顶管技术在工程中的应用

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1、顶管技术在工程中的应用　　摘要：随着我国现代化城市建设的不断发展，水利工程基础建设步伐的逐步加快，地下空间开发工程逐步增多，各种地理环境的特殊性也增加了地下工程建设的难度。本文结合工程实例对水利工程中的顶管施工技术进行了阐述。　　关键词：水利工程；顶管技术；设计；施工　　顶管技术又称非开挖管道敷设技术，它具有不需要开挖面层，就能穿越地面构筑物和地下管线吸公路、铁路、河道的特点，相比开挖敷设技术，投资和工期将大大节省。同时，顶管施工技术可以降低噪音，减少粉尘，减轻对城区的交通条件和环境状况的干扰和破坏，属于真正的无污染、高效率的施工技术，故顶管施工必将在城市建设中得到广泛的应用和发展。为了更好地

2、保护城市环境，方便居民，生活，减少施工造成的交通影响，目前各个城市都在积极推行顶管施工技术。　　1工程实例　　正坑排洪渠整治工程三标松山湖大道处，因渠道经过松山湖大道，需下穿松山湖大道而建。涵管下穿的渠道水力要素为：Q设=30m3/s，i=/10000，h设=，△h超=，H总=。工程地质为坡残积砂质黏土，外堤为利用渠道开挖的砂质黏土人工夯填而成。涵管管材为钢筋砼管，涵管内径，每节长，总长度，涵管管顶距渠底，工作坑形状为方形，采用沉井法施工，后座墙采用现场浇筑整体式混凝土墙，施工顶进方向从工作井向接收井进行。　　2主要工程技术　　顶管施工是一种不开挖沟槽而敷设管道的工艺，它运用液压传动产生强大的

3、推力使管道克服土壤摩阻力顶进的施工技术，主要难点是临近渠道水体，渠道水下渗引起的开挖面涌水或塌方破坏问题。　　施工工序　　现场调查→工程降水→测量放线→工作井定位与开挖→工作井基础、导轨及附属设施施工→后背设计与施工→顶进设备与设施准备→渠道必要的加固或停水→下管→挖土→顶进→测量校对→接口→附属工程施工→压浆。　　前期准备　　顶管施工属于地下工程，影响施工的因素很多，施工前应探明地质，组织施工人员认真学习施工技术文件，了解施工范围、管道沿线的地形、地质水文地质条件，完成作业范围内地下管线等调查并保护，编写好顶管施工技术组织设计，制定好可靠的进洞措施。　　顶进施工前应根据设计资料，结合地形、地

4、质情况，对涵管位置、方向、长度、出入口高程等进行校对，施工期应避开渠道供水高峰期和雨期。　　工作井要保证施工期间连续排水要求，顶进作业应采取降水措施，地下水位应降至基底以下～，经常保持顶管掘进机底部无积水现象，如遇积水，应及时排除，以防止土体基底软化，雨期施工还应做好地面排水。　　对涵管同时布置监测点，必要时监测顶进施工期间的渠底沉降量。　　管道接口形式选择钢承口管接口形式，钢套环与混凝土管处采用水膨胀橡胶止水圈止水，以防止结合面产生渗漏。施工前应检查管道接口处护口铁和承插口，钢套环接口无疵点，焊接接缝平整，并经防腐处理，承插口处不得有缺棱掉角，对外观质量及回弹强度不合格的管材应予立即退场。　

5、　总推力复核　　总推力的大小确定，是以工作井能承受的最大推力、管材所能承受的最大推力和全程顶进所必须具有的推力这三者中的最小值为依据的，顶进施工前应进行复核。　　根据地质勘探的结果确定管线穿越的土层的最大顶力计算公式为：　　P=frD[2H+tan2+ε/]L　　式中：P为计算总顶力，kN；r为管道所处土层的重力密度，kN/m3；D为管道的外径，m；H为管道顶部以上覆盖土层的厚度，m；φ为管道所处土层的内摩擦角，°；ε为管道单位长度的自重，kN/m；L为管道的计算顶进长度，m；f为管壁与土间的摩擦系数。　　考虑到顶管顶进采用人工在管前端开挖，因此，计算最大顶力时只考虑管道自重及土的侧面土压力和

6、管道与土的摩擦力即可。　　核算后背1m宽度上土壤的总被动土压力，使土壁单宽上受力不大于土壤的总被动土压力，1m宽度土壤的总被动土压力计算公式为：　　P=+2Chtan　　式中：r为土壤的重度，kN/m3；h为天然土壁后背的高度，m；φ为土壤的内摩擦角，°；C为土壤的黏聚力，kN/m2。　　管材所能承受的最大顶进力计算公式为：　　式中：　　[Fr]为许用顶力，kN；　　σc为管体抗压强度，kN/m2；　　A为加压面积，m2；　　S为安全系数，取S=～。　　3技术要点　　管涵顶进采用前高后低，坡度控制在3%左右，地下水位以下顶进时，工作坑要设在涵管下游，逆管道坡度方向顶进，有利于施工期间管道排水需

7、要。　　顶管采用在管前先挖土，后顶进的手工掘进顶管法作业，开挖从上往下开挖，开挖面的坡度控制在1：，轴线超挖量≤，渠底下适当减短，管节上部超挖量≤15mm，管节下部135°范围内不应超挖，严禁扰动基底土壤，在顶进过程中应采取随挖随顶的原则和“勤测量、多微调、紧封闭”的操作方法。　　为控制顶进方向，应在涵管外50～100m处设置导向墩，控制点应设在不易扰动、视线清楚、方便校核、易于保护处。管节顶进中