谈顶管技术在城市集中供热工程中的应用

王继平

(山西省第三建筑工程公司，山西长治 046000)

0 引言

在地下管线错综复杂、城市道路负荷不断加大的城市中心进行大规模的集中供热工程建设，传统的开挖沟槽埋管施工技术只会让本来就拥堵的城市变得更加拥堵，同时给市民工作和生活带来诸多不便，这个矛盾的凸显已经成为了一个迫在眉睫的问题，顶管技术就是解决此类问题的一个有效手段。

1 工程概况

解放西路顶管工程:热电联供集中供热管道工程穿越解放西路，采用顶管法施工。根据设计文件，顶入套管规格为54 m两根1 520 mm×14 mm的螺旋焊缝钢套管，套管净间距0.8 m，顶管工作井9 m×6 m，接收井4 m×4 m。

2 顶管施工技术

当地下管道的铺设通过顶管施工方法在交通、建筑、经济和环境等方面带来良好效益时，就应该优先选用这种非开挖施工方法，它是一种不需要开挖地表或以最小的地表开挖量进行各种地下管道铺设的施工技术。

3 顶管程序

人工顶管工艺是顶进管前安装工具管，人工掘进的顶进施工工艺。顶进过程中采用触变泥浆处理，顶完后注浆回填加固。为保证工程的安全和可靠，每个顶管段的顶管工作要连续不断地进行。一般顶管程序如图1所示。

图1 人工顶管程序

4 顶管技术的应用

4.1 技术准备

1)施工组织设计的编写;2)施工进度计划的编制;3)管理组织机构的设置。

4.2 顶管始发

1)全部设备经过检查并经过试运转。主要包括液压、电器、压浆、气压、水压、照明、通讯、通风等操作系统是否正常工作，各种电表、压力表、换向阀、传感器、流量计等是否能正确显示其处于正常工作状态，然后进行联动调试，确认没有故障后，方可准备顶管始发。

2)检查顶铁是否是中心受压，受力是否均匀。顶铁之间、顶铁与后背之间是否垫实。

3)检查工作范围内的降水效果是否达到要求，测量监控是否到位。

4.3 作业坑的布置

1)工作坑的选址应尽量避开房屋、地下管线、池塘、架空电线等不利于顶管施工的场所。在一些特殊条件下，如离房屋很近，则应采用特殊方法施工工作坑。

2)对工作坑地点的选择、施工方法、施工进度以及设备布置等都应作详细的说明，必要时要配有附图;对工作坑的受力情况应进行详细的计算，是否可行与安全，是否需要采取特殊措施。本工程工作坑平面尺寸为9 m×6 m。

工作坑的基础应平整、夯实。当在地下水位以上且土质较好时，工作坑内一般采用方木基础;当在地下水位以下时，应浇筑混凝土基础。为防止工作坑地基沉降，导致管子顶进位置误差过大，应在坑底修筑基础或加固地基。含水弱土层通常采用混凝土基础，基础尺寸根据地基承载力、施工荷载、操作要求而定，基础宽不小于管外径，长度至少为1.2倍～1.3倍单节管长。基础一般厚度为15 cm～25 cm的C10混凝土，卵石垫层厚约10 cm。为了安放导轨，应在混凝土基础内预埋方木轨枕。在粉砂地基并有少量地下水时，为了防止扰动地基，可铺设厚为10 cm～20 cm的卵石或级配砂石，在其上安装轨枕，铺设导轨。

4.4 后背墙与后背的布置

后背墙与后背:后背墙与后背是千斤顶的支撑结构，后背的作用是减少对后背墙单位面积的压力。以装配式后背墙采用较多，装配式后背墙是指工作坑开挖以后，采用方木、工字钢、槽钢、钢板等型钢或其他材料加工的构件，在现场组装的后背墙。后背墙的许可顶力值一般应不小于1.5倍的最大阻力。采用原土后背墙时，应保证有足够的高度、宽度和长度，长度通常应保证不少于7 m，使其具有可靠的稳定性。其许可顶力值可由土压力公式计算决定。

后背墙的底端应在工作坑底以下，不宜小于50 cm，这样在增加施工工作量不大的条件下，利用后背墙的抗力与其高度的平方成正比的规律，以充分发挥其抗力。

后背土壁应铲修平整，保持壁面与顶进方向垂直。该工程1 520 mm×14 mm的螺旋焊缝钢管顶管，后背应支设为:靠墙面横排8根25 cm×25 cm×400 cm方木，立放5根25 cm×25 cm×220 cm方立木，立木前再置3 cm×160 cm×200 cm钢板一块。后背墙要有充分的强度和足够的刚度。

内在质量决定了纺织产品是否具有良好的使用质量，是一个产品能否让消费者在使用过程中拥有稳定使用性能的重要指征。同时，内在质量也决定了纺织产品的使用周期，确保消费者可以在一定时间内正常使用该产品。对于纺织品，内在质量一般来说涉及4个方面：纤维含量，安全性能、色牢度以及物理性能。表6对FZ/T 73044《针织配饰品》和FZ/T 82006-2018《机织配饰品》的内在质量进行对比。

4.5 主顶设备

主顶设备主要由千斤顶、千斤顶架、顶铁等装置组成。千斤顶要固定在千斤顶支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点应在管道中心的垂直线上;千斤顶的油路必须并联，每台千斤顶要有进油、退油的控制系统;千斤顶活塞退回时，油压不得过大，速度不得过快。安装后的顶铁轴线应与管道轴线平行、对称，顶铁与导轨之间的接触面不得有泥土、油污;更换顶铁时，应先使用长度大的顶铁;顶铁拼装后应锁定。

4.6 顶管作业

1)解放西路地下水位高，顶进时宜采用“先挖后顶，随挖随顶”的施工顺序，顶管作业不应中断，当必须暂时停止顶进时，也要尽量缩短停歇时间，以免加大增加的土压力。在顶进过程中要有严格的放样复核制度，并做好原始记录;必须避免后背墙在顶进时移位和变形，要定时复测并及时调整;在初始推进阶段，方向主要是主顶千斤顶控制，一方面要减慢主顶推进速度，另一方面要不断调整机头。

2)套管施工。启动千斤顶，将套管顶进，千斤顶行程终了，复位千斤顶，加塞垫块后复顶。本工程地下水位较高，为保证顶管施工质量，可采用套管与基础同时顶进的施工方法，在工作坑内铺设枕木和钢轨，在钢轨上支设基础模板，基础侧向模板要包上一部分套管。在底部模板上铺两层油毡，两层油毡之间要均匀地涂以润滑黄油。于油毡上绑扎基础钢筋，浇筑混凝土作业，且应将顶管首端顶进工作帽与基础混凝土浇筑在一起。基础经养护后，使套管与工作帽相接，固定套管，绑扎套管两侧纵向钢筋，再浇筑套管两侧混凝土，并进行养护。待基础部分混凝土达到强度后，即可于套管内挖土，将套管与基础一并顶入土层。

3)土方运输。根据出土量、运输距离和现场堆土条件，可用人力车、机动翻斗车或自卸汽车将弃土运送至堆土场，然后再用垂直吊机或铲车堆高，做到文明施工。堆土场应具有良好的排水和通行条件。为减少扬尘，施工场地应按规定作硬化处理，沿线安排洒水车，洒水降尘，并设专人清扫。施工过程中做到“活完、料净、脚下清”。

4)注浆减阻。长距离顶管施工中，为了减小顶进阻力而必须注入润滑浆，从而降低了顶进时的摩阻力，注入的润滑浆应均匀地覆盖于整个管道表面。注浆压力和注入的浆液量应该随时进行监控，以避免对管道和邻近的建筑物造成破坏，它是顶管施工中不可忽视的一个重要环节。

4.7 顶管的质量要求

1)顶管作业时，每顶进1 m都要进行一次顶进，发现偏移及时纠正，方向纠偏每次不能超过5′～20′。

2)水平偏差不应大于套管长度的2%。

3)管道接头密封良好，必要时按要求进行管道密封检验。

4.8 顶管质量的检查与校正

4.8.1 顶管施工产生偏差的原因

1)工作坑内导轨偏差;2)顶管段土层类型变化引起土层承载力变化，地层正面阻力不均匀;3)顶管段地下水状况变化;4)顶管推进速度过快或过慢的影响;5)顶管施工方法不妥，或遇软土或流砂，使顶管施工产生偏差;6)顶管在施工过程中遇到大石块、桩基础或者其他障碍物时，造成偏差;7)顶管长度过长，产生偏差的可能性增加;8)后背墙严禁变形;9)顶铁或者顶环发生扭曲变形现象等等。

4.8.2 顶管质量的控制

在顶管施工中，特别是在施工热力管道等重力管道时，对施工精度要求特别高。所以，既要保证所铺设的管道必须符合管道的既定功能要求，又要保证所产生的偏差不能损坏到其他的建筑和设备。在安装测量装置时，所用的测量仪器应和工作坑的坑底和坑壁分开，避免这些位置在施工中由于顶进力的施加产生位移，从而和起始位置不一致，则很容易产生误差。

顶管允许偏差与检验方法如表1所示。

表1 顶管允许偏差与检验方法

4.8.3 顶管纠偏应遵循的原则

1)应在顶进中纠偏;

2)应采用小角度逐渐纠偏;

3)纠正顶管掘进机旋转时，宜采用挖土方法进行调整或采用改变切削刀盘的转动方向;

4)顶管穿越道路，还必须遵循道路有关技术安全规定。

4.9 工程竣工

工程竣工后，要编写竣工报告，完成资料的归档和移交，并恢复路面。

5 结语

顶管技术在市政工程中，特别是城市集中供热的大管径管道工程中显得尤为重要，我们既要做到技术先进，经济合理，又要确保施工质量，使顶管施工规范化，顶管技术更上一个新台阶。

［1］ 邓雅婷.地下建筑与工程专业揭密及院校介绍［J］.高校招生，2010(1):67-68.

［2］ 张振宇.盾构法施工技术在我国的应用与发展［J］.武汉工程职业技术学院学报，2005(4):43-44.

［3］ 马福海.发展中的中国非开挖事业［J］.非开挖技术，2006(3):56-57.