大口径顶管施工技术在市政工程中的应用顾飞亚

大口径顶管施工技术在市政工程中的应用顾飞亚

顾飞亚

隧道股份上海城建市政工程（集团）有限公司上海市普陀区200065

摘要：目前市政工程中大多数是地下工程项目，例如城区内的活水引用工程、城区地铁隧道工程、以及有关水库综合整治工程。这些工程项目规模大的市政工程都会采用大口径顶管施工技术，更好的利于对于地下空间进行开发建设，也不会对于城市有所破坏。本文对大口径顶管施工技术的特点进行了概述，另外也对大口径顶管施工技术在市政工程中的应用要点进行了表述分析。

关键词：大口径顶管施工；市政工程；非开挖技术

大口径顶管施工技术采用了非开挖的技术方法。在市政工程中的应用中，除了技术上具有优势，提高了市政工程的高效性，在社会和环境问题上也具有优势。大口径顶管施工技术在市政工程中的应用过程中，几乎没有交通的干扰，也没有其他市政服务中断或者产生粉尘污染，施工过程也没有损坏城市的人行道。大口径顶管施工技术在市政工程中的应用与道路上由于挖沟留下的城市伤痕形成了对比。因此大口径顶管施工技术大量的运用在市政过程中，本文描述了大口径顶管施工技术应用在市政工程中的优势与施工要点。

一、大口径顶管施工技术的特点

（一）顶管直径和顶力距离

大口径顶管施工技术中采用的顶管直径很大。在以往还不发达的大口径顶管施工技术中心，顶管直径最大可以达到三米，目前在大口径顶管施工技术较为发达的日本、德国等国家大口径顶管的直径可以达到四至五米。大口径顶管施工技术的顶力作用也很大，顶管的顶进距离一般在1500米到2000米左右。在国内，混凝土顶管的最大顶进距离是2050米，钢管顶管的最大顶进距离是1743米。大口径顶管顶管施工技术拥有的顶管直径大和顶力距离长的优势，可以参与工程规模较大的市政工程建设。

（二）施工成本和时间

大口径顶管施工技术的应用相比于传统的需要开挖的施工技术，不需要投入大量的资金和人力对于工程施工的道路进行开挖、土方的运送等施工工作，因此顶管施工技术的应用能大大的降低施工的成本。同时大口径顶管施工技术中顶管顶进距离不仅能保证长，顶进的速度也相对较高。对比以往的施工技术来说可以大量虽短工程施工的工期，并有效保障工程项目的质量。

（三）对于周围环境影响小

顶管施工技术对于施工场所的要求不是很大，不需要占用很大的施工场地。对于传统的施工技术，顶管施工技术只需要几个较小的工作井空间进行作业。由于大口径顶管施工技术的应用不涉及大量的地面开挖，大量的施工工程是在地下和管道内进行作业。因此对于施工位置周围的环境不会造成有害的影响，施工进程中也不会产生扰民的噪音和沙土粉尘的污染扩散。

（四）施工技术复杂

大口径顶管施工技术的优势很多，同时也会提高对于施工技术和设备的要求。在大口径顶管施工技术的进程中，需要有专业程度高的工程技术人员。并且在顶管施工前还需要对于施工地点周围的地下土层和地下水进行全面的勘察，对于勘察的数据进行精细的分析。另外对于顶管的顶进路线也存在很严格的要求，不允许有较大的偏差，需要按照顶进的方案路线严格进行。

二、大口径顶管施工技术在市政工程中的应用要点

（一）对道路地面进行加固

大口径顶管施工技术在市政工程中的实际施工中对于周围土壤的应力变化的影响是有限的，因此顶管顶进过程中地层应力的应变变化是不同的。大口径顶管施工中建议在施工前对于路面进行适当的加固处理、改善土壤的状况，防止在顶管施工的过程中出现路面变形，避免损失和灾害的发生。而且不同的正面阻力在顶力机头对于地表的影响也有变化。在顶管实际施工过程中，当土层正好在机头的上方时，土压力会达到最大值；当机头经过土压力时，土压力会逐渐下降。因此在大口径顶管施工在市政工程中建议也要提高顶力，使土层填土良好时顶力效率得到提高。而正面阻力作用的机头应与周围土壤压力相等，避免地面的上升。

另外在大口径顶管施工前可以利用三维数值模拟的方法，研究道路和管道内对于顶管施工过程中的变化。根据得出的模拟结果，进行分析后，提出现场检测的方案。之后在大口径顶管施工的进展中依靠检测方案对管道变化和地面沉降进行连续检测，根据检测数据，对于管道和道路的现场性能进行分析，从而采取相应的应对变形的控制措施。

（二）顶力的加大

顶管施工过程中对于顶管的顶力要求会大，对于大口径顶管施工更不用说，顶力要求会更加严格。顶力的会根据顶管施工的进展进行变化，顶管施工过程中对于管道的不断顶进，所需要的顶力会逐渐增大，对于顶进的设备要求会更高。在大口径顶管施工中的顶进过程要定期对于顶进设备进行检查，及时发现顶进设备的问题。根据顶进设备出现的问题对于顶进设备进行相应的维修或者零件、材料的更换，保证顶力设备的足够顶力。在顶管顶进的过程中也要保证对于顶进方向的有效控制，能确保顶管施工工程中对于在曲线上、坡道上的顶力方向进行调控。在顶管工程实际施工中可以定期对顶管顶进方向进行的检查和观测，从中及时发现顶进工程中的偏差，并采取相应的措施进行误差的纠正，从而使管道的顶进方向保持正确。因此在保证大口径顶管施工设备有足够的顶力以及顶管顶进的方向正确，从而促进顶管施工的有效进行，保障市政工程顺利完工。

（三）泥浆注入作业

大口径顶管施工技术的应用中，顶管顶力驱动可以到达最大长度，很大程度上是依赖于管道表面在土壤中前进时产生的表面摩擦力大小。顶管施工中减少土与管界面的摩擦，并提供足够顶力使优化施工效率的最常用方法。将聚合物泥浆通常从管道表面的端口注入土壤中，目的是降低表面摩擦阻力，并能允许大口径顶管施工中较长的驱动力和较低的顶力要求。

泥浆施工的实际施工步骤是将泥浆和润滑剂注入混凝土管道与周围土壤之间的表面和过度切割区域。接下来，将泥浆填充空隙，由于在管道周围形成泥浆饼，加强土壤的稳定性。填充物也减少了操作过程中的顶推力或推力。另外在钻孔和推压过程完成后，为了保持周围土壤和超挖区域的永久稳定性，对于超挖区域也会进行砂浆的注入。在大直径泥浆顶管过程中，管道周围的润滑非常重要，因为控制并润滑管道与土壤之间的间隙可以防止表面沉降、推力增加等危险出现。同时为了保持注入砂浆后的永久稳定，有必要对管道周围进行调查。可以利用探底雷达系统和钻孔照相机等已知方法，在现场调查期间可以增进对管道周围超切割区域和润滑剂分布的控制。

（四）保障施工安全

在大口径顶管施工的过程中，需要工程施工人员在管道内进行地下作业，因此一定要加强对于地下施工人员的安全保障。在顶管施工的进行中，也要随时对于顶管隧道的施工情况进行检查，重点要查看顶管隧道中的现场排水情况，空气通风情况、地下照明情况。完善每位地下施工人员的配置，加强施工组织措施，督促工程施工单位提高安全意识，加强风险防范，工程施工单位要定期开展相关的施工安全知识，对施工人员进行遇难自救的相关培训。加强大口径顶管施工的安全防范和制度，确保顶管施工安全的、高效的推进。

结语

本文对于大口径顶管施工技术的特点从顶管直径大和顶力距离长、施工成本低和施工时间短、不影响周围环境、施工技术要求复杂这四个方面进行概述。之后对于大口径顶管施工技术在市政工程中的应用要点进行分析表述，大口径顶管施工技术施工前需要对地面进行加固；顶管施工中保持顶力的充足；还要注意有关泥浆注入施工作业；同事也要保障施工进程的安全。

参考文献：

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