二级建造师《市政实务》：城市给水排水管道顶管施工法

‌顶管法施工常用于给水排水管道敷设，是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度逐节(逐根)顶入土中，并将土方运走。其原理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。顶管施工法分为人工顶管和机械顶管，机械顶管设备常用的有泥水平衡顶管和土压平衡顶管。

1)顶管施工主要技术

1)顶管施工工艺流程

在进行顶管施工前，需要进行一系列的前期准备工作，包括测量、施工场地平整、便道搭设、围挡等。

(2)工作井、接收井施工

工作井、接收井常用的施工方法有：明挖法、倒挂井壁法、沉井法等。

沉井的组成部分包括井筒、刃脚、隔墙、梁、底板，沉井法结构示意如图所示。

(1)基坑准备

按施工方案要求，进行施工平面布置，设定沉井中心桩，轴线控制桩，基坑开挖深度及边坡。

沉井施工影响附近建(构)筑物、管线或河岸设施时，应采取控制措施，并应进行沉降和位移监测。

地下水位应控制在沉井基坑以下0.5m，基坑内的水应及时排除;采用沉井筑岛法制作时，岛面标高应比施工期最高水位高出0.5m以上。

基坑开挖应分层有序进行，保持平整和疏干状态。

(2)地基与垫层施工

制作沉井的地基应具有足够的承载力，地基承载力不能满足沉井制作阶段的荷载时，除按设计进行地基加固外，刃脚的垫层采用砂垫层上铺垫木或素混凝土方式，且应满足要求。

沉井刃脚采用砖模时，其底模和斜面部分可采用砂浆、砖砌筑;每隔适当距离砌成垂直缝。砖模表面可采用水泥砂浆抹面，并应涂一层隔离剂。

(3)沉井预制

结构的钢筋、模板、混凝土工程施工应符合设计要求;混凝土应对称、均匀、水平连续分层浇筑，并应防止沉井偏斜。分节制作沉井：设计无要求时，混凝土强度应达到设计强度等级75%后，方可拆除模板或浇筑后节混凝土。

(4)下沉施工分为：排水下沉和不排水下沉。

(5)沉井封底分为：干封底和水下封底。

2)顶管施工技术

(1)顶进设备安装

根据已知的控制点准确无误地测放进出洞口的标高和顶管轴线，并依此测放设备和安装位置。导轨、千斤顶支架、后背墙等设备必须安放准确牢固，以保证顶管的顺利进行。在保证所有设备机械运行无故障后，才可开门进洞。

(2)顶管进、出工作井时根据工程地质和水文地质条件、埋设深度、周围环境和顶进方法，选择技术经济合理的技术措施，并符合下列要求：

应保证顶管进、出工作井和顶进过程中洞圈周围的土体稳定。应考虑顶管机的切削能力。洞口周围土体含地下水时，若条件允许可采取降水措施，或采取注浆等措施加固土体以封堵地下水;在拆除封门时，顶管机外壁与工作井洞圈之间应设置洞口止水装置，防止顶进施工时泥水渗入工作井。

工作井洞口封门拆除应符合下列要求：

钢板桩工作井，可拔起或切割钢板桩露出洞口，并采取措施防止洞口上方的钢板桩下落。工作井的围护结构为沉井工作井时，应先拆除洞圈内侧的临时封门，再拆除井壁外侧的封板或其他封填物。在不稳定土层中顶管时，封门拆除后应将顶管机立即顶入土层。

拆除封门后，顶管机应连续顶进，直至洞口及止水装置发挥作用为止。

(3)管道顶进：

①应根据土质条件、周围环境控制要求、顶进方法、各项顶进参数和监控数据、顶管机工作性能等，确定顶进、开挖、出土的作业顺序和调整顶进参数。

②掘进过程中应严格量测监控，实施信息化施工，确保开挖掘进工作面的土体稳定和土(泥水)压力平衡;并控制顶进速度、挖土和出土量，减少土体扰动和地层变形。

③管道顶进过程中，应遵循“勤测量、勤纠偏、微纠偏”的原则，控制顶管机前进方向和姿态，并应根据测量结果分析偏差产生的原因和发展趋势，确定纠偏的措施。

④开始顶进阶段，应严格控制顶进的速度和方向。

⑤在软土层中顶进混凝土管时，为防止管节飘移，宜将前3～5节管体与顶管机连成一体;顶进钢管时，为增强顶管机的纠偏能力，宜采用多铰接式顶管机或在顶管机尾部增设活络节。

⑥钢筋混凝土管、玻璃钢管应保证接口橡胶圈正确就位、管端衬垫安装到位;钢管接口焊接完成后，应进行防腐层补口施工，焊接及防腐层检验合格后方可顶进。

⑦应严格控制管道线形，对于柔性接口管道，其相邻管间转角不得大于该管材的允许转角。

⑧在管道顶进时，为了减小管道外壁的摩阻力，必须在管道外围压注触变泥浆。

⑨顶管施工中，由顶管允许推顶力，顶管总阻力以及顶进安全系数来确定中继站的位置。钢管顶管的中继间闭合焊接完成后，应对焊接部位进行100%的无损检测。

(4)施工的测量符合下列要求：

①施工过程中应对管道水平轴线和高程、顶管机姿态等进行测量，并及时对测量控制基准点进行复核;发生偏差时应及时纠正。

②顶进施工测量前应对井内的测量控制基准点进行复核;发生工作井位移、沉降、变形时应及时对基准点进行复核。

③管道水平轴线和高程测量符合下列要求：

出顶进工作井进入土层，每顶进300mm，测量不应少于一次;正常顶进时，每顶进1000mm， 测量不应少于一次。

进入接收工作井前30m应增加测量，每顶进300mm， 测量不应少于一次。

全段顶完后，应在每个管节接口处测量其水平轴线和高程;有错口时，应测出相对高差。

纠偏量较大或频繁纠偏时应增加测量次数。

测量记录应完整、清晰。

④距离较长的顶管，宜采用计算机辅助的导线法(自动测量导向系统)进行测量;在管道内增设中间测站进行常规人工测量时，宜采用少设测站的长导线法，每次测量均应对中间测站进行复核。

(5)顶管纠偏符合下列要求：

顶管过程中应绘制顶管机水平与高程轨迹图、顶力变化曲线图、管节编号图，随时掌握顶进方向和趋势。

在顶进中及时纠偏。采用小角度纠偏方式。纠偏时开挖面土体应保持稳定;采用挖土纠偏方式，超挖量应符合地层变形控制和施工设计要求。

刀盘式顶管机应有纠正顶管机旋转措施。

(6)顶进应连续作业，顶进过程中遇特殊情况时，应暂停顶进，及时处理。

(7)顶管结束后进行触变泥浆置换时，应采取下列措施：

采用水泥砂浆、粉煤灰水泥砂浆等易于固结或稳定性较好的浆液置换泥浆填充管外侧超挖、塌落等原因造成的空隙。拆除注浆管路后，将管道上的注浆孔封闭严密。将全部注浆设备清洗干净。