摘要: 对顶管法施工进行了介绍, 分析了顶管技术的必要性, 探讨了顶管施工关键的几个问题，使顶管施工在实践中不断成熟
关键词: 顶管, 施工工艺, 顶力， 线形控制, 纠偏
中图分类号：U215 文献标识码：A 文章编号
随着城市化的进程, 作为城市基础设施既有地下管线，日夜肩负着传送信息和能量的重要任务。为城市处理污水的系统、自来水、煤气、电力和通讯设施等等的地下管网已经不堪重荷，所以各种管线的改建、新建、扩建就提到了议事日程.而非开挖顶管施工因为安全方便,对地面影响小的特点得到了亲睐,得到了越来越广泛的应用.非开挖技术是指利用少开挖和不开挖技术来进行地下管线的铺设或更换的工艺。顶管技术就是在这种情况下发展起来的一种非开挖技术，其在国外已广泛使用，在国内也已逐渐普及。随着顶管技术在市政工程的广泛运用,对其工艺也在不断的改进,这里就施工中一些事项,在这里希望与大家探讨. 1 顶管施工的特点 顶管法又称为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。顶管施工法由于其上述多方面的优点，在市政工程中尤其是在市政管线工程中得到了广泛地应用。概括起来，顶管施工技术具有几大方面的优点：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。 2 顶管技术施工几个注意事项 2.1顶力的计算:相对准确的计算顶力对于合理配置设备,节约成本,保证顶管的顺利进行至关重要,现场通常采用经验公式:
①小直径钢筋混凝管道的顶力一般采用可用下式计算:
P= mWL ( 1 )
其中 p — 顶力(t ) ;
m —顶力系数;
W — 单位长度的管道自重( t / m ) ;
L —管道顶进长度( m ) 。
考虑到钢筋混凝土管自重与其外径的关系为W= 0 . 52 D12, 故式( 1 ) 可写为:
P = M D12L ( 2 )
式中D1—管外径( m ) ;
M — 顶力系数。
由于将W= 0 . 52 D12 引入式( 1 ) , 故式( 2 ) 中的M 可写为:
M = 0 . 5 2 m
M 的取值如下:
土层为粘土、亚粘土及天然含水量较小的亚砂土, 管前能形成土拱者, M 可取0 . 8~ 1 ;土层为密实的砂土及含水量较大的亚砂土, 当管前挖土不易形成土拱, 但塌方并不严重者, M 可取1 . 5 一2 . 0.该公式还规定: 当土质坚硬, 含水量较小时, M宜取较小值; 当土质松软, 含水量较大, 砂土过湿或过干, 以及顶管技术较不熟练时, M 宜取较大。
2.2 顶管施工的工艺：顶管施 叉称为顶进法施工，是指利用顶进设备将预制成椭圆形或圆形构造物逐渐顶入路基，以构成立体交义通道或涵洞的施工方法。顶管施工需先在确定的管段之间设置工作井和接收井，然后在工作井内安装推力设备将导轨上的顶管机头推入土体，由机头导向，将预制的钢筋混凝土管向前顶进，前端土体通过工作井运出，最后完成管道铺设。
2. 3顶管施工线形控制技术
1) 测量的方法。用坐标法, 根据设计给出的工作井坐标, 以及接收井中心的坐标, 直线顶管部分采用导线法, 将控制点定在工作井上。顶管顶进时, 在机头中心设置一个光靶, 根据光靶反映的读数, 即可知道目前机头的方位; 对于曲线顶管部分, 根据工作井、接收井坐标、圆心坐标以及曲线半径, 使用全站仪测出机头光耙坐标, 即可知道机头偏差情况。
2) 测量设备。顶进的测量与方向的控制, 主要是采用全站仪, 辅以激光经纬仪和水准仪测量。由于顶进距离长, 如观察困难, 可以采用自动跟踪仪测量。然后通过油缸进行纠编, 遵循先纠上下后纠左右的原则。
3) 测量与方向控制要点。a. 制定严格的放样复核制度, 并做好原始记录。顶进前必须遵守严格的放样复测制度, 确保测量万无一失。b. 布设在工作井后方的仪座必须避免顶进时移位和变形, 必须定时复测并及时调整。c. 顶进纠偏必须勤测量、多微调,纠偏角度应保持在10 ~ 20, 不得大于1, 并设置偏差警戒线。d. 初始推进阶段, 方向主要是主顶油缸控制, 因此, 一方面要减慢主顶推进速度, 另一方面要不断调整油缸编组和机头纠偏。e. 开
始顶进前必须制定坡度计划, 对每米、每节管的位置、标高需事先计算, 确保顶进时正确, 以最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。
4) 曲线顶管的测量。顶管工程的测量工作是整个顶管工程质量的关键, 它的实施好坏将直接影响到管线线形的平顺, 甚至影响到顶管的顺利贯通, 因此需精心实施, 确保无误。顶管施工测量包括高程测量和左右偏差测量两部分。高程测量较简单, 在地面上把永久性水准引测至井边, 通过垂直吊钢尺引测至井下,设临时水准点, 再在管道内架设水准仪测至机关内标靶, 即可知道机头高程偏差。此水准还可从机头测出来, 闭合差按二级水准控制。左右偏差测量较复杂, 在直线顶管中, 我们可以在后座设一激光经纬仪, 在满足通视的条件下, 直接看机头内标靶就可知道左右偏差, 而曲线顶管却做不到, 因为管线线形是弧形的, 后座内激光经纬仪不能一下看到底。因此需在管道内布置移动测站。在通过管道内的移动测站测量出机头内光靶的实际坐标后, 计算出光靶中心与该段曲线的圆心距离( 实际半径) , 与曲线设计半径相比较, 若大于设计曲线半径的, 说明机头向外侧偏出, 若小于设计曲线半径的, 说明机头向内侧偏出。在曲线段变为直线段后,根据实际测量出的光靶坐标, 使用点到直线的距离计算公式, 算出实际偏差距离。
5) 曲线顶管管缝控制。曲线顶管的管缝控制尤其重要, 因为如果管缝张不开, 就形不成曲线; 张开过大, 将造成顶管偏差或超标, 特别是软土中顶管, 在管缝形成后, 如果纠偏控制得不好, 其趋势会越来越大, 虽然可以通过纠偏千斤顶纠偏, 但这种偏差并不是一下子能纠回来的, 这样顶管的线形往往会形成蛇形, 而且最大偏差点超过规范允许范围, 并且管缝张开过大, 在地下水丰富的地方, 会给工程带来危险。应当把管外最大开口间隙控制在20 mm 以内, 避免管接口张缝过大造成渗漏。在顶管时, 由专人监控。
2.4 顶进纠偏应急与预防措施
1) 利用顶管机倾斜仪和测量数据提供的机头折角、倾斜仪基数和走动趋势、前后尺读数比较、机尾处地面沉降量等数据进行分析。对0. 5以上的大动作纠偏须尽量避免并慎重讨论, 不得已时也应争取在非重要地段进行并加强观测。纠偏动作后如无折角变动应立即停顶, 会同电工、机修工检查电路和液压管路, 尽早排除故障, 严防轴线超差。纠偏应在下管后尽早进行, 注意观察倾斜仪读数的纠后趋势及光点滞后变化, 同时通知地面和地下压浆人员加大同步压浆量。
2) 顶进过程中的纠偏可采取调整纠偏千斤顶的方法, 进行纠组操作, 若管道左则千斤顶采用左伸右缩方法, 反之亦然, 如同时有高程和方向偏差, 则应先纠正偏差大的一面。
3) 发生较大偏差应分析发展趋势, 采用分次逐步纠正, 勤调微纠, 若偏差超过质量标准, 应通知停止顶进, 研究有效措施,方可继续顶进。
4) 对顶进中经常发生顶管机头的旋转, 影响出土、测量等, 必须采取措施。防止偏转扩大, 其方法有: 改变切削刀盘的转动方向; 在管内的相反方面增加压重块, 直到正常。
顶管技术是一门综合性的技术, 顶管施工随着管道建设的发展已越来越普及, 应用领域也越来越宽, 相信随着顶管施工的普及和专业化, 顶管施工会在不断实践中成熟，相信顶管法施工必将成为一种大趋势。
参考资料：
1《关于顶管顶力计算公式的讨论和建议) , 郭文赓, 《市政技术》, 1 9 8 3 ；
2 .《市政工程施工技术规程》, 北京市市政工程局编；
3．中国地质大学( 武汉) . 顶管施工技术及验收规范( 试行)[M] . 北京: 人民交通出版社,2007。
