摘要：随着我国城市化建设进程的加快，老旧城区的市政基础设施提升和新建区域的超前规划迫在眉睫，由于人员密集、建（构）筑物错乱复杂，地块规划不合理，对施工环境的要求相对较高，开挖施工难以实施的情况下，就需选择非开挖施工技术（顶管施工技术），与开挖施工技术相比，其具有对四周建（构）筑物影响小、占地面积小、交通管理及居民生活影响小、施工环境污染小、综合造价低的优势，同时还具有安全、省时、高效等特点，在社会效益和经济效益方面都有较高价值和意义。

关键词：土压平衡机械顶管;施工技术

一、工程概况

西安航空基地表处南路--郭靳路雨水管线工程EPC施工总承包项目位于西安市阎良区航空产业基地区域，因清河综合治理，现需对航空产业基地区域内原规划终端雨水主管道进行重新规划和定线，以完善区域内排水功能，满足区域规划发展需要。

本工程不具备全线明挖施工条件，设计雨水管线大部分采用顶管方式施工道埋深在5.8m～9.0m;局部起终点部分采用明槽开挖施工，大部分雨水主管道埋深在6.0m之下。拟建雨水主管长度约1138m，雨水主管道管径采用d2800mm，机械顶管施工管材采用Ⅲ级钢筋混凝土钢承口管;除顶管之外的管材采用Ⅱ级钢筋混凝土钢承口管。顶管施工所用工作井、接收井均采用钢筋混凝土护壁，逆作法施工，其中工作井4座，接收井3座。本工程8段顶管中最大顶进长度为130m，管节52节。

二、顶管施工方式的选择

机械顶管施工常用的顶管方式有土压平衡式、泥水平衡式、岩盘式。

施工前必须充分了解该项目所在区域的水文资料、地质情况，选用最为合适的顶管施工工艺。特别是在复杂地层的情况下顶管施工可能穿越多种不同地层时，甚至可能会出现不同的障碍物（如孤石、溶洞等），所以在不同的地质情况下选择不同的顶管施工工艺。

依据地勘报告雨水管顶管施工大部分位于黄土状土粉质2层，离地下水位较近，局部呈软塑状态，土性较差，顶管施工局部位于杂土层和粉质粘土层。根据工程以往工程实践和顶管机械特性最宜采用土压平衡式顶管。

三、土压平衡式顶管施工技术的基本原理及优缺点

1）土压平衡式顶管施工技术的基本原理

土压平衡式顶管施工技术就是从顶管井开始将顶管机头和管道，通过主顶进系统及附属系统结合中继间的作用，将管道穿越土层到达接收井的预留口边，然后通过接收井的预留口穿出，形成连通管道的施工的过程。顶进时常以顶进速度（土体切削量为常量），螺旋输送机转速（排土量为变量）进行控制，通过人工和电脑控制，使顶管机内外水、土压相互抵消，达到土压平衡，减少土体扰动和顶进沿线地面的沉降或隆起的产生。

2）土压平衡的优缺点

土压平衡顶管有以下优点：

1、适用土质范围广，适用土质为软黏土、粉质黏土以及部分黏质粉土。

2、能保持挖掘面的稳定性，可用于地面沉降较小的环境施工。

3、排出土多为干土或湿土，经晾晒后便于运输、处理。

土压平衡顶管的缺点：

1、在非黏土或黏土较少的土层施工时，需要添加黏土或土体改良剂，这样就提高了施工成本。

2、开挖面遇到较大的障碍物则无法处理，需要开挖出障碍物或者人工进行处理。

3、在砾石性土层中施工，粒径必须小于螺旋输送机内径的1/3，否则会堵塞螺旋输送机，造成顶管机械损坏。

四、顶管施工

1）顶管施工前注意事项

（1）施工前应熟悉施工图纸，进行图纸自审，掌握设计意图及要求，并进行设计交底及图纸会审;

（2）进场后需进行现场调研，核实确认工程沿线的地质、水文、各市政管线、构筑物、障碍物等其他设施，便于采取有效针对性的措施;

（3）临建搭建、落实施工设备、材料、队伍;

（4）编制施工组织设计方案、危大方案及各类施工专项方案;

（5）根据地勘报告及现场实际情况，确定机械顶管类型。

2）顶管施工（工作井）注意事项

（1）施工现场须采用全封闭施工，现场的沟、坑、池、井及各种预留洞口等其他危险部位，应设置防护栏或防护挡板，并设危险标识、标志，在可能范围内加以封闭;一切脚手架或棚架、防护设施、安全标志和警告牌等，一经架设不得擅自拆动，如需拆动时，必须经现场施工负责人同意;不应踏在拆落的模板上走动，以防钉伤和模板失稳坠落伤人。

（2）工作井、接收井采用钢筋混凝土护壁，逆作法施工。施工中应遵循相应规程、规定及施工专项方案，以井壁结构本身既作为挡土墙，又作为支撑，从上而下依次分层开挖，第一层可根据地质实际情况开挖深度为2.0m-3.0m，之下每层开挖不宜大于2.0m，为了保证每段混凝土下端浇筑质量，施工单位应采取相应的保证措施;混凝土强度≥85%设计强度后，方可进行下一层施工，每向下施工一层，应随时监测开体沉降及变形情况。

（3）施工过程中应尽量避免对土体的扰动，如发现不良地质，应做好防护措施，防止土体崩塌，如遇地地下水应采取降水措施，降水深度不得小于开挖面以下0.5m，详细施工方案及应急措施报监理单位，批准后方可再进行施工。

（4）基坑开挖过程中如遇问题坑、井、穴、墓等按《建筑场地墓坑探查与处理技术规范》（DBJ61-57-2010）进行处理，基坑挖到设计高程处应组织有关人员进行验槽。

（5）顶管井四周5.0m外应设置排水沟，做好排水设施，防止地表水进入工作井内。不得在井口5.0m周边堆载。

（6）结构底板应连续浇筑，不留施工缝;壁板原则上不留施工缝，施工中若必须留设时，只能留水平施工缝，位置在底板顶面以上0.5m处或顶板底面以下0.3m处;在有洞口的地方，施工缝与洞口边缘的距离不小于0.5m;所有壁板不允许留垂直施工缝。

（7）Y6顶管接收井详细施工方案及应急措施报监理单位，批准后方可再进行施工。施工时应注意对现状污水管道的保护和加固措施，防止施工扰动现状污水管道产生污水管道泄漏或者管道的断裂，浇筑第一版护壁应向污水管支撑梁预留钢筋，污水管道支撑梁双侧施工，先进行一侧支撑梁施工待混凝土强度达到85%时，再进行另一侧支撑梁施工，污水管道两侧支撑梁施工时应对其进行动态监测，保证安全施工和施工质量，下段混凝土护壁施工与其他顶管接收井施工方式相同，为了保证每段混凝土下端浇筑质量。

3）顶管施工（顶进施工）注意事项

（1）本项目雨水管道出厂应符合相关规范要求，管道进施工场地时，须携带管材实验、检测报告、合格证等相关文件，施工管理人员应严格检查与验收，对外观存在破损、裂痕、临期等管道进行退场，钢承口进场前必须做好防腐处理，在管厂加工处至现场运输、吊装过程中不能变形，接口不损坏，确保管节的密封性。接口滑动橡胶圈应由厂家随管配备，保持清洁、无油污，有韧劲，无老化。

（2）管道进场堆放整齐，下管前对管口进行处理，管道接口处设置衬垫材料，本项目采用胶合板与麻丝作为衬垫。胶合板与麻丝应在混凝土管口固定牢固，并预留顶进完成后管口嵌缝采用聚硫或聚氨酯密封膏封堵空间。

（3）在顶进过程中，管节对接前涂无腐蚀性润滑油以减少摩阻，防止滑动橡胶圈翻转、移位和断裂。

（4）千斤顶后端用钢支撑与靠背墙将反力均匀作用于工作井，前端环形+U型顶铁将顶力传至管节。后端钢支撑与前端顶铁应具有足够的刚性，与作用管管端面接触相对平整无变形。

（5）顶管顶进过程中，若发现井壁后背土体疏松或存在间隙，应对井壁后土体进行注浆处理以提高抗力。当计算总顶力大于管节允许顶力设计值或工作井允许顶力设计值时，应设置中继间。顶进设备后座面积应不小于9.0m2。

（6）顶进过程中必须做好顶进记录，顶进中要勤测量、勤纠偏、多微调，严禁大幅度纠偏施工。顶进压力要控制在合理数值范围内，严禁超顶力施工，以免发生管节出现裂痕或爆裂等质量问题。

（7）在顶管作业面应进行通风、有毒有害气体检测，检测合格方可开工，保证施工人员生命安全。

（8）地下水较高时在工作井预留洞口处应设止水装置，本项目顶管位于粉质黏土层，顶管工作井预留洞口宜采用橡胶板止水，在Y11工作井向南顶进穿越郭靳路施工时，需预先在顶进轴线的路面铺设钢板，钢板厚度需大于20mm，以防止发生地面沉降引起的道路安全事故。

（9）调配泥浆要根据现场土质情况进行配置，膨润成胶体使用比重掌握在1.20g/cm3为宜。

3）顶管施工（顶进完成）注意事项

（1）在道路下顶进，应严格控制地面沉降量不得超过20mm，顶管结束后应及时封堵洞口，采用水泥砂浆进行固化压浆。

（2）顶管顶进完成后，须及时对管周外壁触变泥浆进行置换，特别是管道穿越道路、铁路等重要设施时，填充注浆材料采用水泥加粉煤灰浆，注浆压力控制在2.0MPa，通过注浆压力及浆液流量控制注浆量，当注浆压力急剧增大，流量减少为止，泥浆置换完成后，采用雷达进行检测，对雷达检测出空洞的地方，应再次补注水泥+粉煤灰浆充填，以达到填充密实。

（3）顶进完成后，对管口嵌缝采用聚硫或聚氨酯密封膏封堵，表面采用水泥砂浆+石棉进行抹面，不得凸入管内。

4）穿越管线施工注意事项

（1）首先应按照设计图纸及相关规范进行施工，管道交叉顶管施工尽量满足其空间最小净间距，尽量减少开挖工作面及回填方量，降低工程造价，保证工期。

（2）穿越管线施工时，应联系相关管道产业单位及主管部门，取得同意批复和协助施工，施工时尽量减少对其管道的扰动和破坏。

（3）根据现场情况进行调研，制定施工组织方案，经论证通过后，报监理方、建设方审批通过后，方可实施施工。

（4）雨水主管顶进与现状污水管道交叉穿越管线施工：微扰动施工措施，设置监测措施，优化顶进技术参数，信息化施工等。

五、结  语

顶管施工的管材施工外观质量必须满足顶管施工技术规范的要求，进场验收时目测干净、管道顺直、管内平直、管节无裂缝。顶管施工完成后，将管道内部进行清扫，将管缝及被碰损部位处理得当，保证无渗漏;对顶管全线按照设计要求进行测量，保证其在施工验收误差范围内。

本工程在采用土压平衡式顶管施工后，减轻防尘减霾压力，同时减少了土方开挖量和土方倒运量，缩短了工期，取得了良好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1] 给水排水管道工程施工及验收规范（GB50268-2008）[S].

[2] 陈鑫辉.土压平衡式顶管施工技术在市政工程中的应用[J].广东建材，2007，（9）：80-81。