摘要： 目前，以頂管法為代表的非開挖技術由于具有施工成本低、工期短,對周圍的環境影響較小,同時施工的安全性較高等優點在市政工程中應用極為廣泛。論文首先介紹了頂管施工的施工原理及施工工藝，分析了現階段市政工程中管道的頂管施工過程中出現的主要問題，并提出了應對措施，旨在對今后類似工程有一定的參考和借鑒作用。

　　關鍵詞： 市政工程,頂管施工,對策

　　隨著現代化城市的建設和發展的不斷加快，地下空間的建設已經成為城市發展的重點對象，特別是地下管道是城市建設和發展的重要基礎設施，這些設施包括作為城市給水排水、電力燃氣等能源供給、廢物排棄、信息傳遞的物質基礎，因此，做好這些地下工程的施工尤為重要。頂管法是繼盾構施工之后發展起來的一種地下管道施工方法，論文重點對市政工程中管道的頂管施工技術進行簡要的介紹，并對施工過程中的質量控制進行探討。

　　1頂管法施工的相關概述

　　1.1頂管法的基本原理

　　頂管法施工是借助于主頂油缸等頂進設備，將工具管或掘進機從工作井穿越土層進入接收井;將緊隨其后的工作管道依次連接并埋設在這兩個井的管線土層中的敷設地下管線的施工方法。

 

　　1.2頂管施工工藝

　　頂管施工工藝是指從機械設備開始進入場地到頂進全部結束的整個過程。一個比較完整的頂管施工大體包括以下十六大部分：工作坑和接收坑、洞口止水圈、頂管機、主頂裝置、頂鐵、基坑導軌、后座墻、推進用管及接口、輸土裝置、地面起吊設備、測量裝置、注漿系統、中繼站、輔助施工、供電和照明以及通風和換氣。頂管的施工流程可以簡單的概述為：鋪設管道前，首先在管線的一端建造一個工作坑，在坑里的頂進軸線后方，布置一組左右成對的油缸。然后將需鋪設管道的最前端安裝工具管并放在油缸前面的導軌上。油缸頂進時，工具管在最前方，推動前面的管道穿過坑壁上預留的穿墻孔把管道壓入土中，與此同時，將進入工具管的泥土運輸到管外。當油缸達到最大行程后縮回，放入頂鐵，油缸繼續頂進，如此不斷地加入頂鐵，管道一直向前頂進。當坑里導軌上的管道全部進入土中后，再吊入下一節管道，繼續頂進，如此循環施工，直至管道全部頂完。

　　2頂管法施工過程中存在的問題

　　在目前頂管施工中，根據破壞的形式，主要分為四類，即管節端部的破損、管土相互作用造成的管道失穩、管道連接處的破壞和挖掘面的失穩。

　　2.1管節端部的破損

　　對頂管頂進過程中出現管材破損的現象，,根據混凝土頂管的破壞狀態主要分為兩大類：一類是插口或承口全部(或大部分)被壓碎，主要原因是：在頂管頂進過程中，因施工距離的增長，中繼千斤頂應用在頂管施工過程中，管道周圍土體發生位移和砂的沉聚，使得頂管外表面的徑向土壓力和摩擦系數增大，當再恢復頂進的初始階段時，頂管所承受的頂進力將會成倍增大，若頂進力超過管材的承載力時,就會發生頂管管節發生壓碎破壞現象。另一類是插口或承口局部被壓碎，頂環尺寸過小或施工過程造成頂環變形，引起頂環與管端面接觸不均勻或頂環端面不平整會引起頂環與管端面的接觸無法全部貼切。這樣在相同的受力狀態下，管道端面的受力不均勻，有些范圍接觸面大或先接觸，所承受的壓應力也就越大，最終的破壞也就先從這些地方開始，引起管道局部破壞。

　　2.2管道失穩

　　造成管道失穩主要是由于管道施工過程中，前后管節偏離設計軸線。隨著頂進距離的增長，當管道周圍的土體所承受的土壓力超過土的被動土壓力時，管道便發生失穩。管道偏離設計軸線的在施工過程中主要表現為下沉、上浮、偏心和錯口四個方面。具體表現為：當頂管施工中周圍土質不均勻，頂管施工的位置正好處于兩種不同土質的分界處，如果下層土質比較松軟，極易造成頂管機頂進過程中下沉。或者在泥水平衡法施工中，由于排泥泵的效率低、對管內沖洗不干凈，時間長了易使泥水管堵塞，造成頂管機下沉，而頂管機正面的泥水在壓力作用下向后竄，泥水的浮力作用使頂管機上浮;在頂管施工注漿過程中，當局部注漿過量，漿液不能形成環狀泥漿層，在隧道底部形成漿液的積聚，致使管道上浮。

　　2.3管道連接處的破壞

　　管道連接處的破壞主要引起施工中產生漏漿現象和管道的受力不均勻引起應力集中。英國牛津大學的實驗研究結果表明中密實度的纖維板優于粗紙板，粗紙板優于膠合板，厚度大的密封材料優于厚度低的密封材料。密封材料隨著承受循環荷載次數的增加，壓縮性能逐漸降低，與第一次受載的性能完全不同。因此引起封填材料的破壞主要原因為：1)連接處材料剛度不足，在循環應力作用下引起變形，使端口混凝土局部應力集中，導致端口砼破壞;2)管子之間的接觸封填材料太薄，材料不連貫密實。

　　2.4地面沉降

　　由于地質條件的變化對地面的變形的影響，開挖的過程中，導致土體應力松弛使得水平應力減小;另一方面又由于頂進推力和平衡泥漿或氣體壓力使水平應力增加。當這兩方面引起的應力變化能夠維持水平應力基本不變時，施工對領近土體的擾動最小。當掘進機通過時，掘進機外殼與土層間會形成剪切滑動面，剪切滑動面附近的土層內產生剪切應力，剪切應力引起地面變形。推進隨度越快，剪切應力越大，周圍土體位移也越大。覆蓋層太薄是造成地面沉降的主要原因。覆蓋層薄，沉降集中在管頂，沉降的絕對值就大。另外覆土太薄，掘進機的正面土體容易上拱，原狀土被松動，松動后容易塌方，使土體間留有許多空隙，引起地表沉降。

　　3頂管工程施工質量控制

　　3.1施工前的準備

　　1)工作井的選擇要點。工作井的設計主要遵循以下原則：在土質比較軟，而且地下水又比較豐富的條件下，首先應選用沉井施工作為工作井。在土質條件較好，地下水少的條件下，應選用鋼板樁工作井。工作井選址時首先應考慮盡量避開房屋、地下管線、河塘、架空電線等不利于頂管施工作業的場所。以免造成房屋和地下管線損壞、水土嚴重流失、坑的安全性降低及觸電等事故，從而使增加施工成本、延誤工期。其次還要根據頂管施工全線的情況，選取合理的工作井個數，保證在全線范圍內工作井數量為最少。2)在施工準備階段要全面的勘察施工地層的地質條件以及地層的變化情況，確定合理的施工方法;通過監測施工過程中地面的沉降和隆起，控制施工的推進速度;勘察地下水狀況，對可能的不穩定因素采取相應措施。對地面上的荷載嚴格控制，對因荷載引起的挖掘面不穩定實行連續的監測。

　　3.2注漿工藝

　　合理使用觸變泥漿可以保持土體穩定，減少塌方起到減阻和護壁作用。對長距離頂管其是關系到頂管成功與否的一項關鍵技術。漿液通過注漿系統由注漿孔注入周圍土中。應該注意以下幾點：1)膨潤土是觸變泥漿的主要材料，作為頂管施工用的膨潤土應選納基膨潤土，由其拌制成的漿液，觸變以后的流動性和靜止下來的膠凝性、固化性都比鈣基膨潤土拌制的漿液要好，對土層的支承和潤滑效果好。2)頂進時，及時進行跟蹤補漿，確保在掘進機后面及時形成完整的泥漿環套。當管節頂進時，利用掘進機尾部環向均勻布置的壓漿孔，與頂進同步進行跟蹤注漿，以確保當掘進機頂進時所形成的管壁周圍空隙被觸變泥漿全部填充從而形成完整的泥漿環套。注漿量與開挖作業的超、欠挖量有關，原則上控制在同步跟蹤壓漿量為管節外理論空隙體積的8倍左右，補壓漿量一般為管節外理論空隙體積。由于在曲線段的外側存在法向分力的作用，對土體擾動和摩阻力都會增大，所以當掘進機進入曲線段時，應增加對曲線段的注漿量，盡可能形成完整的泥漿套。

　　3.3軸線控制及沉降監控

　　在頂進的過程中一定要嚴格監控管線的偏差，糾偏的幅度也應盡量控制在小范圍內，相鄰兩根管的折角越小越好。同時也可以適當加大木墊板的厚度，來調整偏差。控制頂管頂力的偏心度，頂進中應使頂推合力盡可能與管道的軸線相接近，頂管誤差校正,形成誤差后應緩緩進行,使管子逐漸復位, 不能猛糾硬調,以防產生相反的結果。常采用:超挖、頂木、千斤頂糾偏法(根據實際需要具體選用)。為監測攪拌樁加固基礎施工時對周圍土體的擾動造成危房的沉降，頂管工作井、接收井及頂管頂進過程中對危房造成的影響。整個頂管施工過程中每天進行3次監測。設置報警值為當三個及以上點累計沉降大于20mm小于30mm或者日沉降速率大于5mm/d小于8mm/d時為黃色報警，提示控制施工速度，采取措施加強維護體系的可靠度，當三個及以上點累計沉降大于30mm或者日沉降速率大于8mm/d時為紅色報警，要求停止施工，確定維護結構是否被破壞、居民房基礎處地下水位是否發生較大變化，并加強對沉降控制點的監控，確定沉降是否收斂，通知甲方、設計及監理進行施工方案再確認，待沉降收斂后，經甲方及監理同意開工后再施工。

　　3.4其他質量控制措施

　　1)管道破損的防治措施。根據上述插口或承口整圈(或大部分)被壓碎的原因分析，可采取在施工中盡量減少頂管機的停機的時間,無特殊原因要采取連續施工的方法。若不能連續施工，可以采用“短間隔短距離”的頂進方法,即每停機一段時間(如 3～6 小時)就開機頂進一小段(如 0.5～1m)，同時可以加強注漿措施減少管外壁的摩擦阻力，盡量減少頂進力。當遇到前方障礙物時，則要停止頂進，采取措施(如開挖)排除障礙后再繼續頂進;若是遇到堅硬土層或強度較低的無鋼筋水泥樁，則要控制好頂進力，在保證頂進壓力不超過管材允許壓力的前提下慢慢頂進穿越。2)管道連接處破壞的防治措施。在施工中可以選擇性能較好的材料適當改變封填材料的性質，來增大頂管一次的施工距離。同時循環荷載的次數與中繼站和工作井之間的距離有關。因此可以通過確定中繼站的數量，工作井的距離來控制封填材料的安全性能。

　　4結語

　　總之，分析頂管施工過程中的各種存在問題，結合施工特點，重點探討了施工中應該注意的問題，希望能夠對實際工程提供借鑒。

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