探讨管径顶管受阻非开挖提取机头施工技术

陈钰林 郑登登

（1.福州市城市排水有限公司，福建 福州 350000；2.福建江夏学院，福建 福州 350108）

1 工程特点

1）避免在受阻机头处进行路面破除，基坑开挖、沉井施工、土方外运等；2）无需增加大型施工机械、无需增加工作面；3）周边环境施工影响小、夜间施工不受影响；4）自制工具管能够自由调节掘进方向，确保套取机头的可靠性；5）机头提取工期较传统方式大幅缩短、成本大幅降低。

2 适用范围

本技术适用于可塑性粉质粘土顶管受阻，且处于闹市区或严禁开挖提取施工情况；埋设深度较深且不具备开挖提取施工条件同时遇到非危险性（天然气管道、光缆电缆等）障碍物的情况；顶管过程中管材达到受力极限出现裂缝、破损不适合继续顶进情况；顶管设备故障或其他原因造成无法继续顶进情况；适用管径不大于DN1000的钢筋混凝土管在可塑性粉质黏土中顶管受阻情况。

3 工艺原理

小管径顶管受阻非开挖提取机头施工技术是利用大管径混凝土管配合自制工具管从闷板不同方向孔洞取土，调节人工掘进方向准确套取机头，待大小管径混凝土管搭接0.5m处停止顶进，分离提取顶管机头，封堵两管缝隙。本技术中工具管外壳最终报废不作处理。小管径顶管受阻非开挖提取机头施工工艺见示意图1（1接收井2工作井3DN1200顶管4人工掘进5DN1000顶管6泥水平衡7套接工具管8DN1000机头9管缝封堵）。

图1 小管径顶管受阻非开挖提取机头施工工艺示意图

4 工程操作要点

4.1 施工准备

1）首先调查机头受阻原因，确定受阻机头位置，根据调查情况分析，制定针对性问题处理施工方案，并对参与该项施工的所有施工人员，进行专项方案的施工技术交底与安全交底，明确各岗位职责，施工过程中的危险因素、施工程序、工艺流程与控制要求以及施工需要注意的事项。

2）根据地勘报告与机头所处位置及受阻机头外径尺寸制作满足方案需求的工具管。针对现场情况编制施工方案、安全预防及应急方案、障碍物处理应急预案等，并经监理工程师批准后实施。

4.2 固定受阻机头

1）方案确定后，拆除工作井中顶管设备并安装于接收井，拆除连接机头进出泥浆管，并根据需要对管线注浆孔及机头漏浆处进行封堵。

2）清理受阻管道内泥浆并按规范要求处理该段管线，固定机头与尾部管线，预防因漏浆、机头周围土方扰动等原因使机头标高变动或产生机头脱节等现象从而导致无法套取机头严重后果。

4.3 人工掘进

1）在进行套取施工时，要将掘进施工测量工作作为重点，要确保精准测量，为后续管线实际轴线达到平顺状态提供保证。若测量不精准，则会导致后期无法使用工具管顺利套取机头，并影响到全线关系的顺利贯通，基于此，要确保精心实施，减少误差【1】。

2）本技术测量包括坐标测量、高程测量两部分，根据受阻机头姿态、顶管距离、位置，利用水准仪、全站仪及地面上固定水准点经计算引测至工作井下，并设临时基准点，再在井底架设激光经维仪，将激光投射到人工掘进工具管的标靶上，确保激光经纬仪光束与工具管中轴线及受阻机头中轴线在一条直线上。

3）人工掘进过程中应始终确保光束点照准工具管闷板标靶，利用工具管四个测洞及中心洞及时调整掘进方向控制掘进进度，发现偏差及时纠偏，严格控制掘进方向。

人工掘进过程中遇障碍物时，应根据障碍物处理应急预案进行处理，直至套接受阻机头，割除工具管内部闷板及泥水挡板及工具管内其他辅助配件，便于机头顺利进入钢管及后续混凝土管，直至顶管机头完全进入工具管后大管径钢筋混凝土管，并完成大小混凝土管搭接0.5m处方可停止顶进施工。

4.4 分离、提取机头

1）掘进完成后，拆除受阻机头首节管道固定装置，采用10t电动葫芦对受阻机头进行分离，分离过程中严格控制机头附近管道连接情况。

2）为避免受阻机头提取过程中对掘进管线造成摩擦损坏，根据机头与管道缝隙，在机头提取之前制作滑轮组便于机头从管道内移出［2］。

4.5 管缝封堵

机头分离后及时清理管内及搭接管缝淤泥，先采用砖砌封堵，再用防水砂浆或堵漏王等防渗漏材料进行封堵，确保管线接口密封。

5 质量控制措施

1）施工时要确保施工连续，保证24h不间断施工，若必须间断施工，则要保证间断时间6h。要时刻关注设备运行状态，一旦发现问题立即上报整改。若无法及时更换设备，则会因停镐时间过长，不能正常启动顶进。面对顶进距离较长这一问题，工程人员可在管外壁进行涂蜡操作，可有效减小顶进阻力。

2）本工程采用人工挖土方式，首先对小于砼管外径的洞体进行挖掘施工，并对轴线进行测量后找点整修，之后测量高程，将其与设计高程比对，当二者一致时可进行顶进施工。在挖土时需注意不能对下方135°范围内实施起挖、空挖操作，且在进行上方起挖时，要控制在大于20mm的范围内。

3）要在作业坑内引入地面轴线，并进行多于2次的复测，确保无误后可将其引入坑内进行测量。在测量过程中，对于所用线附两侧要对其进行测量值取平均值，并及时做好记录。要在每次开镐前做好记录，每镐完成后进复测，在进行每米顶进时，则要控制在不小于2次的范围内。

4）在对工程中混凝土管进行下管时，要使用专业的吊车设备，现场施工人员需严格佩戴安全施工用具。在下管过程中，要检查混凝土管下及工作坑内是否有人。操作人员应站立在泵站操作杆处，做好表压观测，及时发现压值的不正常变化并停镐汇报，

5）在顶管施工过程中，可能会遇到地下孤石，此时，施工人员应采用人工凿除方式处理普通硬度孤石，若孤石硬度较大，则要采用小型爆破设备加以拆除。若顶管过程中遇到岩石，则要评估是否可以爆破，若不能爆破，则应采用专业的空压机设备联合风镐人工凿岩施工。

6）在顶进过程中，要时刻关注顶进区域的地质状况，若遇到淤泥、流砂、建筑垃圾等不良地质，应及时停止顶进操作。并对不良地质具体情况进行检测同时形成检测报告，报告要同时呈报给监理、业主和设计院，之后要进行注浆加固施工，确保地质状态达标后进行开挖施工。

6 安全生产措施

1）将刚性围护栏设置在顶管工作井周边，并做好警示标识，加强施工现场人员进出管理，避免非施工人员进入施工现场。

2）配电箱和用电系统统一出现触电和漏电事故，要对其专门设置安全保护装置，对于电器设备则要做好防雨防潮保护，在架设线路时，则要严格按照用电安全规程标准执行。

3）在顶管部位，要注重对关键设备包括油压千斤顶、液压输送泵以及输压管等进行施工前的专项维护，并做好对油压表的校正，确保稳定后方可投用。

4）本工程配电系统为TN—S接零保护系统，采用五芯电缆线。在连接施工用电设备和配电箱金属外壳时采用专用保护零线，为黄/绿双色，同时要做好明显标识。

5）在顶管施工段的饱和砂层段，要进行止水施工，施工时要以管侧与河道或排水渠相邻的水系为路径，要找出连接面，并对其采用旋喷桩施工，以控制压力水向顶管开挖断面浸入，有效避免出现涌砂现象。

6）施工中可能会遇到沉积淤泥，其极易产生有害气体，施工时要采用测毒仪器，测定作业区间有害气体情况，并对有害气体对人体的伤害程度进行评估，在确保达到安全标准后方可进行施工。

7 环保措施

1）对于施工现场要加强管理，要严格按照施工设计平面图进行设备等的布置，尤其涉及到大型设备时，要设置隔离栏，要确保防护栏周边设置有2m以上的安全通道，同时要沿着工作井和工作区域设置封闭钢制护栏。

2）施工现场的材料堆放要明确堆放位置，水泥和膨润土等材料要严格进库。若施工现场中有防水垫仓板、砖块，则要成垛堆放。钢筋、进排泥管等材料则要码放整齐并做好标识。

3）在施工现场出现的泥浆要做好排放处理，要采用专用泥浆车进行运送，提高施工规范度。

8 效益分析

8.1 经济效益

1）本技术在受阻机头处理方面，无需进行路面破除，基坑开挖、基坑围护，增设工作井等施工工作，减小问题处理工程量，工期耗时短。

2）本技术无需增加大型施工机械，无需增加工作面，机头提取工期较传统方式大幅缩短，避免了基坑围护费用和整体处理费用，施工成本大幅降低。

8.2 社会效益

1）本技术无需基坑开挖，无基坑坍塌隐患，安全隐患较小。

2）本技术施工工艺简单，施工技术易掌握，工效高，成本低，施工设备投入低，减少工人的投入数量，大幅缩短机头提取问题处理时间，减少对交通及社会影响。

3）本技术工程质量可靠，而且生态环保，符合绿色施工的理念，其社会效益极其明显。

9 结语

总之，该工艺简单，施工技术易掌握，工效高，成本低，施工设备投入低。无需进行路面破除，基坑开挖，基坑围护，增设工作井等施工工艺，减小问题处理工程量。