浅谈顶管施工技术在市政给排水管道施工中的应用
【摘要】给排水管道建设在城市中承担着日益重要的作用，本
论文对顶管施工方法进行了简要探讨，简单分析顶管施工的优越性
和施工特点，对于进一步推动顶管施工在给排水管道施工中的应用
具有一定的借鉴意义。
【关键词】顶管技术；给排水管道；施工应用
引言
顶管施工是一种现代化的埋设地下管线的施工方法，它在不扰
动管外土层结构条件下，利用顶进、挤压等多种予力手段的予力技
术作用原理，自控自支护自平衡土压力，使管壁与原土层紧密结合，
不会形成埋管回填土中的积水带及浮力区，可改变顶管沿线地下水
的渗流方向及渗透作用，使顶管管线形成土体中的加筋体，与土体
产生相互作用，改善了沿线土层的变形性质，显现出该施工特点的
较大的优越性。
顶管施工技术在地层的适应性、对地上地下环境的保护、对地
上地下设施的无干扰破坏、施工安全可靠性、施工质量保证及施工
经济效益等方面都具有较大的优越性，并显现出无限生命力。
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及公路、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给排水管线工程中
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，其主要缺点是施工技术难度较高，需要详细的工程
地质和水文地质勘探资料。
2 顶管作业技术应用分析
2.1 顶管的长度
用顶管法施工的顶力，随着顶进距离的增加而增大。由于顶管
设备能力有限，因此一次顶进长度受到限制。管径越大，所受的阻
力也越大。顶进管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。建造顶压坑时顶压坑的长度也要增
大，挖坑、支护、回填、修复的费用将相应地增加。反之，在直线
上推顶很短的管也较困难，因为短管比较容易向周围土层中挤入，
致使整个管列呈蛇形弯曲，这便降低了管路顶进的可控性。
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。
2.2 顶管工具的选用
所用的千斤顶、高压油泵系统、顶管机的规格、台数应满足最
大工作压力。
2.3 为了减小顶管时的阻力，常采用触变泥浆进行顶管。
施工时，通过预留孔道向管外壁压送触变泥浆，在管外壁与土
层之间起润滑减摩作用。同时，触变泥浆套裹在管子外壁上，从而
产生一定的浮力，顶进时能在一定程度上将管子托起，祈祷了减少
顶力的作用。
使用触变泥浆一般可以减少顶力30%～50%。触变泥浆由膨润土、
碱、水按一定比例配置而成，具有良好的触变性、稳定性及润滑作
用。因为它在不受力时很稠，而一经扰动，就会变稀，容易流动，
所以叫做“触变泥浆”。
2.4 中继间的设置
所谓“中继间”，就是当顶管段太长或者顶力过大时，为了减少
顶力可将管道分成数段，使每一段成为一个独立的顶进单元，在每
单元间有可伸缩的工具管，工具管内设置千斤顶及高压油泵等设
备，前段以后段为后背，分段接力顶进。
2.5 工作井和支承后背的要求
工作井挡土板设置情况按要求处理。在坑底的道木顶上最好设
置导轨，这样有利于管道滑动及保证按高程顶进。设置导轨时必须
符合高程、水平或坡度、中心线等方面的要求。后背分为原土层后
背和人工后背两种，一般土质的原土后背能够承受的顶力为
150kpa。后背壁应平，以使顶管的反作用力能够均匀地传给后背。
后背要具备足够的强度与稳定性，必须垂直与管道的顶进方向。后
背的设置根据顶管直径的大小、受力大小和施工工期长短来考虑。
如果为小直径管道，工期又短，可以设置简易后背；如果工期长，
应设置砌石或钢筋砼后背。
2.6 顶管施工工序
2.6.1 穿墙：打开穿墙闷板将工具管顶出井外，并安装穿墙止
水装置，主要技术施工措施如下：a、穿墙管内填夯压密实的纸筋
粘土或低强度水泥粘土拌和土，以起到临时性阻水挡土作用；b、
为确保穿墙孔外侧一定范围内土体基本稳定并有足够强度，工作井
工具管穿墙前，对穿墙管外侧采取注浆固结措施；c、穿墙前对可
能出现的问题进行分析并制定相应处理措施；d、闷板开启后迅速
推进工具管，同时做好穿墙止水，一般采用止水法兰加压板，中间
安入20mm厚的天然优质橡胶止水板环，要求具有较高的拉伸率和
耐磨性，借助管道顶进带动安装好的橡胶板形成逆向止水装置，应
防止因穿墙管外侧的土体暴露时间过长而产生扰动流变。
2.6.2 顶管出洞：顶管出洞是顶管作业中一个很值得注意的问
题，顶管出洞，即顶管机和第一节管子从工作井中破出洞口封门进
入土中。开始正常顶管前的过程，是顶管技术中的关键工序，也是
容易发生事故的工序。为防止管线出现偏斜，应采取工具管调零，
在工具管下的井壁上加设支撑，若发现下跌立即用主顶油缸进行纠
偏，工具管出洞前预先设定一个初始角弥补下跌等措施。
2.6.3 注浆减阻：在顶管施工中还有一个重要的技术措施就是
通过压注触变泥浆填充管道周围的空隙，形成一道泥浆保护套，起
到支撑地层，减少地面沉降，减少顶进阻力的作用。在施工中，首
先对顶管机头尾部压浆，并要与顶进工作同步，然后在中续间和混
凝土管道的适当位置进行跟踪补浆，以补充在顶进中的泥浆损失。
注浆工序一般多应用于长距离顶管施工中。
2.6.4 管道测量复核
当管道的顶进施工中产正了误差之后，应当由安装在机头前面
的纠编油缸和导向油缸来进行管道的纠偏。因为在顶进的过程中管
道之间已经有了连接，因此其误差都是逐渐累积起来的，所以也应
当进行逐渐的校正，可以在纠正时通过趋势图来进行偏差趋势的辅
助判断。即在顶进过程当中每0.5m进行一次测量，再通过数据整
理之后，就可以绘制成偏差趋势的曲线图，从而按照其曲线的斜率
来进行机头偏差的发展趋势分析以及管道的纠编。在纠偏过程中应
当先按照实际的偏差情况来逐渐调整角度，而当该曲线到达了峰值
后，就表示管道的偏差已经开始减小，从而可以判断出其最前部的
管道机头已经开始逐渐往中心进行靠拢。通过这样的方法就那个将
管道的偏差角度逐渐地减小，最终在适当的时候将机头摆正。而如
果机头纠偏的操作幅度过大时，则可能还需要进行反向的纠偏。总
之最终保证管道的高程到达正常到达范围使，其纠编的角度也趋进
于零。顶管施工的纠偏操作一定要在其管道的顶进时进行，并尽量
降低纠偏所引起的折角，以避免管道接口处产生连接应力的误差。
顶进纠偏是采用调整4台纠偏千斤顶组的方法，进行纠偏操作，若
管道偏左则千斤顶采用左伸右缩，反之亦然。如果同时有高程和方
向偏差，则应先纠正偏差大的一边。纠偏应做到在顶进中采用小角
度分级逐步进行，勤调微纠。当顶管机头发生旋转时，可采取在管
内的相反方向增加压重块或在中间站提供旋转纠正力矩等方法纠
正。
3 结语
顶管施工技术具有不妨害交通畅通、占地面积少、大大降低沿
线拆迁的工作量、施工的过程控制相对严格以及经济性较高等优
点。相对于开槽埋管从社会效益与经济效益上来讲更具有优越性，
另外一方面从切实做到保护环境考虑，顶管施工技术应该得到大力
推广。
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