市政道路工程顶管施工技术

浅谈市政道路工程顶管施工技术

[摘要]首先对市政道路顶管施工技术的原理以及优点进行阐述，而后从顶管施工各个方面等细节进行一一分析，供同行工作者参考。[关键词]市政道路工程；顶管施工；技术

中图分类号：tu99文献标识码：a文章编号：1009-914x（2013）21-0133-01

一、顶管施工的相关概述

1.顶管施工的基本原理。顶管施工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，与此同时，把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两坑之间。

2.顶管施工的优点。（1）可以在很深的地下铺设管道；（2）对交通的干扰小，无需隔断交通；（3）可以穿越障碍物；（4）施工噪音和振动都很小；（5）对施工区域周围的影响很小；（6）能够安全地穿越公路、铁路；（7）在城区内施工如果地下水不十分丰富，以及管道埋深较浅的情况下经济性更好。

二、应用条件

（1）拖拉用的管材宜采用高密度聚乙烯平壁管或无缝钢管，管材的强度须满足施工及使用阶段的荷载要求。（2）高密度聚乙烯平壁管的物理性能应符合下列规定：短期弹性模量≥800mpa、抗拉强度标准值≥19mpa、环刚度≥8kn/ m2、断裂伸长率≥150%、管材允许的拖拉应力按12mpa控制。（3）钢管性能应符合下列规定：壁厚

≥5mm、屈服强度≥210mpa、抗拉强度≥415mpa。

三、工作井设计、施工

（1）工作井井底长、宽尺寸可按式（1）、式（2）确定。w=d+（2.4～3.2）式（1）。式中：w———工作井底宽度，m；d———被顶进管外径，m。l=ll+l2+l3+l4+l5，式（2）。式中：l———工作井底长，m；l1———管节顶进后，尾端压在导轨上的最小长度，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1.0～1.5m；l4———千斤顶长度，m；l5———后背墙厚度，m。（2）水泥搅拌桩施工。为保证施工时不塌方和减少地下水的流入，在工作坑外侧设置了水泥搅拌桩止水帷幕。桩径d=0.50m，相互搭接0.15m，水泥掺入量19%，水泥用量70kg/m，水灰比为0.45～0.50，用p.032.5普通硅酸盐水泥。采用“四搅四喷”施工工艺。（3）工作井开挖。采用人工垂直开挖，每开挖1m即护壁1m，井底施打木桩进行加固，及时对井底进行封闭。

四、顶管参数及设备安装

1.顶管工程力学参数确定。顶管推力就是顶管过程中管道受到的阻力，包括工具管切土正压力、管壁摩阻力。（1）工具管切土正压力。f1=s1×k1=πr2×k1=π×0.482×50=36.2t，式中：f1———顶管正阻力，t；s1———顶管正面积，m2；k1———顶管正阻力系数，t/m2。据有关统计资料显示，在软土层，工具管切土正压力一般为20～30t/m2；在硬土层，工具管切土正压力一般为30～

60t/m2。（2）管壁摩擦阻力。f2=s2×k2=πdl×k2=π×0.96×140

×0.9=380t，式中：f2———顶管侧摩擦力，t；s2———顶管侧面积，m2；k2———顶管侧阻力系数，t/m2。（3）顶管总阻力，f=f1+f2≈420t。

2.后背墙。后背墙作为千斤顶的支撑结构。为使后背受力均匀，后背墙上用钢板进行铺垫。后背墙壁面与管道顶进方向要垂直，垂直度允许偏差0.1%h，水平扭转度0.1%l（h、l为高、长）。

3.工作井导轨安装。导轨的作用是引导管节按设计的中心线和坡度顶进，导轨安装时必须安装牢固，满足管节中心高程及坡度的要求。在安装导轨时，要求其允许的偏差为：轴线位置<3mm、顶面高程0mm～+3mm、两轨内距±2mm。

4.千斤顶安装。千斤顶选用zb.50型的高压油泵。（1）千斤顶安装时，应与管道中心的垂线对称，且其合力的作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线上。（2）一般，千斤顶的着力点作用在管节垂直直径的1/4～1/5为宜。

5.顶铁的安装。顶铁是顶进管道时，千斤顶与管道端部之间临时设置的传力构件，其作用是将一组千斤顶的合力，通过顶铁均匀地分布在管端，并起调节千斤顶与管端之间距离的作用。（1）安装顶铁时，顶铁与导轨之间、顶铁与顶铁之间的接触面，要擦拭干净，防止接触不良，相互滑动；顶铁轴线必须与管道中心的垂线对称。（2）顶铁安装结束后，应确保千斤顶轴线、顶铁轴线和管道的轴线相互平行。（3）在安装时，应将缓冲材料联接（胶合板）垫于顶铁与管口之间，以使顶力均匀地分布在管端。

五、管道顶进施工工艺

1.下管就位。（1）下管前，应先检查所用混凝土管的质量，确保其无破损及纵向裂缝，端面要平直、管壁无坑陷及鼓包，管壁应光洁。同时，应检查管口是否完好无损，并将管口清理干净，然后涂抹润滑剂。（2）待起重设备检验合格后即可下管。下管时，第一节管子下到导轨上，测量管子中心及前端和后端的管底高程，确认安装合格后方可顶进。（3）下管时，工作坑内严禁站人。

2.稳管与接口处理。（1）每下一节管，都要检查一下管节的高程和方向是否符合设计和施工规范要求，确保其是否完全贴卧于导轨上。（2）管间接口处理，一般在两管间接口外侧用油麻充填以使管间留出空间，并在管内用内套环和木楔将管节连接起来，以保证顶进过程中管的高程和方向的准确度。（3）管与管接口必须密实、平顺；内套环中心应对正管道接口，填料密实，管缝内不得有泥土，石子、砂浆等杂物。

3.挖土。（1）土质良好时，管顶以上的土能形成土拱，管端可不加管帽，并允许在管前超挖10cm～30cm后再顶管。（2）土质差，容易塌方时，管前超挖量宜小，并随挖随顶。管道下部135°范围内不应超挖，土弧要与管外壁吻合，保持原状土地基。（3）土质好时，管顶超挖量不得大于15mm；在重要建筑物下、顶部地基不允许下沉的地段及土质差时，均不得超挖。

4.出土。（1）当管径大于800mm时，可采用四轮小车运土，待其运至工作坑坑底，再垂直提升到地面运走。（2）当管径大于1500mm