供水工程顶管施工设计初探

发表时间：2019-12-17T14:56:22.130Z 来源：《基层建设》2019年第26期 作者： 乔亚军

[导读] 摘要：随着我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，我国的城市建设在不断的加强，市政供水工程中使用顶管技术将工作面转入地下，可有效避免影响交通和周边居民生活。

中国水利水电第四工程局有限公司勘测设计研究院 青海省西宁市 810007

摘要：随着我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，我国的城市建设在不断的加强，市政供水工程中使用顶管技术将工作面转入地下，可有效避免影响交通和周边居民生活。文章通过实例介绍城市供水工程顶管施工设计。 关键词：供水工程；顶管施工；设计方案 引言

顶管机作为现代市政工程施工的重要机种，在我国不断推进城市进程的背景下，特别是广州等大型城市，由于交通繁忙，路面开挖时间短，地下设施复杂，顶管机在中大型城市的运用越来越广泛。顶管施工能不阻断交通，不开挖道路，可以避免开挖施工对居民生活和交通的影响，同时具有无污染，无噪音的优点。结合本工程采用顶管机的成功例子，初步研究顶管机施工在大城市穿越敏感地带的应用。 1顶管技术的组成

1）顶管机械设备顶管机械设备包括主顶千斤顶与顶管机头，机头主要分为敞开式顶管工具管和封闭式顶管掘进机两大类型。敞开式顶管工具管有手掘式、挤压式、网格（水冲）式等；封闭式顶管掘进机有泥水平衡、土压平衡、加泥式土压平衡、斗铲式和多刀盘等。2）顶管工作坑顶管工作坑分为顶管坑与接收坑。顶管坑为供顶管机头及千斤顶安装和出坑用的主顶设备工作坑；接收坑为供顶管机头出坑和拆卸的接收工作坑。

2供水工程顶管施工设计 2.1顶管施工的主要流程

在管节顶进的过程中，顶进的阻力主要来自于正面阻力和周边阻力，为了尽可能地减少顶进的正面阻力，需对管壁外减阻。在施工时可以在管节周围注入泥浆，通过压浆系统在机头的前三节管形成10mm厚的泥膜，将管节与土之间的干摩擦转换为湿摩擦，从而使管节与土体隔离，减少摩擦。在实际施工过程中，要严格按照“先压浆后顶管、边压浆边顶进”的原则，对整个泥浆套的润滑性进行控制。由于机头自身可纠偏，为了确保顶管施工严格按照设计的要求顶进，必须加强对工具管高程方向的测量，通过勤检测、勤纠偏来确保顶进管的方向与设计线路相一致，如果出现了偏移的情况，必须立即调整机头方向。机头纠偏必须贯穿于整个顶管施工的始终，尽可能在偏移发生之前及时地进行纠偏处理。 2.2管道顶进施工

1）顶进施工与测量控制应同步进行，以达到控制接管走向和坡度的目的。第一节管道顶进施工时，应在推进1.5～1.8m时停止施工，并安装第二节管道。两段混凝土管应采用柔性对接的方式，在承插接口添加具有一定弹性的衬垫材料，并做好相应的密封处理措施。2）管道开挖控制以底部13.5°四周方向进行控制，特殊情况开挖也不应超过此范围的10mm。由于管道地质段部分属于湿陷性黄土，管道掘进尺度应保持在一合理的范围内（工程开挖进尺为30～50m），降低管道开挖与支护的难度，保障后期管道顶进施工的安全与质量。3）管道顶进中要对顶力大小与顶进速度进行严格控制，管道正式顶进施工之前可在管道外壁涂抹润滑剂（如石蜡），降低顶进过程的摩擦阻力；与此同时，结合顶力大小情况在管内注入触变泥浆，也可达到降低阻力的目的。一般情况下，初始阶段顶进速度较慢，控制在20～50mm/min为宜；正常顶进过程可适当增加顶进速度，控制在50～150mm/min。如遇到增面障碍物，则应缓慢进行推进，顶进速度不应超过10mm/min。4）管道顶进施工结束后，应对工作井和接收井两端混凝土管下基础结构进行加固与处理，避免出现管端下沉的情况，进而造成已安装管道轴线出现变形。顶进施工阶段还需要做好通风、照明等辅助性工作内容，保证顶进施工的顺利进行。 2.3顶进过程的测量纠偏

纠偏是影响顶管成功与否的重要因素，本工程在工具管开始顶进5～10m的范围内，本工程允许偏差为：轴线位置3mm，高程3mm，超过允许偏差时就要进行纠偏。纠偏的原则是先纠高潮，后纠轴线。纠偏时应缓慢，纠偏油缸的伸出量每次不超过2cm。在纠偏的过程中实时观察监视器上的光点，如光点移动速度放缓，可以停止纠偏。 2.4顶管工作坑的基坑支护

顶管坑和接收坑是顶管工程中两个重要的施工作业坑，作为实施钢管顶进的顶管坑和接收顶管机头及钢管的接收坑，其大小应根据具体的顶管机具及不同的施工方法来确定。基坑的深度应根据具体的顶管埋深进行确定，一般为顶管管底标高下0.5～1.0m，以保证顶管过程中的钢管电焊焊接、焊缝验收及施工机具的运行。顶管坑和接收坑的基坑支护一般采用钢板桩式支护，也可采用工法井支护，内设钢支撑及钢围檩，以形成稳定的结构体系。基坑在井点降水后进行开挖。如果顶管坑与接收坑受周围环境和附近建筑物等条件限制，不允许井点降水或对地面沉降变形有控制要求时，应对基坑周围地基进行加固处理。可采用隔水性较好的拉森板桩，板桩内外压密注浆以止水；同时根据基坑外地层流动、液化及基坑的深度可考虑采用水泥搅拌桩，以起到防水帷幕的作用。基坑的坑内开挖及降水，应在地基加固和防水帷幕达到要求后方可进行。基坑钢板桩式支护在设计时要求按承载能力极限状态进行以下几项验算：（1）基坑开挖后坑内地基土的抗隆起稳定性。（2）板式围护墙结构绕最下道内支撑点的抗隆起稳定性。（3）板式围护墙结构绕最下道内支撑点的抗倾覆稳定性。（4）基坑开挖后地基土的抗渗流或（抗管涌）稳定性。对于基坑周边环境安全等级为1级及对支护结构变形有限定的2级建筑基坑侧壁，应验算基坑周边环境及支护结构的变形，同时还要加强监测。 2.5顶管施工设计及前期勘察工作

在顶管施工设计及前期勘察的过程中，需对顶管施工通过区域进行分析，明确工作坑和接收井的位置。分析顶管施工过程中可能对周边环境产生的影响，制订顶管施工的具体要求，保证工程勘察与地质勘查相一致。在地质勘查的过程中，要对顶管施工区域各土层的分布状况及物理学性质进行分析，判断可能存在的地下水及深基坑承压水突涌的可能性。在前期工程勘探的过程中，需查清顶管施工范围内的管线的实际分布情况，同时结合地质勘查与物理勘探的关系，明确顶管埋深，并保证管顶覆盖的土层厚度超过顶管直径的1.5倍，平行顶管施工的水平距离超出顶管直径的两倍，垂直交叉顶管施工距顶管的距离应在0.5倍顶管直径以上。 2.6顶管出洞速度

顶管机机头在出洞时要先后经过止水圈、墙体及止水旋喷桩，由于旋喷桩及墙体的硬度较大，如果顶管机在出洞时，瞬间速度过快，将使泥水仓产生巨大的压力，当其压力大于止水圈胶片的抗破坏能力时，会使胶片外翻进而漏水。出洞速度要使泥水仓压力小于胶片的抗破坏能力，确保出洞不漏水。如出现险情要根据已经制定好的应急预案进行及时的处理。 结语

随着城市建设的不断发展，对城市给排水系统的要求也在不断提高。在交通繁忙及建筑密集区，为减少对周边环境产生的破坏和影响，可以采用顶管施工技术，其不仅能够提高给排水工程施工的整体效率，而且也能够降低成本，保证城市建设的质量和水平，促进城市基础设施建设更加完善。 参考文献：

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