中国葛洲坝集团第三工程有限公司 842003
摘要：随着城市建设的发展，顶管法在地下工程中普遍采用。所谓顶管法施工，即是在地下工作坑内，借助顶进设备的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管子逐渐顶入土中，并将阻挡管道向前顶进的土壤，从管内用人工或机械挖出。顶管施工技术目前应用比较成熟，可以有效解决施工与交通、环境等方面的相互影响。因此，全面做好安全技术管理工作，严格按照施工规范进行控制，严抓过程质量控制，确保每项工作的细节落实和质量控制。
关键词：大口径；混凝土顶管；制造工艺；质量控制
前言：顶管施工是一种非开挖铺设地下管道的施工方法，借助于主顶油缸及管道中缝间的推力，把钢筋混凝土排水管（简称顶管）一节一节地顶入需要的地方。这种方法比开槽挖土减少大量土方，并节约施工用地，特别是要穿越建筑物时，采用此法更为有利。顶管作为一种比较特殊的管材，必须能承受几千kN至上万kN预定的纵向推力，混凝土的抗压强度也必须达到C50以上，才能满足顶管施工的需要。因此混凝土顶管质量的优劣，直接关系顶管的施工质量。
1、顶管技术的必要性和作用
随着社会城市化进程的推进，地下空间的开发和利用越来越受到人们的重视。顶管施工作为一种暗挖施工技术，可以在不开挖地表土的情况下将管道敷设完毕，具有无可比拟的优点，得到越来越广泛地应用。
1.1城市交通建设发展的需求。在高速发展的现代化城市建设中，开挖铺设地下管道会一定程度上造成交通拥堵和中断，同时影响城市环境，造成资源浪费。特别是在铺设大型管道下穿城市主干道的时候，严重阻碍交通，造成更大的经济损失。在非开挖情况下，进行管道的铺设和修复，采用浅埋顶管施工技术，一方面提高了工程建设速度，也更大的减少了建设资金投入。
1.2当地面建（构）筑物较多，无法采用开槽工艺进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。
2、顶管施工的发展及工作原理
顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。
3、工艺特点及适用范围
顶管法施工技术顶管施工即在地表不挖下槽沟，以液压为动力将钢管（含多节钢管）或混凝土管从A点顶至B点的施工工艺。
3.1路下顶管，路上畅通；
3.2建筑物下顶管，不影响建筑物使用功能；
3.3缩短管道铺设周期，降低工程造价显著；
3.4设备单一，操作简便；
3.5本工艺所用管道的管节必须是国家定点厂家生产的合格产品；
3.6该技术在我国沿海经济发达地区广泛用于城市地下给排水管道、天燃气石油管道、通讯电缆等各种管道的非开挖铺设。它能穿越公路、铁路、桥梁、高山、河流、海峡和地面任何建筑物。采用该技术施工，能节约一大笔征地拆迁费用、减少对环境污染和道路的堵塞，具有显著的经济效益和社会效益。
4顶管制造工艺及质量控制措施
大口径顶管制造工艺关键工序控制点为：强制式搅拌、钢筋强度处理、焊接骨架成型、悬辊成型、蒸气养护。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4.1钢筋加工制作工艺的改进
由于悬辊法成型工艺的特殊性，干硬混凝土靠外力作用辊压成型。在悬辊成型过程中，钢筋骨架由于受到来自辊轴方向混凝土径向和切向辊压力的作用，受损隐患大，钢筋在成型时易松动和位移变形，保护层的厚度不易控制。根据以上容易出现的问题，采取了如下措施：
（1）对钢筋进行强化处理，提高钢筋的屈服强度。对φ12的Ⅰ级环向钢筋，冷拉总延伸率控制在8%～10%之间，屈服强度可从原来250MPa提高到420MPa；对纵向φ12的Ⅱ级螺纹钢，冷拉总延伸率控制在4%～6%之间，屈服强度从原来的415MPa提高到470MPa。这样保证了在成型时，骨架变形小。顶管成品力学性能试验表明裂缝荷载和破坏荷载得到了提高。
（2）在改变原来钢筋骨架成型时普通绑扎法，采取在纵向钢筋与环筋相交点进行点焊成型。要保证钢筋骨架的整体性，焊点的抗拉和抗剪能力必须大于成型过程中受到的作用力。在钢筋骨架两端密绕两圈环向筋，以增加两端的强度，然后将内、外层钢筋骨架用120根短筋焊接成整体，不但保证了内外双层钢筋骨架的间距，又防止了钢筋在悬辊成型时产生位移，提高了骨架整体刚度。再在外层纵向钢筋上套16个混凝土保护层控制圈，以确保钢筋骨架不偏移，使保护层的厚度始终控制在误差范围内。
4.2混凝土的配制
水泥使用阿克苏青松建化水泥有限责任公司生产的42.5R普通硅酸盐水泥。为了改善混凝土内部结构，提高混凝土抗腐能力和耐久性，
增加混凝土后期强度，掺入了30%由新疆八钢联强公司微粉矿渣厂生产的粒化高炉矿渣微粉。砂子的细度模数控制在2.5～3.0之间，含泥量小于1%，石子粒径为5～20mm、20～40mm的两种骨料各一半。混凝土为干硬性混凝土，工作稠度（维勃稠度）为5～10之间。
4.3悬辊成型
采用GP150型悬辊成型机，顶管喂料量每次控制在1.7m3，使其压实后混凝土比挡圈超厚3～4mm。避免了因喂料不足，管身混凝土欠密实，产生蜂窝和麻面；喂料过多，影响管壁厚度的现象。悬辊成型加料先从挡圈开始，然后从挡圈一端向另一端加料，悬辊机喂料转速控制在500～700r/min，时间为5～10min。喂料完毕后，净辊时间为4～8min，悬辊机速度控制在1000～1100r/min，成型后用抹子在内壁进行抹面，以保证顶管内壁的光洁程度。
4.4蒸养和自然养护措施
（1）顶管在成型后，蒸汽养护前应有一个静停的过程，静停时间取决于水泥类型、升温速度和最高温度等，一般为1～5h。早强水泥由于初凝时间短，静停时间可以短一些，一般为1～2h；温度上升的速度与静停时间相互关联，如果静停时间长，则可用较高的升温速度，一般为20℃/h，最高可达33℃/h，若静停过程只有1h，升温速度不应超11℃/h。混凝土静停时间短，若温度骤变，混凝土内外产生较大的温差，引起较大的温度应力，使混凝土产生开裂；混凝土静停时间长，若升温速度过慢，混凝土表面水分蒸发过快以及混凝土水化热高等因素，会引起混凝土产生塑性收缩龟裂的现象。蒸气养护的恒温温度主要取决于水泥种类，硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥不高于80℃，矿渣硅酸盐水泥不高于95℃。如果高于以上温度，虽然混凝土在很短的时间就可以达到脱模强度，但后期强度损失过大，甚至可能影响混凝土的耐久性。恒温温度过低，为了达到混凝土脱模强度，就必须延恒温时间，模具转次数相应减少。
（2）顶管脱模后，达到自然温度再进行自然养护。在顶管上盖上草帘，以保证顶管的湿度，每天养护不得少于16h，自然养护不少于15d方可出厂。
结束语
大口径混凝土顶管的施工是一门施工管理要求高、设计知识面广、施工作业要求严的综合性施工技术，并已具有较大的社会和经济效益，是保护环境的一种有效的施工方法。随着顶管工程的不断增加，其技术和工艺也将不断的得到改进和完善。
参考文献：
[1]韩选江。大型地下顶管施工技术原理及应用[M].中国建筑工业出版社，2012
[2]徐日庆。顶管施工中注浆减摩作用机理的研究[J].岩土力学，2014（6）
[3]杨运.超浅层曲线顶管施工控制技术：[学位论文].重庆：重庆交通大学，2012
[4]项德明，最新泥水盾构技术[Z].上海：上海隧道工程股份有限公司施工技术研究所，2011
论文作者:于万兵
论文发表刊物:《基层建设》2016年10期
论文发表时间:2016/7/26
标签：混凝土论文; 顶管论文; 钢筋论文; 骨架论文; 管道论文; 强度论文; 开槽论文; 《基层建设》2016年10期论文;