道路排水管顶管施工技术

第５期（总第１８８期）　山西交通科技　Ｎｏ．５　２００７年１　Ｏ月　ＳＨＡＮⅪＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＯＦ　ＣＯＭＭＵＮＩ　ＡＴＩＱ　Ｏｃｔ．　道路排水管顶管施工技术　赵联胜　（长治市交通建设工程质量监督站，山西长治０４６０１１）　摘要：介绍了在城市道路排水管道施工时，因埋深较大，地下水位高于设计排水管顶情况　下，采用的顶管法施工技术，以及在顸管Ｘ．ｒ．－中出现的问题和处理方法。　关键词：排水管；顶管；施工；技术　中图分类号：Ｕ４１７．３　文献标识码：Ｂ文章编号：１００６—３５２８（２ｏｏ７）Ｏ５—００３７—０４　１　工程概况　雨水管道Ｋ　１＋２７３．８９５一Ｋ　２＋３４０段长　１　０６６ｍ，原设计为ＤＮ１　０００　ｍｍ钢筋砼管埋深７～　长治市北一环路为新区的一条城市交通主干　９　ｍ，明挖沟槽施工。结合对现场沿线农田机井的探　道，道路全长１　７４２．９７５　ｍ，依据长治市新区总体规　测情况，该段若沟槽大开挖后，槽底面在地下水位下　划，道路主要技术标准为：道路红线控制宽度５０　ｍ，　１～３　ｍ，且有以下三点不利因素：　设计计算行车速度５０　ｋｍ／ｈ，交叉口为２５　ｋｍ／ｈ，设　ａ）根据沟槽开挖深度，按施工技术规范要求开　计标准轴载ＢＺＺ－－１００，地震基本烈度Ⅶ度，机动车　挖坡度为１：０．３３，槽底宽度按２　ｍ计，沟槽顶口开　道净高４．５　ｍ．标准断面形式如下：５　ｍ绿化带　挖全宽为４４～５６　ｍ，路基都将纳入开挖范围，开挖　＋３　ｍ人行便道＋６　ｍ非机动车道＋３　ｍ绿化分车　和回填的工程量大，工期长，制约其他后续工序，远　带＋１６　ｍ行车道＋３　ｍ绿化分车带＋６　ｍ非机动车　远满足不了整体工程进度的要求。　道＋３　ｍ人行便道＋５　ｍ绿化带；主车道横坡为　ｂ）由于沟槽过深，挖掘机开挖一步到不了位，　１．５％，非机动车道横坡为一１．５％，人行道横坡为　多次分台阶开挖，场地局限，还需人工辅助开挖。　一１％，道路全线安装侧平石，主排水污水、雨水分流。　ｃ）由于沟槽出水，沟槽壁有不稳定因素，采用　２工程地质情况　围挡措施，费用较大，人工槽内作业施工不安全。　为此，根据地质情况，经多方面技术经济比较，　本工程所属地貌单元为漳河一级阶地，地形起　决定采用顶管法施工。顶管法是在不开挖地表的情　伏较大，土层钻探分析简述如下：　况下，利用液压顶进工作站从顶进工作坑将待铺设　ａ）第一层耕植土，黄褐色，含炉渣粒、木炭　屑，石灰粒。　的管道顶人，从而在顶管机之后直接铺设管道的非　开挖地下管道技术。优点是：　ｂ）第二层粉质黏土，黄褐、浅黄褐色，上部含　ａ）避免了大开挖，使平行或交叉的施工工序得　木炭屑，零星炉渣粒，下部含钙质结核、褐色土团。　ｃ）第三层粉质黏土，黄红，红色，中等干强　以与排水工程作业同时开展，工程进度控制调控自　由空间大，能够保证总工期要求。　度，中等韧性。　ｂ）顶管法施工经验成熟，可减少安全方面的诸　主排水管道沿线水文地质资料表明：该工程场　多不良因素。　地地质结构复杂，管道穿越土质主要为湿陷性黄土、　ｃ）与大开挖比较，经济上不增加造价。　粉质黏土，地下水在地表以下６　ｍ左右，管道处于地　下水位以下。　４　顶管施工实施性方案　路线内无断裂、采空区等不良地质作用，属稳定　４．１　管道材料的选择　场地。　管道直径不变，采用ＤＮ１　０００　ｍｍ双筋钢筋砼　３　顶管施工方案的选择　管。由于当地生产预制管道型式产量的局限性，采用　收稿日期ｔ２００７—０７—１１；修回日期：２００７—０８—３１　作者简介ｌ赵联胜（１９６７一），男，山西长治人，副站长，工程师，１９８９年毕业于太原工业大学道桥专业。　维普资讯 http://www.cqvip.com

・３８・　山西交通科技　２００７年第５期　平接口管，长度为２　ｍ．　４．２管道接口形式　线，防止产生顶时力偶，造成顶进偏差。根据施工经　验，采用人工或机械挖运土方，管上半部管壁与土壁　有间隙时，千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的　１／４　１／５处。　采用平接１：３。考虑到接１：３在地下水位以下，连接　方法为麻辫一石棉水泥接口法：先将青麻编成直径　为２５　３０　ｍｍ的麻辫，并在液体沥青内浸透成油　麻，接１：３时将油麻绕成圈垫于管１：３外缘，顶进过程中　管１：３间的油麻被挤紧，完工后在管１：３内缘的管间凹　４．５．３　高压油泵　选用额定压力为６２ＭＰａ的ＺＢ一５００柱塞泵，经　分配器、控制阀进入千斤顶，各千斤顶的进油管并联　槽内填打石棉水泥。　４．３　顶管工作坑的设置与护壁　ａ）位置按照管道检查井位的位置设置。　ｂ）为便于排水，工作坑设在管线下游，逆管道　方向顶进。　ｃ）工作坑的尺寸　工作坑应有足够的空间和　工作面，保证下管、安装顶进设备和操作间距，坑底　长、宽尺寸可按如下公式计算：　底宽　１Ｖ＝Ｄ＋５，　式中：　为工作坑底宽度，ｍ；Ｄ为管道外径，ｍ；Ｓ　为工作面宽度ｍ．　底长Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ　３＋Ｌ４＋Ｌ　５，　式中：Ｌ为工作坑底长，ｍ；Ｌ，为管子顶进后，尾端压　在导轨上的最小长度，混凝土管一般留０．３　ｍ；Ｌ：为　管节长度，ｍ；Ｌ，为出土工作间隙，根据出土工具确　定，一般为１．０—１．５　ｍ；Ｌ　为千斤顶长度，ｍ；Ｌ　为　后背所占工作坑厚度，ｍ．　考虑至　内后背采用人工挖孔桩和混凝土墩，　受力面铺设钢板，壁后灌注水泥浆加固，本工程工作　井（顶进坑、接收坑）采用６　ｍ×４　ｍ矩形井，井内设　环形集水沟、集水坑，架设污水泵抽水。　为尽量减少开挖范围，防止塌方，采用沉井钢板　桩护壁法，坑中部设钢板桩围堰护壁施工。钢板厚度　为５　ｍｍ，边缘采用５　ｍｍ三角铁加固，中间加直径　２００　ｍｍ圆管支撑。　４．４　顶管后座墙的设置　采用了两种方法：　ａ）整体式砌筑５０　ｃｍ厚浆砌片石。　ｂ）装配式方木２０　ｃｍ×２０　ｃｍ．　要求千斤顶的着力中心高度不小于后背高度的　１／３．　４．５顶管施工设备　４．５．１导轨　采用铁路钢轨。　４．５．２液压千斤顶　采用３２０　ｔ千斤顶。工作坑内的布置与采用个　数有关，如一台千斤顶，其布置为单列式，应使千斤　顶中心与管中心的垂线对称。使用多台并列式时，顶　力合力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴　在一起，保证各千斤顶活塞的出力和行程一致。　４．５．４顶铁　顶铁是传递和分散顶力的设备，要求它能承受　顶压力而不变形，并且便于搬动。　根据顶铁旋转位置的不同，可分为横顶铁、顺顶　铁和Ｕ形顶铁３种。　ａ）横向顶铁安装在千斤顶与方顶铁之间，将　千斤顶的顶推力传递给两侧的方顶铁上。使用时　与顶力方向垂直，起梁的作用。横顶铁断面尺寸为　３００　ｍｍ×３００　ｍｍ，长度按被顶管径及千斤顶台数　而定，本工程选用长度为１．６　ｍ的横顶铁，用型钢　加肋和端板焊制而成。　ｂ）顺顶铁（纵向顶铁）　放置在面铁与被顶的　管子之间，使用时与顶力方向平行，起柱调节的作　用。通常有１００、２００、３００、４００、６００　ｍｍ等几种长　度。横截面为２５０　ｍｍ×３００　ｍｍ，两端面用厚２５　ｍｍ　钢焊平。顺顶铁的两顶端面加工应平整且平行，防止　作业时顶铁发生外弹。　ｃ）ｕ形顶铁安放在管子端面，顺顶铁作用其　上。它的内、外径尺寸与管子端面尺寸相适应。其作　用是使用顺顶铁传递的顶力较均匀地分布到顶管端　断面上，以免管端局部顶力过大，压坏混凝土管端。　大口径管口采用环形，小口径管口可采用半圆　形。本工程采用半圆形。　４．５．５污水泵　采用４寸污水泵。　４．５．６发电机组　采用功率为１００　ｋＷ的发电机组，以备断电应　急使用。　４．５．７　其他设备　工作坑上设活动式工作平台，平台用２５号工字　钢梁，上铺１５　ｃｍ×１５　ｃｍ方木。工作坑井口处安装　一滑动平台，作为下管及出土使用。在工作平台上设　起重架，上装电动卷扬机，其起重量应大于管子重　量。工作棚用帆布遮盖，以防雨水。　４．６顶进施工　工作坑内设备安装完毕，经检查各部处于正常　状态，即可进行开挖和顶进。　首先将管子下到导轨上，就位以后，装好顶铁，　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００７年第５期　赵联胜：道路排水管顶管施工技术　・３９・　校测管轴线和管底标高是否符合设计要求，合格后　即可进行管前端挖土。　顶进千斤顶。在后背不动的情况下将被顶进管　子推向前进，其操作过程如下：　安装好顶铁挤牢，管前端已有一定长度后，启动　油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作行程，将管子　推向一定距离。停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，　活塞回缩。添加顶铁，重复上述操作，直至需要安装　下一节管子为止。卸下顶铁，下管，用钢套环连接混　ｂ）中心线测量，根据工作坑内用经纬仪设置的　中心桩挂小线，使拉线对准垂球，读管前端的中心尺　刻度，若拉线与中心尺上的中心刻度相重合，其差值　即为偏差值。　ｃ）高程测量一般在工作坑内引设水准点，停止　顶进，将激光水准仪支设在顶铁上，测量前端管底高　程。　５．１．２　顶进偏差的校正　凝土管，在混凝土管接口处放一圈麻绳，以保证接口　顶进中发现管位偏差１０　ｍｍ左右，即应进行校　正。纠偏校正应缓缓进行，使管子逐渐复位，不得猛　缝隙和受力均匀或采用其他防渗漏措施，保证管与　纠硬调。　管之间的连接安全。　５．２顶进时应注意事项　．　重新装好顶铁，重复上述操作。　ａ）顶进时应遵照“先挖后顶，随挖随顶”的原　４．７施工工序　则。应连续作业，避免中途停止，造成阻力增大，增加　人工开挖基坑　顶进的困难。　Ｉ　护壁、后背Ｉ　ｂ）首节管子顶进的方向和高程，关系到整段顶　’　进质量，应勤测量，勤检查，及时校正偏差。　匦亘圃　ｃ）安装顶铁应平顺无歪斜扭现象，每次收回活　■　塞加放顶铁时，应换用可能安放的最长顶铁，使连接　的顶铁数目为最少。　曼主！笪卜——＿叫室鏊堕堇笪　ｄ）顶进过程中，发现管前土方坍塌、后背倾斜、　’　偏差过大或油泵压力表指针骤增等情况，应停止顶　进，查明原因，排除故障后，再继续顶进。　顶进　ｌ　管前挖土是保证顶进质量及地上建筑物安全的　二］　土方外运　ｌ　关键，管前挖土的方向和开挖形状，直接影响顶进管　位的准确性，因为管子在顶进中是循已挖好的土壁　检查中心线卜－——＿叫校正纠偏　前进的，因此，管前周围超挖应严格控制。对于密实　医　—　土质，管端上方可有小于等于１．５　ｃｍ空隙，以减少　顶进阻力，管端下部１３５。中心角范围内不得超挖，　保持管壁与土壁相平，也可预留１　ｃｍ厚土层，在管子　蕙　厂　壶●　］　顶管过程中切去，这样可防止管端下沉。在不允许顶　管上部土壤下沉地段顶进时，管周一律不得超挖。　管前挖土深度，一般等于千斤顶出镐长度，如土　质较好，可超前０．５　ｍ．超挖过大，土壁开挖形状就　顶坑回填　易控制，容易引起管位偏差和上方土坍塌。　４．８　顶管坑内检查井的砌筑　在松软土层中顶进时，应采取管顶上部土壤加　管道完成后，按设计图在坑内用砖砌筑检查井，　固或管前安设管檐，操作人员在其内挖土，防止坍塌　井室外侧分层夯实井顶。　伤人。　５　施工中常见问题的处理与注意事项　管内挖土工作条件差，劳动强度大，应组织专人　轮流操作。　５．１测量与纠偏　５．１．１　顶管测量　管前挖出的土，及时外运。管径较大时，可用双　轮手推车推运。管径较小，应采用双筒卷扬机牵引四　采用经纬仪和水准仪。　轮小车出土，土运至管外，再用工作平台上的电动卷　ａ）测量次数，开始顶第一节管子时，每顶进　２０～１００　ｃｍ一次。校正时，每顶进一节即测量一　扬机送至平台上，然后运出坑外。　５．３雨季施工措施　次。　做好工程中各项防洪、防雨、防雷措施，机电、起　维普资讯 http://www.cqvip.com

・４０・　山西交通科技　２００７年第５期　重设备及钢管脚手架做好接地。　ａ）在基坑井上部搭设雨棚，井周围围土筑堰，　防止雨水倒流人井中。　在采用顶管施工方案前，应充分了解现场的　施工条件，认真编写施工组织设计，对操作人员进　行详细的技术交底。施工时，管道内所有的移动电　机具和设备，必须有严格的接地措施，照明必须用　１２～３６　Ｖ安全电压。　ｂ）修筑临时排水渠，保证排水渠排水畅通。　ｃ）做好基坑井内排水设施，设置竖梯，方便降　雨时人员及时撤出。　ｄ）做好电器设备的防雨措施。　６　结语　、　参考文献：　【１】中国非开挖技术协会．顶管施工技术及验收规范　（试行）【ｓ】．北京：人民交通出版社，２００７．　Ｔｈｅ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｔｏｐ　Ｐｉｐｅ　ｆｏｒ　Ｒｏａｄ　Ｄｒａｉｎａｇｅ　Ｐｉｐｅｌｉｎｅ　ＺＨＡＯ　Ｌｉａｎ－ｓｈｅｎｇ　．　（Ｃｈａｎｇｚｈｉ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｃｈａｎｇｚｈｉ，Ｓｈａｎ￣０４６０１１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｔｏｐ　ｐｉｐｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　ｒｏａｄ　ｄｒａｉｎａｇｅ　ｐｉｐｅｌｉｎｅ，ａｎｄ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｓｏｍｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｎｄ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｄｒａｉｎａｇｅ　ｐｉｐｅｌｉｎｅ；ｔｏｐ　ｐｉｐｅ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　（上接第１９页）　表３桩体强度检测参数　经检测，本次施工的粉喷桩各项检测指标均满　足设计和施工规范要求。上述施工工艺和施工控制　参数值得其他工程借鉴。　参考文献：　【１】　铁道部第四勘察设计院．ＴＢ１０１　１３—９６　粉体喷搅法加　固软弱土层技术规范【Ｓ】．北京：人民交通出版社，　１９９６．　ｌ００　８９　８７　９３　ｌ００　９７　５４　７６　５８　４３　５０　７５　４７　４３　龄期／ｄ　强度设计值　贯人深度　对比标准击实数ｎ　探击数ｎ　ｆ　／ＭＰａ　Ｃｍ　３一ｌ　３—３　３—５　４—９　５—７　６—２　７—９　８一ｌｌ　７一ｌ３　６—７　９—３　９一ｌ２　９一ｌ５　９一ｌ７　２８　２８　２８　２８　２８　２８　３　３　３　３　３　３　３　３　０．２２　０．２２　０．２２　Ｏ．２２　０．２２　０．２２　０．１　０．１　０．１　０．１　０．１　０．１　０．１　０．１　０．３　０．３　０．３　Ｏ．３　０．３　０．３　０．３　０．３　０．３　０．３　０．３　０．３　０．３　０．３　３０　３０　３０　３０　３０　３０　ｌ５　ｌ５　ｌ５　ｌ５　ｌ５　ｌ５　ｌ５　ｌ５　Ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｏｆ　Ｆｌｙａｓｈ　Ｓｐｒａｙｉｎｇ　Ｐｉｌｅ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ　Ｓｏｆｔ　Ｓｏｉｌ　Ｓｕｂｇｒａｄｅ　ｔｏ　Ｓｕｂｇｒａｄｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ＬＩ　Ｌｉｎ　（Ｔａｉｙｕａｎ　Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｔａｉｙｕａｎ，Ｓｈａｎｘｉ　０３０００６，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｎｄ　ｔｒｅａｔ－　ｍｅｎｔ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　ｌｙａｓｈ　ｓｐｒａｙｉｆｎｇ　ｐｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ　ｓｏｆｔ　ｓｏｉｌ　ｓｕｂｇｒａｄｅ　ｆｏｒ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｆｌｙａｓｈ　ｓｐｒａｙｉｎｇ　ｐｉｌｅ；ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ；ｓｏｆｔ　ｓｏｉｌ　ｓｕｂｇｒａｄｅ；ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ