近年来，在市政工程中，各类地下管道采用顶管施工已显示出无比的优越性，随着城市建设的需要，顶管施工对周围环境的影响已引起人们足够的重视。为此，就顶管施工工艺及防护措施进行了讨论，为市政工程的顶管施工提供了参考的依据。

    1 工程概况

    合肥市铜陵路高架工程一标段，全长1963.949m。其中，K0+330～K0+367段北侧污水管道WE10～WE11，为避让现状房屋，采用顶管施工，管径放大为DN800。设计顶管坡度为1.5％，长40米，最大埋深5.232米，WE10为接受井，WE11为顶管工作井。

    该段顶管全部位于高液限粘土层，呈褐色、灰黄色，可塑状态，局部夹低液限粘土薄层，含铁锰结核，灰白色高岭土条带，网状裂隙发育，裂隙面光滑如镜，具油脂光泽，无摇振反映，属合肥地区典型的膨胀土。

    2 顶管工作坑的施工控制及防护措施

    2.1 顶管工作坑的选择和受力分析

    2.1.1 工作坑选形：

    根据该段工程的土质报告，在确保安全的前提下充分考虑工程进度和对周围环境影响等条件，在“沉井支护”、“钢板桩支护”、“砖砌倒挂井支护”三种方案中我们选择“砖砌倒挂井支护”方式。

    工作坑的大小是根据顶管后背厚度＋管材的长度＋顶管设备的长度＋有效工作空间之和确定的。因此本工程工作坑设计为内径5米，墙厚37cm，水泥砂浆为M7.5的MV10红砖护壁圆柱形井。

    其主要特点是：施工快捷、取材容易、对周围环境影响较小，也方便进行变形观察。

    2.1.2 其受力分析如下：

    在本工程中倒挂井具体结构设计为：内径φ5000mm的圆形井，井壁厚37cm砖砌体，井深＜8.5m

    (1)由于坑为圆形且四周为土壤填实，因而四周各点的受力如图：

    (2)力系为径向对称分布，根据力学原理，各点受力转化为沿圆形井壁方向

    2.2 工作坑施工

    工作坑地板采用砼C25振实,按三道钢筋混凝土圈梁，圈梁按40cm厚，底部一道圈梁设到顶管的上方。并设置深度0.5米的集(排)水坑。开挖及砌筑必须对称进行，施工不宜过快，必须待上层井壁的砂浆达到设计强度后，方可开挖下层井壁土方。

    2.3 工作坑的排水

    为了保证顶进施工顺利进行，顶进工作面上不塌方，不涌水。在井底铺设15cm厚的碎石垫层，再浇筑20cm厚的C25混凝土底板，底板面设置成一面坡，坡度为1%。然后在低洼边设置一个0.5米深，半径0.25米的圆柱形集水坑，有积水时通过水泵及时将水排走。

    井外排水：在工作井洞口设置高于四周地表0.2米坡度为5﹪的流水坡，以防雨天地表水的流入，对工作坑安全产生不利影响

    2.4 减少砼与土摩阻力措施

    减少土对砼管摩阻力，是顶进施工中的一个重要环节，为保证工作顺利进行，在砼管顶进之前，对砼管涂润滑剂，其材料为石蜡。用这种办法可有效在顶进中降低顶力。

    2.5 工作坑的直槽维护

    为保证施工安全，有效掌握工作井壁的变形情况，采用目测和工具尺测量两种方法相结合对井壁进行观察。制作两把长5米左右的直尺，在砌筑井壁及顶进过程中，每天目测3次，工具尺测量一次，无明显变化，视为安全；若墙体明显漏水和明显变形时，用工具尺测量具体变形量，来确定加固措施。若井壁产生明显变形，影响顶进施工，采用插打钢板桩，再用1.2cm厚的钢板围护井壁，确保工作井的安全。

    2.6 安全防护

    开挖及砌筑倒挂井必须对称进行，施工不宜过快，必须待上层井壁的砂浆达到设计强度后，方可开挖下层井壁土方，一般为手感坚实即可。必要时在砂浆中加入早强剂。井壁与土层之间的空隙应及时用砂浆填实。坑内放一台污水泵及时抽水，尽量减少水对基础的浸泡。为了加强井壁的砌筑质量，砌筑井壁前严格控制砖、沙、水泥的质量，必须报验合格；砌筑过程中，需要控制好红砖的湿度、砂浆的配合比、砖缝间的砂浆要求密实；砌筑好井壁8小时左右后，两天内对井壁洒水养护。

    在倒挂井内设置3个工作坑变形观察点，并安排专人跟班观测工作坑变形情况。

    3 顶力计算及顶进施工工艺要点

    3.1 后背设计

    本工作坑采用现浇砼后背，砼强度为C25，横向长1.9米，厚0.5米， 背部靠井壁，浇筑成一圆弧面，井底地面以上高1米，地面以下埋深0.5米，后边直接与井壁浇筑在一起成曲面。

    顶管作业应为连续作业，尽管避免中途长时间停顿，实践证明，在粘性土层顶进时，因某种原因使连续施工中断，重新起顶时，顶力将会增加50～100%。顶进工作中，注意以下事项：

    （1）及时注意油泵压内表变化，发现压力骤然大时应停泵检查；

    （2）要连续顶进，不能长时间停顿；

    （3）千斤顶要着力均匀；

    （4）控制顶进速度，以防顶进中发生偏差；

    （5）顶进一般为2厘米/分钟，最大不超过5厘米/分钟。

    3.2 下管

    工作坑上方设活动式工作平台，一般采用30号槽钢作梁，上铺方木。下管采用临时吊车吊运下管，出土采用摇头扒杆。用吊车将管吊起后，使砼管达到预定部位。下每节管子要检查管节的高程和导向，看其是否符合设计要求。检查管节是否完全贴卧于导轨上。接口时用钢套环将下入管节和前节砼管连接在一起，顶进就位后用砂浆及填缝料将管间缝隙密封。本方案采用16T吊车下管，吊车使用完毕后应调离现场，避免对顶管作业人员产生危险。

    3.3 顶进

    顶进利用千斤顶顶出镐在后背不动的情况下将顶进管子推向前进，其过程如下：

    （1）安装好顶铁、挤牢，管前端已挖一定长度土后，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；

    （2）停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞缩回；

    （3）添加顶铁，重复上述操作，直至需要安装下一节管子为止。

    3.4 出土

    人工将土由管内运到工作井位置，装入手推车，然后用钢索绳吊装到井上，倒在井上一侧。堆积量足够时，用自卸车运走。

    3.5 测量与校正

    3.5.1平面控制

    为确保两井间顶管贯通，在两端头井附近埋设地面导线点，利用空导点和地面导线点，以导线测量形式，将平面控制成果引测到施工现场。

    井上座标点向井下传递采用联系三角形方式，点位由铅垂仪垂直投设。 井下控制顶进方向的基准点用钢架埋设成固定点，采用激光经纬仪跟踪观测机头偏差方向。

    3.5.2高程控制

    利用施工区域附近的已知高级水准点，布设等级水准路线，将高程引测到工作井附近，并设立施工高程控制点。地面高程传递到井下时用钢尺垂直悬挂，下系至标准拉力线锤，然后地面、井下两台水准仪同时观测。井下布设2～3个地下起始高程控制点。

    四、结束语

    经过现场施工的实际情况，该项施工方法能够满足市政工程的需要，并克服了施工难度大、工期短的困难，适用于市政工程环境及条件受限制的区域。本文对施工的每个环节从工作坑、到顶进、下管、挖土、出土、测量等施工工艺进行了探讨，并提出了施工时的安全防护措施，为完善和推广顶管施工工艺提供了依据。