处理，然后在将其送到地表进行处理。泥浓式推进法适用于除岩石地质之外的全部地质，适用性极强。

4.排水工程顶管施工管理

在排水工程顶管施工之前，应仔细勘测施工场地内部的全部地下管线，并做好详细记录，同时，还需要勘测施工所在地的地质条件，结合施工地污水管顶管施工技术水平，设计合理的施工路线和施工工艺，在确保经济性的条件下，最大程度提高施工进度和施工质量。由于顶管施工属于非开挖施工技术，应为其配备自动测量和纠偏的设备仪器，确保污水管顶管施工精确度，保证设计线路和施工线路是完全相符的。在顶管施工中，为保证校核简单、测量方面，施工单位应在施工场地建立地上与地下的测量控制系统。避免地面受到施工的影响而出现沉降的现象，在施工通常使用土压平衡式封闭型施工工艺。需要特别注意的是，在排水管穿顶管这一环节中必须一次完成。同时，为将对地面的破坏降到最低，可以适当降低顶进的速度。顶管施工中的纠偏和测量需要使用全站仪和激光水准仪完成。通常情况下，应每 1m 测量一次，测量一次半节水管就需要相应的进行一次纠偏校核，在顶管施工过程中的高程需要使用激光水准仪进行校核和测量，确保顶进线路的深度和方向符合设计中的要求，工具头不允许超过 5mm方向偏差。在施工中的穿墙顶进环节中，需要先计算出建筑物四周和荷载承受力，以此作为依据采取科学合理的保护措施，保证顶进施工操作可以顺利完成。排水管通常使用的是混凝土管，接口处使用的是氯丁橡胶和 F 型橡胶密封圈，并在接水管接头内部安装上水钢环。

5.顶管施工对土体扰动的影响及控制

顶管施工对土体的扰动则表现为顶管机对土体的挤压和松动、加载与卸载、孔隙水压上升与下降所引起土性的变异、地表隆起与下沉等。尤其在软粘土中顶进施工时，土体稍经扰动就会使其力学参数发生很大变化，且长期引起固结和次固结沉降。因此，有必要对顶管施工的扰动区及扰动土体的变形特性进行研究，以便估计施工对周围环境的影响及其危害程度，从而采取有效的防治措施，避免施工病害发生。 

5.1受扰动土体的应力状态变化

顶管法施工引起周围地层变形的内在原因是土体所处的天然静止平衡状态受到破坏，从而导致其应力状态发生了变化，使得土体经历了挤压、剪切、扭曲等复杂的应力路径。由于顶管机与衬砌的前进靠千斤顶的推力，因此只有千斤顶有足够的力量克服前进过程所遇到的各种阻力，才能不断往前顶进，同时该阻力又反作用土体，对土体产生附加应力，引起土体变形甚至破坏。

在顶进过程中因工具管的顶进挤压，工具管周围的土体受到顶进荷载的扰动。由于周围不同部位的土体受到的扰动程度不同，因此，受扰动土体相对于原始应力状态其应力变化也不同。

因此，为减小土体的固结变形，常在施工完成后二次注浆进行置换，以改善土体的物理力学性能，减小地面沉降与土体变形。上面的分区只是在施工某一时刻根据其应力状态变化而化分的。实际上，随着工具管的不断顶进，土体先受挤压而隆起，后工具管通过时将卸载产生沉降，后期由于孔隙水压力消散而产生固结，土体的应力状态在整个施工过程中是不断变化的，并不是单一的受到挤压或剪切荷载作用。

5.2顶管顶进中对地层变形进行控制

引起土体扰动的外荷载主要包括工具管与周围土层摩阻力产生的摩阻力、顶进正面阻力。当千斤顶总顶推力大于这些作用力产生附加正面推进力时，工具管前方土体将经历挤压加载，土体产生挤压变形。顶管顶进中对地层变形进行控制的要求

（1）根据顶进方法及顶管机的不同，制定开挖面的稳定技术措施、控制超挖量、确定压力平衡技术参数；

（2）采用触变泥浆进行注浆，及时填充管外壁与土体之间的间隙；

（3）控制顶力方向，发生偏差应及时纠偏；

（4）避免管节本身、管节接口、工作井洞口及顶管机尾部等部位的泥水渗漏，并确保管节接口端面完好。

五、结语

随着城市建设步伐的不断加快和人口的不断增长，城市的排水量、排水管径对排水管道施工工艺提出了更高要求，顶管施工是排水管道施工中的一项重要环节，应做好施工的前期准备工作，调整好泥水平衡压力和管壁摩擦力，参考国内外成功案例与进步思想，顶管技术进行改革。在确保施工质量和施工进度的基础上，尽量将成本降到最低。施工中不断总结成熟的施工经验，并利用成熟的经验进行创新，为排水管顶管技术发展提供更多的理论知识和实践经验。

参考文献

顶管施工技术论文篇3

关键词：顶管技术；市政给排水；应用

前言

随着城市化建设进程的加快，有效的带动了施工技术的快速发展，近几年顶管施工技术得到在建筑行业中广泛的应用，而且在发展过程中也日益成熟，由于其不需要大面积的对地面进行挖掘即可进行地下管道的铺设，不仅避免了由于施工所带给城市环境带来的污染，而且不会对周围建筑及道路带来破坏，确保了经济和社会效果的提升，所以在当前市政工程施工中，顶管施工技术受到广泛的青睐。

1 顶管技术在市政给排水施工中的应用特点

1.1 适用范围

顶管施工技术主要是对于施工位置处于城市中心地区及繁华地带以及对于一些无法迁移及进行开挖的循环针带，即不能进行开槽埋管也不是能在空中进行架线时，则会利用80-600mm管径的管道进行顶管施工。另外在城市进行污水管道施工时，如果管径在外00mm以上时，现场不能开挖明沟，同时现场内又没有其他建筑物基础，在这种情况下可以采用顶管法来进行施工。

1.2 顶管技术在市政管网中的应用

在城市快速发展过程中，各项基础设施建设不断加快，城市地下管网错综复杂，在管网施工和维修过程中存在着反复开挖的情况，不仅给城市道路带来了不同程度的破坏，同时也使周围构筑物存在着反复拆建的情况，存在着严重的浪费。利用顶管技术进行管网施工，不需要对道路及其他构筑物进行反复的破坏和拆建，不仅保护了城市的环境，而且降低了施工成本。

1.3 顶管施工技术的优势

利用顶管施工技术进行施工时，不仅具有高效和环保的优点，而且还具有较好的经济性。顶管施工技术由于不需要对地面进行开挖，这样在施工过程不会对城市的交通带来影响，同时不需要对地面建筑物和构筑物进行拆迁，也不会对地表植物和周围环境带来破坏，施工过程中不会受到气候和环境的影响，不会产生建筑垃圾，具有省时、高效和安全的特点，工程造价较低，具有非常好的社会效益和经济效益。

2 顶管技术在市政给排水工程中的应用实证分析

2.1 工程概况

某市污水改造工程二标段工程，总长约2.2km，路幅宽度36m。道路下管线分别为D300～D1200污水管，路北侧埋设1根D1200污水管。该管段约486m长紧贴路侧有大量房屋，管道埋深约为5.7～6.9m，路面下埋有雨水、电缆其它管线。管道底穿越3-1层粉质粘土层和4-1层粉土。根据土质等情况提出该段采用长距离顶管一次顶进补位的方案。

2.2 开槽埋管和顶管的比选

2.2.1 开槽埋管从地质情况分析

D1200钢筋混凝土管自重较大，管道位于3-1层或4-1层埋深在5.0～6.0m，管基不易采用原状土基础，须采用钢性基础底板。考虑到地下水位较高，为保证基槽大开挖，既要考虑多种降水方式，又要考虑基槽正常围护，开槽施工时上部土层为粉质粘土层和粉土层，需要采取井点降水以防止地面发生沉降情况，这样增加了施工成本。重要的是，管道埋设在慢车道下，并且路侧紧贴大量连排2-3层砖混房，使基槽开挖难度更大，不仅需要对房屋进行加固围护，而且原路面下的管线需移位，工程造价增加，而且影响了周围的交通。

2.2.2 从管道地基设计方面分析

进行地下管道施工时，需要在土方工程开挖时就要做好管道的基础施工，不仅要铺设碎石层，同时还要利用混凝土底板作为基础，这样可能有效的提高地基的承载力，但在整体施工中很难避免不会对地基带来较大的扰动，所以管道沉降量不好控制。而利用顶管施工技术，由于在施工过程中管与土同体积转换和土拱效应，这对于管道的沉降量就实现了很好的控制。另外在利用传统施工方法进行开挖埋管施工时，由于需要对道路进行大面积的开挖，不难会对道路交通带来很大的影响，破坏城市的整体环境，而且施工时间较长，需要大量的人力、物力和财力。而利用顶管施工技术，不需要对道路进行开挖，确保了施工场地的整洁和正常交通运输需要，而且施工工期较短，不需要大量的人力。从各方面的情况进行综合分析表明，在城区利用顶管施工具有较好的经济性和社会效益。

2.3 顶管施工要点分析

2.3.1 采用触变泥浆，向管道外壁压入一定量的减阻泥浆，在管道形成一个泥浆套，减小管节外壁和土层间的摩阻力，从而减小顶进时的顶力。利用泥浆套的支承作用，减少粉质粘土坍塌，形成的地层流失，以控制地面沉降。对顶管机头尾端的压浆要紧随管道顶进同步压浆，在中继间和中部管节处须跟踪补浆，泥浆的实际用量要比理论用量4～5倍。

2.3.2 顶进中须严格按设计线路顶进，可利用削土刀盘上可伸缩的超提刀，结合千斤顶编组进行纠偏。经常对顶进轴线进行测量，检查顶进轴线是否和设计轴线相吻合。在正常情况下，每顶进1节混凝土管节测量1次，在出洞、纠偏、到达终点前，适当增加测量次数。施工时还要经常对测量控制点进行复测，以保证测量的精度。

2.3.3 洞口止水，顶管工程中，为使管子能顺利从工作井内出洞，一般采取工作井预留洞口比管节外径略大些（一般为100mm）的方式，顶进时此间隙需采取有效措施进行封闭，我们采用的洞口止水方法是在沉井制作时，预先在洞口预埋一个10mm厚钢法兰，在钢法兰上焊接螺栓，安装16mm厚橡胶法兰，用10mm厚钢压板压紧，在我们完成的顶管中，未发现地下水和泥砂流入工作井内，同时橡胶法兰和压板可以回收，效果很好。

2.3.4 进出洞是顶管施工中的一道重要工序，穿墙时，首先要防止井外的泥水大量涌入井内，严防塌方和流沙，本工程管道位于粉质粘土层较松散，在水位下呈流塑状，则必须在管子顶进方向距离工作井边一定范围，对整个土体进行改良或加固，采用了井点降水措施，以提高这部分土体的强度，防止掘进机出洞时塌方。其次要保持使管道不偏离轴线，顶进方向要准确。

2.3.5 在建筑物密集处和路面上须作监测布置，观测地表变形和土移，有效避免房屋开裂和路面沉降。

3 结束语

目前在市政工程中，不仅给排水施工中多采用顶管施工技术，在其他地下管道及过街隧道等工程施工中也普遍应用顶管施工技术，由于其给周围建筑物及构筑物不会带来多大的干扰，而且对周围环境影响和破坏很小，施工工期较短，无论从经济性还是社会效益方面，顶管施工技术都具有其他施工技术所无法比拟的优势，所以在当前建设施工中得到广泛的应用，具有非常好的市场前景。

参考文献

[1]汪玉泉，朱彩珍.浅论顶管技术在市政给排水工程中的应用[J].黑龙江科技信息，2010（20）.

顶管施工技术论文篇4

关键词：非开挖顶管施工技术市政排水

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

前言

在我国的许多城市市政施工之中，给水管道长期以来一直沿袭着开挖修复的模式。这种模式的存在有其历史和技术的原因，但是随着城市建设的发展，已经越来越对城市的正常交通、城市环境的维护和城市商业运营造成了负面的影响，同时，由于地面的开挖对居民造成许多不便，也带来了不好的社会影响。近年来，许多国家逐步开发和引入了基于非开挖方法的给水管道施工技术，这种方法由于不破坏路面，几乎不对环境造成影响，因此能够极大地改善传统开挖方式的种种弊端。国外基于非开挖方法的给水管道施工办法已经比较成熟，形成规模的施工模式包括由现场固化法、灌浆法、短管焊接法等工艺和施工模式。国外的经验表明，基于非开挖方法的供水设施施工优势是显而易见的，一方面能够极大地减少路面开挖的程度，具备条件的还能够完全不开挖路面；另一方面则是给水管道的施工周期被显著缩减，安全性能大幅提升。无论是对于城市环境还是对社会民生，与开挖技术相比都有难以比拟的优势。我国不少城市的大量施工实践证明，在当给水管道埋深偏大或者地处繁华市区的时候，这种模式是最好的替代模式之一。

一、概述

随着城市高度现代化和人民生活水平的不断提高,城市和乡村对基础设施建设的总体要求越来越高,地下管网是城市基础设施的重要组成部分。传统的挖槽埋管地下管线施工技术由于对地面交通影响较大,使本来就拥挤的城市交通更加拥挤。非开挖技术是指在不开挖或只开挖少量作业坑的条件下,利用岩土钻掘技术进行铺设、修复和更换管道的技术,它高效、优质、成本适中,具有不影响交通、不污染环境等优点,在许多情况下,比开挖法施工周期短、综合成本低、安全性好,现已成为城市市政施工的主要手段,广泛应用于穿越公路、铁路、建筑物、河流以及在闹市区、古迹保护区、农作物和植被保护区等不允许或不具备开挖的条件下进行煤气、电力、电讯、有线电视线路、石油、天然气、热力、排水等管道的铺设。

二、顶管施工技术

1顶管施工的历史

1953年北京第一次进行顶管施工,1956年上海也开始进行了顶管试验。1978年上海开发了适用于软粘土和淤泥质粘土的挤压法顶管。1984年国内开始引进国外的机械顶管设备,随之也引进了顶管理论、顶管施工方法,诸如土压平衡理论、泥水平衡理论、气压平衡理论等。1988年上海研制成功我国第一台土压平衡掘进机。

2顶管施工的技术理论

顶管技术利用主顶千斤顶及管道中继间千斤顶的推力,将管道从工作坑内穿过土层一直推到接收坑,同时,将紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两坑之间，分为人工顶管、机械顶管、水射流顶管、挤压顶管四大类,工作中根据管径、土层状况、管线长度、技术经济性来选定施工类型,顶管施工中最为流行的有三种工作面平衡理论:

（1）气压平衡:在所顶进的管道中及挖掘面上充满一定压力的空气,以空气的压力来平衡地下水及土层的压力。有全气压平衡和局部气压平衡之分。

（2）土压平衡:以顶管掘进机土舱内泥土的压力来平衡顶管掘进机所处土层的土压力和地下水压力。在粘性土层中必须控制地面隆陷时,宜采用土压平衡顶管法。

（3）泥水平衡:以含有一定量粘土,且具有一定相对密度的泥水充满顶管掘进机的泥水舱,并对它放加一定的压力,以平衡地下水压力和土压力的一种顶管施工方法。在粉尘土层中且需要控制地面隆陷时,宜采用泥水平衡顶管法。

三、牵管施工技术

近几年牵管技术在世界各国及各个行业得到了广泛的应用,尤其在环保和市政管网改扩建项目及大型管道穿越江河工程项目上更显出了其独特的优势,其工作过程是通过计算机控制进行导向和探测,先钻出一个与设计曲线相同的导向孔,然后再将导向孔扩大,把产品管线回拖到扩大了的导向孔中,完成管线穿越的施工过程。牵管施工作为一种非开挖地下管道施工方法,与顶管方法相比,牵管施工更适应于小口径管道。这是因为小口径管道的整体轴向抗弯惯性矩小,采用牵管方法可进行小口径长距离的管道施工,而小口径长距离项管容易产生压缩失稳现象。

1牵管施工工艺

施工前应该在预敷设管道周围,利用地下管线探测仪详细探测地下管线,从而确定打导向孔的平面位置和深度,确保打导向孔、扩孔和拖管时周围其它地下管线的安全和保证预敷管线与其它地下管线的安全距离达到设计规范要求。其中污水管道一般为非金属的水泥管,地下管线探测仪无法探测到,应详细查明污水管的走向、管径、深度,必要时采用雷达进行探测。将探测到的结果同样标注在地面上,以方便打导向孔时进行有效的避让,确保工程安全。

施工时,首先将探测棒插入导向头内,导向头后端与钢管连接,然后用顶管机给钢管施加压力,推进导向头,将导向头打入地下;钻孔轨迹可以是直的,也可以是逐渐弯曲的。在导向绕过障碍物,或穿越高速公路、河流和铁路时,钻头的方向可以调整。导向仪可随时接收导向头的方位与深度,顶管机可根据此信息及时旋转导向头,使导向头可向前、上、下、左、右运动,随时改变深度和方向,在地下形成一个圆孔通道,孔道中心线即为所需铺设管道的中心线。在孔洞形成后,扩孔时把钻头卸下,将回扩头连接钻杆上,然后由钻机旋转回拉扩孔。反复进行采用不同直径的回扩头扩孔,直至达到设计的扩孔孔径为止。由于牵管施工处于地表以下(一般位于地表以下3～20m),地质松软,钻孔时易塌方,因此要求所用泥浆的护壁性好、泥饼泥球质量高、控制失水性好,就能保证钻机性能的发挥。根据地层地质结构不同,所需泥浆性能也不相同。钻孔完成后,将管材连接成需要长度,将管材两端封闭,一端与钻头相连,将其一次性拖入已形成的孔洞中,即完成整个埋管工程。

2牵管施工的特点

（1）牵管施工具有不会阻碍交通,解决了传统开挖施工对居民生活的干扰以及对交通,环境、周边建筑物基础的破坏和不良影响。

（2）现代化穿越设备的穿越精度高,易于调整敷设方向和埋深,管线弧形敷设距离长,完全可以满足设计要求埋深,并且可以使管线绕过地下的障碍物。

（3）采用牵管施工时,不影响江河通航,不损坏江河两侧堤坝及河床结构,施工不受季节限制,具有施工周期短人员少、成功率高施工安全可靠等特点。

（4）与其它施工方法比较,进出场地速度快,施工场地可以灵活调整,尤其在城市施工时可以充分显示出其优越性,并且施工占地少工程造价低,施工速度快。

结束语

随着城市建设步伐的加快和人口的不断发展，城市排水量日益增长，污水排水管的管径不断加大，对排水管的施工工艺提出了新的挑战，顶管施工作为排水管施工过程中的一项主要技术，必须要不断完善，才能够满足当前发展需要。进行顶管施工时，要做好施工前的准备工作，调整好管壁摩擦力和泥水平衡压力，及时吸取国内外的进步思想，对顶管技术进行改革。在保证施工进度和质量的前提下，尽可能地降低施工成本。施工人员在施工过程中应该学会总结经验，并利用经验进行创新，为排水管顶管技术的发展提供更多的实践经验和理论知识。

参考文献

[1] 赵美亮.非开挖技术在城市给排水管道施工中的应用[J].民营科技，2013(2).

顶管施工技术论文篇5

关键词：市政基础设施 地下给排水管道 顶管施工技术

中图分类号：TU992 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）010-018-02

近几年来，随着城镇化建设脚步的加快，市政基础设施建设需求日益加剧，其中，地下工程的建设愈发受到重视。给排水管道的铺设作为城市发展的基础，传统的铺设方法存在很大的局限性和不足之处，对土地资源、自然环境的破坏；噪音大、严重影响到周围居民的生活；除此之外，投资大、工期长等缺点无论是从环保角度还是经济角度出发，都为人们所诟病，应运时代的需求，现代化、集许多优点于一体的顶管施工技术应运而生。

1 给排水管道顶管施工技术概述及其优点

顶管施工技术是一种非开挖管道敷设技术，施工时无需挖开路面便能穿越地面的建筑物同时避开地下复杂的地理环境，实现对管线的铺设与维修等工作。由于其对地面不造成破坏，因此具有许多优点：除此之外，远距离管道铺设、在很深的地下或是复杂的地质环境下也能完成施工，且从经济角度出发，由于避免了一系列拆迁工作，顶管施工技术也具有很高的经济效益。目前，在地下给排水管道的铺设工程中，顶管施工技术已得到广泛应用，特别是在商业繁华区或是文物遗址区等地区，顶管施工技术更是表现出了其独一无二的优越性。

2 给排水管道顶管施工技术要点概括

2.1 顶进管的选择

顶管施工技术作为多力学、多学科知识集合下的产物，其技术复杂性不言而喻，而在顶进管的选择过程中，无论是顶进管的材质、直径还是长度都有一定的要求。目前，对于顶进管的材质，施工中大多数时候是选择钢筋砼管，在对腐蚀性没有做过多要求的情况下，也可以选择钢管。顶进管直径的确定，首先是根据该工程的需求确定顶进管的内径，然后再根据实际作业中的负荷确定其外径，一般情况下，由于要考虑到地面挖土工人的作力，顶进管内径不应小于500mm。长管能够降低装管次数，从而降级成本，但同时过长的管道在顶进过程中更容易偏离预定的路线，所以，长度的选择也是重要的考量之一。

2.2 顶管井的设计

顶管井有工作井和接收井两种之分，一般采用钢筋混凝土的建造结构。顶管井的形状根据其结构形式的不同而不同，一般而言，单孔井常为圆形、正方形、矩形等，而单排孔井基本上都为矩形。顶管井的形状决定着顶管井的受力能力，一般圆形高于正方形、正方形高于矩形，为了改善顶管井的受力性能，也可以采用在顶管井内设置内支撑的方法。

2.3 顶管施工前期所需工作

为了确保顶管施工的顺利进行，在施工前期，需要预先做一些准备工作。比如施工设备与物品的准备、顶进管进出洞的加固工作等。一般地，起重设备、自动控制室、材料室、管片及拌浆材料堆场、拌浆棚、注水系统、弃土坑等需要预先布置好，除此之外，一系列顶进设备，如发射机、顶管机、前顶铁、主推千斤顶、反力架等也需要事先安装好。

2.4 顶管施工工艺

顶管施工工艺又称之为顶进法施工工艺，具体是是指按照预先的工程设计，通过一系列顶进设备，将工程构造物顶送到预先设定好的位置的操作。为了完成给排水管道的铺设，前期需先做好工作井和接收井的设置，并在工作井内设置好推力设备，在顶进过程中，由机头作为导向，将预先制定好的钢筋混凝土向前推送，同时顶出前端土体。

3 给排水管道顶管施工工序及其注意事项

3.1 给排水管道顶管施工工序

给排水管道顶管施工技术的工序一般包括穿墙、顶管出洞、注浆减阻以及顶管纠偏这些步骤。穿墙即是指打开穿墙闷板，将工具管顶出井外的工作，该过程需要做好严密的止水措施。在穿墙前期需要对穿墙过程中可能出现的问题进行分析并制定相应的解决方案，如在穿墙过程中为了保证穿墙孔外侧土地的稳定性，对穿墙管外侧进行注浆固结操作。顶管出洞是顶管施工工序中非常关键的一道工序，具体是指顶管机和第一节管子破出封门进入土中的操作，由于其复杂性该过程事故发生的频率很高，其中，管线偏移是最为常出现的状况。为了防止管线的偏移，我们可以事先将工具管调零，并在工具管下安装支撑设施，一旦出现管线下降的状况，及时采取措施进行调整，常用的方法有主顶油缸纠偏、设初始角等。注浆减阻是顶管施工中非常重要的一道防护工序，其贯穿于整个顶管推进作业中，具体是指对管道的缝隙填充压注触变泥浆，以减小推进过程中的阻力，同时也能起到防止地面下沉的作用。在顶管施工中，管线的偏移是较常出现的状况，在实际作业中，通常是通过设立四台纠偏千斤顶对方向进行纠正。纠偏千斤顶的纠偏是一项细致的操作，通常是通过多次的微调来达到最终的纠偏目的，纠偏的方法视具体操作而言，如机头偏左时则左伸右缩，出现旋转情况时则采取反相加重的措施等。

3.2 给排水管道顶管施工的注意事项

（1）压浆措施的注意事项。

需要采用触变泥浆，在顶进过程中同时向管道外壁压入减阻泥浆，形成泥浆套，泥浆套在起到减阻作用的同时也能起到一定的支撑作用，需要重视的是，顶端机头尾端的压浆需要与管道的顶进同步，同时，在中续间和中部管节处等地方需要进行及时的跟踪补浆。

（2）管线纠偏中的注意事项。

顶进的路线需要严格地按照设计路线进行，可利用可伸缩的超提刀和千斤顶进行纠偏。需要注意的是，在顶进过程中需要对顶进的轴线进行时常的检测，一般每顶进一节混凝土管节便需测量一次，适当的复测和增加测试量也能减少管线偏移状况的发生。

（3）进出洞以及顶管过程中的注意事项。

为了保证管子出洞过程的顺利进行，一般工作井的预留洞口需要比管节的外径稍大一些，需要注意的是，此预留的间隙在顶进时需要采取一定的措施进行有效地封闭，一般采取的是洞口止水法，常见的做法是事先预埋一个一定厚度的钢法兰，焊接螺栓并安装好橡胶垫圈后用钢板压紧。

4 结论

由于顶管技术所具有的一系列优点，使得在市政基础设施地下给排水管道的铺设中，顶管施工技术成为目前发展的主要趋势。顶管施工过程具有复杂的工序且由于涉及到诸多学科和领域，使得其施工过程中存在许多需要注意的问题。只有充分了解顶管施工技术的工序、要点、以及注意事项，在市政基础设施地下给排水管道的铺设中，顶管施工技术的推行才能够得到有效保证。

参考文献：

[1] （德）马・谢尔勒.顶管工程[M].漆平生，杨顺喜，李周，译.北京：中国建筑工业出版社，1983.

[2] 刘金龙，郭鹏.谈市政给排水施工中顶管技术的应用[J].中小企业管理与科技，2011（4）.

[3] 张宝华.有关市政给排水施工中顶管技术的应用研究[J].城市建设理论研究（电子版），2012（13）.

顶管施工技术论文篇6

关键词：顶管技术 ； 给排水管道； 施工工艺

Abstract: The construction of drains in the city bear the increasingly important role, for a traditional lack of water supply and drainage construction methods, the pipe jacking method, based on a simple analysis of the characteristics of the pipe jacking, the pipe jacking in to the sewer construction are analyzed and discussed, reference to further promote the application of pipe jacking construction of drainage channels.Key words: pipe jacking technology; to the sewer; construction process

中图分类号：TL353+.2文献标识码：A 文章编号：

地下给排水管网是城市基础设施的重要组成部分。城市污水处理系统、自来水系统、雨水系统等等都属于地下给排水管网之内，要对上述市政设施进行改建、新建、扩建，需要工程技术人员熟悉管道安装的施工工艺、施工技术。传统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，这些矛盾就更加突出，成为一个迫切需要解决的问题。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或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及公路、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给排水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：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，其主要缺点是施工技术难度较高，需要详细的工程地质和水文地质勘探资料。

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。

2.1.1 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。

2.1.2 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，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。反之，在直线上推顶很短的管也较困难，因为短管比较容易向周围土层中挤入，致使整个管列呈蛇形弯曲，这便降低了管路顶进的可控性。

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L/D外≥2.10时为长管。

2.2 顶管施工的前期准备

2.2.1 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。

2.2.2 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、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，必须在工作井安装洞口止水装置。

2.3 顶管施工的工艺。顶管施工又称为顶进法施工，是指利用顶进设备将预制的箱形或圆形构造物逐渐顶入路基，以构成立体交叉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。结构布置时，可在井内设置内支撑，改善结构受力。在建造过程中，工作井按双向顶进设计，与接收井间隔布置，间距与设计检查井间距一致，施工完毕，在工作井和接收井的位置上按设计要求做检查井。

2.3.2 顶管施工工序。 ①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：a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；b为确保穿墙孔外侧一定范围内土体基本稳定并有足够强度，工作井工具管穿墙前，对穿墙管外侧采取注浆固结措施；c穿墙前对可能出现的问题进行分析并制定相应处理措施；d闷板开启后迅速推进工具管，同时做好穿墙止水，在一工程中我们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。②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，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。③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。④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进。顶进纠偏是采用调整4台纠偏千斤顶组的方法，进行纠偏操作，若管道偏左则千斤顶采用左伸右缩，反之亦然。如果同时有高程和方向偏差，则应先纠正偏差大的一边。纠偏应做到在顶进中采用小角度分级逐步进行，勤调微纠。当顶管机头发生旋转时，可采取在管内的相反方向增加压重块或在中间站提供旋转纠正力矩等方法纠正。

顶管施工技术论文篇7

关键词：顶管技术；市政工程；给排水

顶管技术是一项集电子技术、冶金、地质学、以及化学等多种学科为一体的综合型建筑工程。近年来，顶管施工技术在建筑行业得到广泛的应用及发展，尤其是是在市政工程的建设中，得到更加广泛的应用。由于顶管技术不需要挖开地面，在地下进行管道以及公路、铁路的建筑与维修，减少对城市的污染，提高经济和社会效益，因而受到广泛建筑开发商和施工单位的青睐。

1顶管技术在市政工程中的应用

1.1适用范围

1.1.1在城市中心地区，或商业繁华街道，以及城市建设中遇到无法迁移或不能实施大型开挖的文物古迹遗址等特殊地段，对不能进行空中架线、开槽埋管来实施作业施工时，一般是采用管径80― 600mm的地下埋管工程可使用顶管法施工。

1.1.2在敷设城市污水管道直径大于500mm时，施工现场无法采用明沟开挖埋管施工而管道沿线又无其它建筑物基础时，可使用顶管法施工作业。

1.2顶管技术在市政管网中的应用目前，在城市管网施工时，许多城市都存在马路反复开挖的现象，严重防碍了市区的交通，困扰了居民生活，缩短了路面的寿命。配套的电讯、自来水、煤气、排水、路灯、城市坐标、候车亭、广告箱、路牌、电话亭、治安岗亭等都要发生反复拆建才行，这无疑增加了对城市设施的破坏和施工的难度，城市这方面的问题显得尤其突。

1.3项管施工技术在市政管网中的应用主要包括：①旧城改造过程中，由于多年形成的各种管网相互交错，很多管线地下位置不明，原始资料丢失或不全等因素，市政管网铺设时无法对地面进行有效开挖。②城市架空线路遇交通干线、繁华街道、文物古迹，铁路或江河阻截，需转入地下过渡。③当污水管道直径较大(100mm以上)，而施工现场周边环境受限，无法采用明沟开挖来埋管施工管道。

2顶管施工技术的效益特征

顶管敷设管道施工技术特别适用于大中型管径的非开挖埋设，具有经济、高效、保护环境的综合功能。采用该技术施工，既能节约一定的征地拆迁费用，又可减少环境污染和对道路的堵塞，具有显著的经济效益和社会效益。这种技术具有的优势包括：①不用开挖地面，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不破坏地表植被和周边环境；⑤施工过程不受气候和环境的影响：⑥不影响管道的段差变形；⑦省时、高效、安全，无建筑垃圾污染，并且综合造价低等。

3顶管技术施工要点及注意事项

3.1采用触变泥浆，向管道外壁压入一定量的减阻泥浆，在管道形成一个泥浆套，减小管节外壁和土层间的摩阻力，从而减小顶进时的顶力，泥浆套形成的好坏，直接关系到减阻的效果。利用泥浆套的支承作用，减少粉质粘土坍塌，形成的地层流失，以控制地面沉降。对顶管机头尾端的压浆要紧随管道顶进同步压浆，在中继间和中部管节处须跟踪补浆，泥浆的实际用量要比理论用量大得多，一般可达到理论值的4～5倍。通过以上压浆措施，达到预期效果。

3.2项进中须严格按设计线路顶进，可利用削土刀盘上可伸缩超提刀，结合千斤顶编组进行纠偏。经常对顶进轴线进行测量，检顶进轴线是否和设计轴线相吻合。在正常情况下，每顶进1节混凝管节测量1次，在出洞、纠偏、到达终点前，适当增加测量次数。施时还要经常对测量控制点进行复测，以保证测量的精度。通过及时偏相邻管间错口

3.3洞口止水，顶管工程中，为使管子能顺利从工作井内出洞，一般采取工作井预留洞口比管节外径略大些(一般为100mm)的方式，顶进时此间隙需采取有效措施进行封闭，我们采用的洞口止水方法是在沉井制做时，预先在洞口预埋一个10mm厚钢法兰，在钢法兰上焊接螺栓，安装16mm厚橡胶法兰，用10mm厚钢压板压紧，在我们完成的顶管中，未发现地下水和泥砂流入工作井内，同时橡胶法兰和压板可以回收，效果很好。

3.4进出洞是项管施工中的一道重要工序，因为穿墙后掘进机方向的准确与否将会给以后管道的方向控制和井内管节的拼装工作带来影响。穿墙时，首先要防止井外的泥水大量涌入井内，严防塌方和流沙，本工程管道位于粉质粘土层较松散，在水位下呈流塑状，则必须在管子顶进方向距离工作井边一定范围，对整个土体进行改良或加固，采用了井点降水措施，以提高这部分土体的强度，防止掘进机出洞时塌方。其次要使管道不偏离轴线，顶进方向要准确。

3.5在建筑物密集处和路面上须作监测布置，观测地表变形和土移，有效避免房屋开裂和路面沉降。

3.6顶进中遇障碍物后的项进处理，成为困扰施丁的难题，如突遇大量埋木、石块及老河道驳坎等等，都需现场研究给出解决的技术措施。顶管施工税市政工程中，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中尤显重要。顶管工艺的施工从技术上讲是完全可行的，相对于开槽埋管从社会效益与经济效益上来讲更具有优越性。从根本上改变了城市管网乱挖现象；另外一方面从切实保护环境人手，加大推广顶管施工技术力度势在必行。可以预见未来的管线铺设技术将以顶管工艺为支撑。

3.7顶管进程中遭遇障碍物的处理方法

3.7.1对长距离中风化或微风化地质的处理。顶管施工并不是在什么情况下都能顺利顶进的，当顶管施工遇到中风化和微风化的地质结构时，不管是人工顶管或是机械项管都很难顶进，故在顶管设计时应仔细分析地质钻探资料，对出现中风化及微风化的地质结构进行特殊处理。对长距离、深度较大的中风化和微风化地质可采用暗挖隧洞施工；位于规划建设区内的中风化及微风化地质，根据情况采用大开挖施工或支护开挖施工。

3.7.2采用破岩井处理孤石。由于钻探是隔一定距离钻一个钻孔，很难完全准确反映地下的地质情况，故在项管设计时即使地质钻探资料中没有中风化和微风化地层，但在实际顶进过程中也有可能遇到中风化或微风化的石头。当遇到石头时应对此处重新加密钻探，探清地下地质情况，如果有长距离的中风化或微风化地质，可采用大开挖施工或支护开挖施工方法；若遇到孤石，应根据孤石大小设置破岩井，从地面设竖井取石后继续顶进。

顶管施工技术论文篇8

关键词：非开挖顶管施工管道排水工程应用

中图分类号：S276 文献标识码：A

虽然“非开挖技术”词汇较新，但是其原理在很早之前就已经被加以沿用。实际上，用来对自来水管道进行防腐的灰浆喷射衬层法就是一种典型的“非开挖"技术。“非开挖技术”之所以在最近才被人们所熟知，是因为当时它还没有形成一定规模，施工人员对它还不够了解，还不具备成为学科的基础。随着城市建设的不断发展和深化，地下各种管道、管线都逐步扩大，非开挖技术也被人们常常所用到，人们对它的认识也逐渐增多，这时“非开挖技术”才成为了一门独立的学科。虽然非开挖技术已经存在了有一定时间，但在我国，人们对它还是产生了一定的误区。比如:人们经常认为“非开挖”就是地表不开挖或者不挖沟的方式，但实际上，很多工程施工之前，都必须对其进行开挖工作沟。非开挖顶管技术在我国的排水工程设施中的运用是正确的，相关单位和人员要提高对非开挖顶管技术的认识程度。只有有效的利用非开挖顶管技术，才可以促进社会发展和进步，更好的服务于建设的排水管道施工。

一、顶管技术施工的运用

1.1顶进管材料的选择。顶进管通常选用钢筋硅管，没有腐蚀要求的话，可以选择钢管。钢筋硅管的设计以及应力验算都要遵循钢筋砼管的标准和技术规程，特别是钢筋硅管的标准和技术规程。1.1.1顶进管直径选择。首先要根据工程的性质、来确定内径，当确定好了内径之后，再来选择顶进管的直径，要根据顶进管的载荷来确定硅管的配筋和壁厚，最后才能确定顶进管的外径。一般的顶进管内径不小于500毫米。1.1.2顶进管长度选择。顶进管的长度对整个施工中的可控性和经济性有着重大影响。在直线推顶的时候，使用长管可以减少拼装顶管的次数，取得很好的效果，但随着顶管长度的小断增加，一旦偏离了原来预定路线，就会使恢复路线更加困难。在建造顶压坑时，挖坑、支护和回填的费用也会随之增加。

1.2顶管施工。顶管施工又叫顶进法施工，是指用顶进设备把准备好的箱型构造物顶入路基，使之形成立体交叉通道的施工方法。在顶管施工过程中，首先要确定工作井和接收井的方位，在工作井内安装推力设备，将顶管机推入土体，并将钢筋混泥土向前不断推进，最后完成管道铺设。顶管井分为两种，一种是工作井，另一种则是接收井，在顶管井构造中同样有很多种类，但最为普遍的还是钢筋混泥土结构。工作井的结构通常又分为单孔井和单孔排井两种。单孔井有圆形、正方形和长方形等形状，单孔排井大部分都是长方形，其中圆形单孔排孔受力最强。在排水施工的结构布置时，要在井内设立内支撑，改善整个结构的受力度。工作井要按双向顶进设计，和接收井间隔布置，间距和设计检查要一致，当施工完成之后工作井和接收井的位置要按照施工图纸仔细检查。

二、顶管在排水施工中的特点

顶管施工又称为非开挖管道敷设技术，它的特点是不用挖开地面层就可以直接穿越地面构筑物和地下管线、公路、铁路等，和开挖技术相比，非开完技术的投资和工期都将节省很多。除此之外，顶管施工技术在排水施工过程中，可以大大降低噪音、减少粉尘，降低对环境的污染和对空气的破坏，是一项真正的无污染，高效率施工技术。顶管技术在排水施工建设中得到了广泛运用。将顶管技术的优点概括起来总共有以下几点:

2.1施工面从线，缩短成点，减少了对地面的损害面积，减少了占地面积。

2.2地面活动不会受到施工的影响，从而不会干扰到交通的正常运行。

2.3噪音很小，震动很低，对城市居民的生活环境不会造成太大影响，不会影响到管线的使用。

2.4顶管设计可以安装在很深的地下敷设管道中，它可以跨越铁路、公路和建筑物，降低排水建设中的工程造价。顶管设计的主要缺点，是它的施工技术很高，必须要有专业人员来对其进行操作，要非常详细的工程地质和地质勘探资料。

三、顶管技术在排水施工中的设计

因为工程的排水管道在地下，后期如果要对其进行维护、维修的话会相当麻烦，所以在施工前，一定要做好各项准备工作。在顶管技术设计前期，一定要根据城市的实际情况，选择合适的材料，并从正规厂商处进货，保证顶管材料的使用寿命。通常情况下，车行道下方的排水管要用二级以上的钢筋混泥土排水管;其他排水管道的选择要根据覆土厚度为原则，当覆土厚度大于4米的时候，要选用一级承插式钢筋混泥土水管。除此之外，还要注意防止管道的结构出现遗漏现象，在材料的选择上，要根据实际用途来选择相应的结构材料。比如:用沥青油膏材料制作的接口用于污水管道，用水泥砂浆制作的材料用于雨水管道等。在道路排水方而，主要有两个部分:排雨和排污。城市道路机动车道两旁要设计好排水管道，排水管道之间要和道路中心线保持一定的距离。

四、顶管技术对排水施工工程的要点

施工的方案对管线、管制和小同路线的侧重点都不一样。根据不同的路段，和不同的情况，要制定出不同的施工方案。目前，我国排水施工有以下几种形式:

4.1开挖工程。因为大部分管道都在地下，而且跨越了各种建筑物，在施工时，为了减少不必要的麻烦，很多管道都铺设在路边。在非主干道或不影响交通的情况下，可以采用明挖施工。

4.2顶管施工。在对管道施工时，如果存在影响交通等各方而困难时，就可以采用较为先进的顶管施工方法。在进行顶管施工时，工作人员一定要考虑到如何在管道内施工作业，管径一般在0.8米以上。顶管的材料主要分为两种类型，一种是钢管，一种是水泥管。排污管道大部分用的是水泥管，而自来水管和煤气管通常用的是钢管。

五、安全保障措施

5.1一般安全措施

排水管线的施工当中，各施工场地的各种运输的道路、生产、生活所使用的各种房屋以及临时工程项目应保持安全距离，保证通道内部的照明以及施工场地的平整；施工场地中具有的电器设备，都应设置漏电保护，若是夜间施工，则应保证充足的照明；在施工当中应防止从高处向下接放周转杂物。在相应的施工机械、车辆进场之前要进行严格检修，不合格不得施工，在实际施工当中要对各种机械进行定期严格检修，保证相应的施工机械的状态。

5.2 顶进施工安全措施

在顶管施工之前，应组织一次安全准备会议，实现对施工人员、工程项目的负责人员、施工机械、施工材料以及相关防护用品的准备是否到位，同时根据不同施工人员作业项目的安全、质量、安全标准，相应的施工人员制定职责分工以及施工预想。施工路段的尺寸若是达不到临时的修补标准，相应的挖土、顶进施工均可使用列车间隔进行，同时按照相应的施工技术标准设定好作业标志。施工现场的材料堆放应由专门的人员进行管理，材料的堆放要保证羡慕的安全距离。

六、总结

在下水管道的铺设过程中，使用非开挖顶进施工技术方法具有很大的优越性，尤其是在城市地下管线密集，地上建筑繁多的情况下，不需要开挖土地面层的顶进施工技术无疑能够很好的解决明沟开挖所带来的一系列问题，并且降低了施工难度，缩短施工工期，提高了管道铺设治理和铺设效率，而且对地下其他管线和路面交通基本没有造成影响，噪音污染低，其经济和社会效益都较高，值得大力的推广和使用。

参考文献

[1]练文华.顶管技术在给排水施工中的应用[J].科技资讯，2011(33):87-87.

[2]戴伟论给排水施工中顶管技术的应用[J].城市建设理论研究(电子版)，2012(16).

顶管施工技术论文篇9

关键词：市政给排水工程；给排水施工；顶管技术；应用

顶管技术已经成为现代市政管道施工中一个十分重要的部分，这种施工方法在应用的过程中不需要对路面进行深度的开挖，同时其也不会受到地下管线敷设状况的影响，这种技术有很大的优势，这种施工方法能够更好的保证施工的周期，同时施工中不需要高昂的成本，同时其还不会对建筑物和地下管线构成十分不利的影响，在施工的过程中还不会对环境造成非常不利的影响，对经济效益和社会交易的实现也有很大的促进作用。当前顶管技术也越来越广泛的应用在施工中，对市政工程建设有着十分重要的意义。

1 顶管技术在市政工程中的应用

1.1 适用范围

在城市中心地区或者是繁华的商业街道和城市建设中没有办法移动或者是对其进行开挖的地区对一些不能使用空中架线或者是埋管方式进行施工的，通常都会采用顶管施工技术，在使用管材的规格方面要根据实际情况选择80到600mm不等的管材，如果在敷设城市污水管道的过程中其管道的直径超过了500mm，同时在施工现场又没有办法对其采用明沟开挖实现管道辐射的情况下，通常都会选择顶管施工的方法进行作业。

1.2 顶管施工在市政管网中的应用

当前在城市管网施工的过程中，很多工程都存在着部分路段重复开挖的现象，这种现象的存在给城市的运行以及人们的生活都会造成十分不利的影响，同时路面的使用寿命也会受到很大的影响。同时城市中的一些基础设施也必须要在重新建设之后才能保证其正常的运行，这也使得城市基础设施建设中的施工难度进一步加大，城市建设中该方面的问题也非常的严重。

第一是旧城区在运行的过程中其管网也出现了纵横交错的现象，很多地下管线的具置都不是十分的明确，同时城市中原始资料也出现了比较严重的丢失现象。所以在市政管网施工的过程中会严重影响到开挖的进度和质量。第二是城市交通运行的过程中。文物古迹和河道会对管线的敷设造成一定的影响，这样就会使得施工的整个环节必须要朝着地下施工的方向发展。第三是如果污水管的管径相对较大，但是施工现场的情况又十分有限，无法采用明沟开挖的方式进行施工的时候通常就会采用埋管施工的方式。

2 顶管施工技术的效益特征

顶管施工技术在中型或者是大型关键埋设施工中有着十分广泛的应用，这种施工方法和其他的施工方法相比，其效率明显有所提高，同时在施工的过程中还不会对周边的环境造成十分不利的影响。具体来说。顶管施工技术的效益优势主要体现在以下几个方面，首先是这种施工方式不需要对道路进行开挖，所以周围的建筑和道路都不会受到非常大的影响。其次是这种施工方式不会影响到城市交通的正常运行，更不会造成交通拥挤的现象，第三是在施工的过程中都不会对城市及其周围的地表植被产生非常不利的影响，第四是在施工的过程中不会因为天气或者是气候的突然变化而影响到整个施工项目的正常进行。最后，这种方法在施工的过程中比较简单易行，同时施工过程中所花费的费用也相对较低，能够为企业实现更高的经济效益。

3 顶管技术施工要点及注意事项

3.1 采用触变泥浆，向管道外壁压入一定量的减阻泥浆，在管道形成一个泥浆套，减小管节外壁和土层间的摩阻力，从而减小顶进时的顶力，泥浆套形成的好坏，直接关系到减阻的效果。利用泥浆套的支承作用，减少粉质粘土坍塌，形成的地层流失，以控制地面沉降。对顶管机头尾端的压浆要紧随管道顶进同步压浆，在中继间和中部管节处须跟踪补浆，泥浆的实际用量要比理论用量大得多，一般可达到理论值的4～5倍。通过以上压浆措施，达到预期效果。

3.2 顶进中须严格按设计线路顶进，可利用削土刀盘上可伸缩的超提刀，结合千斤顶编组进行纠偏。经常对顶进轴线进行测量，检查顶进轴线是否和设计轴线相吻合。在正常情况下，每顶进入节混凝土管节测量1次，在出洞、纠偏、到达终点前，适当增加测量次数。施工时还要经常对测量控制点进行复测，以保证测量的精度。通过及时纠偏相邻管问错口

3.3 顶管工程中，为使管子能顺利从工作井内出洞，一般采取工作井预留洞口比管节外径略大些（一般为100mm）的方式，顶进时此间隙需采取有效措施进行封闭，我们采用的洞口止水方法是在沉井制做时，预先在洞口预埋一个10mm厚钢法兰，在钢法兰上焊接螺栓，安装16mm厚橡胶法兰，用10mm厚钢压板压紧，在我们完成的顶管中，未发现地下水和泥砂流入工作井内，同时橡胶法兰和压板可以回收，效果很好。

3.4 进出洞项管的施工是一个非常重要的施工环节，这是因为穿墙之后挖进机操作的准确性将会对后管的方位控制和井内管节的安装质量都产生重要的影响，所以在进行穿墙施工的过程中一定要采取措施防止大量的水进入到井内，然后就是要对管道的安装位置进行及时的控制。使其不远离轴线的位置，同时也能够更好的保证挖进机顶进方向的准确性和科学性，以保证施工的质量。

3.5 顶进中遇障碍物后的项进处理，成为困扰施工的难题，如突遇大量埋木、石块及老河道驳坎等等，都需现场研究给出解决的技术措施。顶管施工税市政工程中，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中尤显重要。顶管工艺的施工从技术上讲是完全可行的，相对于开槽埋管从社会效益与经济效益上来讲更具有优越性。从根本上改变了城市管网乱挖现象；另外一方面从切实保护环境入手，加大推广顶管施工技术力度势在必行。可以预见未来的管线铺设技术将以顶管工艺为支撑。

3.6 对长距离中风化或微风化地质的处理。顶管施工并不是在什么情况下都能顺利顶进的，当顶管施工遇到中风化和微风化的地质结构时，不管是人工顶管或是机械项管都很难顶进，故在顶管设计时应仔细分析地质钻探资料，对出现中风化及微风化的地质结构进行特殊处理。对长距离、深度较大的中风化和微风化地质可采用暗挖隧洞施工。

结束语

顶管技术在市政给排水工程中的运用，能够从技术方面和经济方面获得有效的提升，由于顶管技术具有不需要开挖的特点，将以往工程施工造成城市混乱、环境污染严重的问题得到了有效的避免，对城市交通和环境产生的影响较小，同时在施工成本方面也起到了一定的控制措施，因此也受到了越来越多的施工单位的欢迎。

参考文献

顶管施工技术论文篇10

【关键词】现状道路；污水管道；顶管施工

1 道路污水管顶管施工的技术原理

实施顶管施工，即依靠主顶油缸，结合管道中间推力，通过工作坑，将掘进机、工具管从土层推到接收坑。另外，将掘进机、工具管管道在两坑间进行埋设。对于带拉杆管节预制，其方法类似于普通管，但带拉杆在管节前段、后端两处，需设置预埋拉杆。通常为减少顶管扰动周围土体，进行顶管时，增加注浆，需增加带注浆孔管节。对于该孔管预制，其方法类似于普通管，但注浆孔管在管节前段、后端两处，需设置预埋件，方便于注浆。对于管节吊装与下管，需选择专用吊管机、特制吊车，按照相关规范起吊管节，做到轻吊、轻放。

2 道路污水管顶管施工准备

首先，现场平面布置。对于平面布置，主要包含起重机械、拌浆场、控制室、注浆系统与弃土坑。实施顶管施工前，需安装架、顶管机等顶进设备，预设下井扶梯在工作井两边。

其次，顶管顶进洞处与出洞处加固。为顺利完成顶管机出洞，必须加固进洞处与出洞处。主要包含如下方法：其一，设置高压旋喷桩，对混凝土后背墙进行加固。其二，采取堆土反压法。为避免顶管机进洞、出洞时，出现泥土流失问题，在顶管顶进时，在工作井洞口，设置止水装置，确保工程顺利进行。

第三，施工设备。在顶管顶进时，一般在砂石层、粘土层实施，施工现场不能选择明沟开挖，对于建筑基础，需选择顶管管道，直径不小于80cm。此外，需按照土体摩阻力、千斤顶数量、管道材料、起重设备等，确定管径大小。

第四，机械交班检查。管道顶进前，施工人员需获得交接手续，下一班组人员需仔细查看机械运转状况，如有需要，必须口头交班。接班人员需检查管道、测量与控制系统与泥浆泵等工具是否完好。

3 道路污水管顶管施工技术措施

首先，止水圈。对于顶管机，以泥水平衡式为例，待顶管机进入洞口与土体时，若建筑、顶管机之间的空隙，不具备良好止水密封性能，必然扰乱开挖土体的平衡，极易引起泥水流失，进而损失了周围土体。严重时，导致洞口土体发生塌方问题。所依，为防止上述情况出现，必须设置止水圈。止水圈主要由橡胶圈、压板与压环构成。在安装止水圈时，将膨胀螺丝先行打好，然后在膨胀螺丝上套住橡胶圈，接着在橡胶圈上设置压环，最后在压环上设置压板，将螺丝拧紧完成。通常而言，需设置37块压板，按照5cm范围内移动，合理控制橡胶圈压紧。

其次，材料。通常而言，选择膨润土、粘土进行材料制作，形成泥浆液体。若选择膨润土，必须控制好泥浆浓度，一般为6%～14%之间，随着顶管机逐步向前，膨润土泥浆也慢慢移动，进而制作成环状浆套。出洞时，若洞口土体处于稳定状态，即可减少材料浓度，距离洞口5m左右，采用清水降低泥水压力，防止由于正面土压力降低，泥水压力较大，而影响洞口土体。

第三，注浆减阻。在顶管施工中，注浆减阻十分重要，利用压注触变泥浆，对管道周围空隙进行充填，制作成泥浆保护套，对地层起着支撑作用，降低地面沉与顶进阻力。对于长距离施工，必须采取注浆减阻技术。

第四，校正顶进偏差。对于顶进，若发生1cm管位偏差，就必须给予立即校正。需注意的是，必须缓慢实施校正、纠偏，确保管子有序复位，防止过度用力调节。在施工时，如果发生方向偏差、高程偏差问题，必须先行纠正偏差较大一方。在纠偏时，以小角度逐步校正。若顶管机头出现旋转，在管内相反方向，添加中间站重块，以增加纠正力矩。

第五，挖土校正。对于1.8cm的顶进偏差，需进行挖土校正。若顶管较中心左侧偏向，在中心左侧实施适度超挖。若顶管较中心任何一侧偏向，且无法留台、开挖，应使顶管持续顶进，使之校正至设计位置。

第六，顶木校正。若出现较大偏差，且挖土校正无效，可选择方木、圆木校正，在管道偏向处内管壁设置顶木，另一侧设置模板，启动千斤顶，通过顶木分力，校正管道位置。

4 道路污水管顶管施工的顶管井施工

首先，顶管井开挖。对于每个顶管井开挖，需选择一台挖土机作业，开挖时预留土方，以便人工开挖，防治基底土壤干扰。在开挖时，若出现地址异常，不符合设计图纸，立即汇报给监理工程师、设计单位。开挖过程中，需仔细观察，及时检查土体质量、开挖尺寸，根据施工图纸，对边坡进行夯实与整修。对于基坑底部，需沿四周预设排水沟，在四角预设集水坑。因夏秋两季为多雨水期，需加强防雨工作，防止雨水侵蚀基底土壤、冲刷边坡。

其次，顶管井施工。待土方开挖完成之后，即可开始顶管井施工，主要包含模板、混凝土、钢筋等工程。以钢筋工程为例，若遇到相邻墩墙、洞口，需根据规范处理，对于构件受拉区，需控制好同一截面的钢筋接头，禁止超过总数一半。同时，确保接头互相错开，接头与钢筋的净间距，应比混凝土骨料粒径要大。对于模板工程，需选择钢管扣支撑，根据混凝土振捣、浇筑情况，实施模板设计、制作与安装。严格模板与模板接缝，确保混凝土浇筑时，不发生漏浆问题。待混凝土达到设计强度，将模板拆除。对井壁进行混凝土浇筑时，按照两边至中间进行逐步浇筑，避免模板出现吸水膨胀，导致壁板发生弯曲变形。

5 道路污水管顶管施工注意问题

对于道路污水管道顶管施工，主要注意顶管出洞、纠偏、纠扭、导轨偏移、地表隆起、地面沉降等问题。

首先，顶管出洞。在顶管出洞时，需将钢封门打开，把工具管向井外顶出，在整个顶管过程中，顶管出洞十分关键，需避免工具管的土方坍塌与设计轴线偏离。

其次，纠偏。在纠偏时，因工具管与设计轴线相偏离，需依靠工具管纠偏机构，对油缸管段方向进行纠偏，降低管线偏差。

第三，纠扭。在顶进时，经常发生管道扭转问题，严重影响了电机安装与管道出泥，所以需强化控制，防止出现过大扭转角度。

第四，导轨偏移。在顶管施工时，基坑导轨出现高低偏移、左右偏移。

第五，地表隆起。无论何种顶管施工，如果操作不合理，机头前方出现沿滑裂面，严重破坏了土体，导致地表隆起。

第六，地面沉降。待顶管施工完成，或顶管机过后，管线中心两侧地面极易发生沉降，随着时间不断推移，沉降槽深度、宽度也不断加大。

6 结束语

综上所述，在我国道路排水工程中，污水管道设施十分重要，为确保污水管道工程质量，顶管技术应运而生。在顶管施工前，我们必须加强现场平面布置，加固顶管顶进洞处与出洞处，准备好施工设备，强化机械交班检查。在施工过程中，必须注意止水圈、材料、注浆减阻、校正顶进偏差、挖土校正、顶木校正等技术要点，注意顶管出洞、纠偏、纠扭、导轨偏移、地表隆起、地面沉降等问题，进而保证顶管施工顺利完成。另外，对于现状道路的污水管道施工，顶管技术有待进一步完善，随着科学技术不断发展，相信顶管施工技术也会日趋成熟。

参考文献：

[1]蒲吉见.市政道路污水管顶管施工技术[J].路基工程，2007（4）.

[2]谢晖.市政道路污水管顶管施工技术的应用论述[J].城市建设理论研究（电子版），2013（21）.