顶管施工关键技术

一、沉降控制

在推进过程中，顶管引起地层移动的因素主要有：顶管掘进机开挖面引起的土体变化；掘进机纠偏引起的土体变化；掘进机后面管道外周因注浆填充引起的土体变化；管道在顶进中与地层摩擦而引起的地层变化；管道接缝及中继间接缝中泥水流失而引起的地层变化。上述的各种因素所引起的地层变化导致土体向开挖面及管道外周移动，从而引起地面沉降。

主要控制措施：对管道顶进轴线两侧及周围建筑物沉降进行实时监测，依据监测数据及时调整进浆压力、顶进速度等。

二、洞口土体加固及封门

1、洞口土体加固

在顶管机顶出洞口时，如果洞口土体强度不够，大量土体和地下水将涌入工作坑，将导致洞口周围地表大面积沉降，塌陷。不论是松散的砂土还是饱和含水软粘土，自身均缺少自立性和防水性，一旦出现临空面时，土体将产生大量的滑坡坍塌，出现涌水、涌泥等。

要使顶管出洞进洞安全可靠，需要对洞口土体进行加固处理。加固方法包括：高压旋喷桩技术、搅拌桩技术、注浆技术和冻结技术等。

2、封门

洞口封门是土体加固的辅助措施。封门起着防止水渗漏和挡土的作用，顶管工具管在进洞或出洞时需首先穿越工作井或接收井井壁上的封门，这就要求封门能够方便地拆除或打开。根据工程地质和水文地质情况及选用工具管的类型，封门在工作井施工时，均应能支撑侧向的水土压力。

采用沉井施工时，工作井和接收井的临时封门可采用外钢封门、内钢封门、砖砌封门、钢筋混凝土封门、型钢封门或以上几种的组合形式。

钢板桩外封门是应用比较广泛的一种封门形式。在沉井制作完成准备下沉前，在井壁洞口外侧设置密排钢板桩，并固定在其上部，使钢板桩与沉井一起下沉，钢板桩抵抗侧向土压力，侧向水压力可以在洞口内做砌块加外粉刷来抵抗。通常，在埋深比较浅时，钢板桩通常采用普通槽钢；当深度超过10m以上时，要考虑采用拉森钢板桩。

三、洞口止水

洞口止水装置的设计对顶管能否顺利地进出洞、保证顶进过程中洞口的密封的可靠性至关重要。工作井、接收井的穿墙孔应设置止水装置。止水装置可采用盘根止水和橡胶板止水，也可采用组合式止水。砂土、粉土土层宜采用盘根止水，黏性土土层宜采用橡胶止水，长距离或承压水土层中宜采用组合止水。

四、注浆减阻

泥浆减阻技术是顶管施工关键技术之一，泥浆主要起到润滑减缓顶管阻力作用，另一方面又可以起到稳定周边土层的作用。

注入的泥浆又称触变泥浆，由膨润土、高分子聚凝剂、氧化镁/片碱、水按一定比例配制。不同的土质采用不同配方，触变泥浆性能指标要求见下表。

顶进施工前应做触变泥浆配合比试验。泥浆应充分搅拌使其水化，泥浆搅拌完成宜放置24h后再行使用。注浆间距，通常混凝土管取3~5管节，每组注浆孔在同一截面上设2~4个，管底不宜设置注浆孔。在掘进机尾部应设置一组主注浆孔；在每个中继站处应设注浆孔。

顶进施工中，减阻泥浆的用量主要取决于管道周围空隙的大小及周围土层特性，由于泥浆的流失及地下水等的作用，泥浆的实际用量要比理论用量大得多。通常，对于黏性土和粉土不应大于理论注浆量的1.5~3倍，对于中粗砂层应大于理论注浆量的3倍以上。由于顶进距离长，一次压浆无法到位，需要设置泥浆接力站，接力输送。