浅谈市政工程中顶管技术的施工设计及施工组织设计

1、浅谈市政工程中顶管技术的施工设计及施工组织设计摘要：阐述了有关顶管技术的术语和应用范围，顶管技术的施工设计，同时对顶管技术在施工中的施工组织设计进行阐述。关键词：顶管技术；施工设计；施工组织设计；市政工程；浅谈中图分类号：TU99文献标识码：A文章编号：引言：随着我国经济的迅猛发展以及城市化进程的进一步加快，国家及各省市对于基础设施的投资和建设力度逐步加大。市政配套管网工程是市政建设工程中的重要部分，主要包括给水管网、排水管网、热力管网、燃气管网及通讯管网等配套设施。传统的明开槽下管施工技术由于对交通影响较大，尤其在地下管线复杂、交通繁忙、人口密集、地面建筑物众多以及一些重要设施不允许明开槽施

2、工的地区而言，如何尽可能减少对人们日常生活的影响。已经成了一个迫切解决的问题。一、顶管技术中的术语及应用范围顶管施工技术是一种非开挖或者少开挖的管道施工技术，是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工技术，它不需要开挖沟槽，并且能够穿越公路、铁路、河流、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线设施等。顶管技术施工方法主要包括：1.按挖土方式分为：普通顶管、机械化顶管、半机械化顶管、水射顶管、挤压顶管。2.按工作面土质稳定性情况可分为开放式顶管和密闭式顶管。密闭式顶管又分为气压式顶管、泥水平衡法及土压平衡法。3.按顶力装置的部位可分为前方牵引式、后方顶进式、盾头顶进式及中继间接力式。4.按施工人

3、员能否进入管内操作分为大口径顶管和小口径顶管。小口径顶管又包括挤压式、牵引挤压式、爆破成型法、气冲法、扩孔法、真空震动法、水力冲孔法及水平钻进法。顶管技术要点在于纠正管道在顶进过程中的的偏差，一般来说，管的中心偏离轴线不超过30mm。特别适用于大中型管径的非开挖铺设，具有经济、高效、保护环境的效果。这种技术的优点是：施工面由线缩成点，占地面积小；地面活动不受施工影响，对交通干扰小；噪音和震动低，城市中施工对居民生活环境干扰小，不影响现有管线及构筑物的使用；可以在很深的地下或水下敷设管道，可以安全穿越铁路、公路、河流、建筑物，减少沿线的拆迁工作量，降低工程造价。缺点是：地下水易渗入管道内、管径小

4、时，工人不易操作，需要顶进套管、在土质条件不好时，容易产生偏差且不容易校正。应用范围：1.管道需穿越铁路、公路、建（构）筑物及河流时。2.道路狭窄，道路两边建筑物较多时。3.现场情况比较复杂，地下管线比较密集，不适宜明开槽施工。4.在市区交通量较大，又不能断交施工或者对交通影响严重的地区。5.管道埋设较深，开槽土方量较大，现场不具备开槽条件的地区。6.穿越河道时采用其它方式施工时不经济或者技术上有困难时。7.铺设管径较大且井间距较长时。二、顶管技术的施工设计顶管工程的顺利完成需要设计人员进行大量的设计工作。顶管的施工设计包括以下内容：1.施工现场平面布置图。2.顶进方法的选用和顶管段单元长度的

5、确定。3.工作坑位置的选择及其类型的结构设计。4.顶管机头选型及各类设备的规格、型号及数量。5.顶力计算和后背设计。6.洞口的封门设计。7.测量、纠偏的方法。8.垂直运输和水平运输布置；下管、挖土、运土或泥水排除的方法。9.减阻措施。10.控制地面隆起、沉降的措施。11.地下水排除方法。12.注浆加固措施。13.安全技术措施。21施工现场平面布置图平面总体布置包括起重设备、自动控制室、料具间、管道堆场、拌浆棚及拌浆材料堆场、注水系统、弃土坑的布置等.始发工作井内安装发射架、顶管机、前顶铁、主推千斤顶、反力架等顶进设备，工作井边侧设置下井扶梯供施工人员上下。22顶进方法的选用和顶管段单元长度的确

6、定(1)顶进方法的选择应根据管道所处土层性质、管径、地下水位、附近地下及地上建筑物、构筑物和各种设施等因素，经技术经济比较后确定，并应符合下列规定：在粘性土或者砂性土层，且无地下水影响时，宜采用手掘式或者机械挖掘式顶管法；当土质为砂砾土时，可采用具有支撑的工具管或注浆加固土层的措施。在软土层或者无障碍物的条件下，管顶以上土层较厚时，宜采用挤压式或网格式顶管法。在粘性土层中且必须控制地面隆陷时，宜采用土压平衡顶管法。在粉性土层中且需要控制地面隆陷时，宜采用加泥式土压平衡法或泥水平衡顶管法。在顶进长度较短、管径较小的金属管时，宜采用一次顶进的挤密土层顶管法。目前市政工程中比较常用的方法是泥水平衡或

7、土压平衡顶管法。(2)顶管段的长度对顶管过程的可控性和经济性有很大的影响。在直线推顶的情况下使用长管可以减少装管的次数，取得良好的效果，但随着管长度的增长，如果偏离原定的路线，使之恢复正确路线要比使用短管更加困难。工作坑的长度也要增大，挖坑、支护、回填、修复的费用将相应地增加。一般情况下，管长度须相对于管径来衡量，当L/D外1.10时，为短管；当L/D外=1.15时，为标准管；当L/D外2.10时为长管。23工作坑位置的选择及其类型的结构设计(1)工作坑的位置应按下列条件选择:管道井室的位置；可利用坑壁土体作后背；便于排水、出土及运输；对地上与地下建筑物、构筑物易于采取保护和安全施工的措施；距

8、电源和水源较近，交通方便；单向顶进时宜设在下游一侧。(2)工作坑分工作坑与接收坑两种，顶管坑的建造结构有很多种类，一般使用钢筋混凝土结构。工作坑的结构形式通常有单孔坑和单排孔坑。前者形状有圆形、正方形、矩形等，后者则大多为矩形。在市政工程中较常用的为矩形坑。矩形工作坑的底部宜符合下列公式要求：B=D+SL=L1+L2+L3+L4+L5式中：B矩形工作坑的底部宽度（m）D管道外径（m）S操作宽度（m），可取2.43.2mL矩形工作坑的底部长度（m）L1工具管长度（m）。当采用管道第一节管作为工具管时，钢筋混凝土管不宜小于0.3m，钢管不宜小于0.6m。L2管节长度（m）L3运土工作间长度（m）L4千斤顶长度（m）L5后背墙的厚度（m）工作坑的底深度宜符合下列公式要求：H1=h1+h2+h3H2=h1+h3式中：H1顶进坑地面至坑底的深度（m）H2接受坑地面至坑底的深度（m）h1地面至管道底部外缘的深度（m）h2管道外缘底部至导轨底面的高度（m）h3基础及其垫层的厚度（m）。但不应小于该处井室的基础及垫层厚度（m）。(3)工作坑的设计主要包括以下