庄皓宏 广东省源天工程有限公司 广东省广州市 511340
摘要：市政给排水施工密切影响着居民的生活，因此必须要重视它的发展。其中顶管技术在施工中发挥着重要作用，可以帮助施工顺利进行，提高施工工作效率。
关键词：顶管技术；市政给排水；施工；
前言：
顶管施工技术无需开挖路面、交通不被断行、管道埋深范围大、对周边环境影响小等独特优点，在一定程度上解决了管道埋设施工中对道路交通的堵塞和城市建筑物的破坏等难题，在稳定土层和环境保护方面凸显优势。对交通繁忙、人口密集、地面建筑物众多、地下管线复杂的城市创造一个洁净、舒适的环境是非常重要的，市政工程建设中有着非常广泛的应用前景。
1 顶管技术
一般情况下，顶管施工管道埋深平均深度在9米左右，主要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涂层一直推到接收坑，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、挤压顶管等四大类，工作中根据管径、土层状况、管线长度、技术经济性来选定。
顶管施工一般分为以下几个方面：
（1）人工机械顶管 — 开放式顶进。成本低，对土质要求相对高。
（2）泥水平衡顶管 — 成本高。速度快，对土质要求不高。
（3）土压平衡顶管 — 先进、方便高效，管理要求高，施工作业严格。
（4）气压平衡顶管 — 用压缩气体来保持挖掘面的稳定。
以上顶管施工方法，常用的是人工机械和泥水平衡顶管；而土压平衡顶管施工工法越来越受到业内人士和技术人员的欢迎。
2 顶管管道整体受力情况
在市政给排水管道施工中，要考虑管道的土压力情况，要根据具体的情况分析管道施工方案，保证各方面的施工要求。土压力受到很多因素的影响，例如管道的材质、工作环境、施工操作等。下面介绍三个不同国家规范的土压力的具体情况。（如图1所示）
3 顶管技术的施工工艺
(1)顶管施工顺序为：工作井施工及砼管准备→顶进设备安装→吊装砼管到轨道上→安装接口、管线→安放顶铁→注浆→开启油泵顶进→处泥→管道贯通→砌检查井→回填密实→闭水试验。
(2)顶管施工工艺流程图：
(3)管道顶进应连续作业。管道顶进过程中，遇下列情况时，应暂停顶进，并应及时处理，以保证顶管施工质量：
a、工具管前方遇到障碍；
b、后背墙变形严重；
c、顶铁发生扭曲现象；
e、管位偏差过大且校正无效；
f、顶力超过管端的允许顶力；
g、油泵、油路发生异常现象；
h、接缝中漏泥浆。
4 顶管工作井设计及设备安装
4．1确定工作井尺寸
工作井应有足够的空间和工作面，保证下管、安装顶进设备和操作间距，井底长、宽尺寸可按如下公式计算：
井底长度：L=L1+L2+L3+L4+L5。
式中：
L—工作井底长， m；
L1—管子顶进管尾端留置长度，混凝土管一般留0•3m；
L2—每节管长度，m；
L3—出土工作间隙，一般为1•0 m~1•5 m；
L4——千斤顶长度， m；
L5—靠背厚度， m。
坑底宽度：W=D+ (2•4~3•2)，
式中：
W—工作坑底宽度, m，
D—顶进管子外径, m。
4.2工作井设备安装
工作井设备安装包括：导轨的安装、后座垫铁的安装、油缸支架及油缸的安装、穿墙止水设备的安装、激光导航系统安装和泥浆循环系统安装。地面设备安装工作井地面设备安装包括：监测设备安装、主控制室及主顶装置安装、泥浆棚搭设及泥浆系统设备安装。安装千斤顶时，应保证千斤顶的顶力位置和顶进抗力位置在同一轴线上，并确保四个千斤顶用力均衡，避免产生顶进力偶。同时工作井的起重采用龙门吊。
4.3顶管设计
顶力是顶管工作中的重要因素，在实施顶管作业之前，必须要对选择的顶管顶力做一个预算。后背主顶千斤的顶力要克服各种阻力方能前进，预先需要计算的顶力主要包括工具管迎面阻力和管道摩阻力两部分组成。
4.3.1顶管选择
顶进管一般选用钢筋砼管，如没有腐蚀要求可选用钢管。顶进管的直径选择是首先根据工程需要、工程性质确定内径，根据顶进管所受荷载确定砼管的壁厚及配筋，进而确定外径。顶进管的长度对顶管过程的经济性和可控性有很大的影响。在直线推顶的情况下使用长管可以减少装管的次数，达到良好的效果，但随着管长度的增长，容易偏离原定顶进的路线，比使用短管恢复正确路线更加困难。同时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，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，因此很短的管利用直线上推顶也较困难。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。
4.3.2顶管迎面阻力计算
对于采用土压平衡和泥水平衡的顶管，通常迎面土压力都控制在主动土压力和被动土压力之间，一般泥水平衡泥仓压力和土压平衡掘进机土压力应为前静止土压力的1.0一1，1倍。因此迎面阻力的预算可以近似采用管中心所受的静止土压力，即：
PF=r(H+Dl/2)K0лDl2/4
式中：
K0—静止土压力系数，与土性质有关，粘性土中，K0的取值范围为0.33～O.7；也可按K0=1-sinφ计算。
r—土体重度，kN/m3；
D1—工具管的半径，m；
H—顶管覆土厚度，m。
C、管外壁摩阻力计算
管外壁摩阻力的预算可以根据GB50268-97《给排水管道工程施工及验收规范》中第6.4.8条规定，顶管的管外壁摩阻力可按下式计算：
F=frD1[2H+(2H+D1)tan2(450-φ/2)+w/rD1]L
式中：
F—计算的管外壁摩阻力，kN；
r—管道处土层的重度，kN/m3；
D1—管道外径，m；
H—顶管覆土厚度，m；
φ—管道处土层内摩擦角，(0)；
w—管道单位长度的自重，kN/m
L—管道的计算顶进长度，m；
f—顶进时，管道表面与其周围土层之间的摩擦系数。
5 顶管施工注意事项
（1）在对地基浇筑的过程中不可以出现长时间的停浇情况，需要采取连续性的浇筑，这样才可以保证施工质量不会存在问题，还有浇筑速度不可以过快，要采用合适的速度。
（2）挖土的时候需要查看地形和地质情况，挖开土层的时候要立即进行顶管，后面的工作也要随即完成，还要严格控制注浆情况，压力不合适或者注浆量达不到标准都会影响顶管工作。
（3）要严格控顶管施工速度，特别是顶进的速度，加强对施工的控制和管理。
（4）完成顶进时，需要注意是否有土层水土流失情况。
6 结语
由于顶管技术占有独特的优势，它被广泛应用在建筑施工中。顶管技术应用在市政给排水施工中，可以减少施工对周围环境的影响，也可以有效控制施工成本。以后这项技术会发挥更大的作用，给人们的生活带来更大的便利。
参考文献：
[1]孙广禄.浅谈顶管技术在市政给排水施工中的应用[ J] .建筑遗产 ,2013,(14):450.
[2]韩君.顶管技术在给排水施工中的有效应用[ J] .中国建筑金属结构,2013,(10):162.
[3]封文苍,胡中心.顶管技术在市政给排水施工中的应用[ J] .建筑工程技术与设计,2014,(12):490.
论文作者:庄皓宏
论文发表刊物:《基层建设》2015年14期
论文发表时间:2015/10/10
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