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1、高速公路顶管施工过程中的施工要点摘要：开挖路面、铺设管线、恢复路面，这是传统的公路穿越的方法，高造价、不便的交通、环境的粉尘污染，是这种方法不可避免的缺点。对已经建成并投入生产的高速公路来说，中断交通、设置路障是开挖过程中必须进行的，不仅影响了行车安全，还会导致施工人员的安全面临巨大的威胁。在本文中，笔者在顶管施工的一般要求的基础上从各个方面对高速公路顶管施工过程中的施工要点进行探讨、分析和总结，希望能够为业界提供些许参考。关键词：高速公路；顶管施工；准备；顶前施工；顶管作业；检测；矫正所谓公路顶管穿越施工，指的是安装砼套管在需要穿越公路的地方，然后通过套管进行主管线的穿越。这一施工方法的主要
2、特点是在进行公路穿越施工时路面情况不会遭到破坏，正常的交通不会受到影响，除此之外，穿越公路的主管线能够受到套管的有效保护，一旦有故障发生维修起来也十分方便。 一、顶管施工的一般要求 第一、在进行管道穿越公路时，1.2m是套管顶部距路面的深埋的最小距离，1.0m是套管与路边沟最低深埋距离，如果主要水渠是路边沟时，0.8m是套管顶部与水渠最低处的埋深的最小距离，2.0m是穿越套管伸出路基坡脚的长度。 第二、穿越的长度、深度、套管结构及附属设施的结构要求以及地质情况进行全面掌握，并熟悉图纸。为了取得准确的资料，必须在穿越两侧挖深坑，这是如果遇到不明确的实际地质状况时必须进行的一个步骤。 第三、在进行
3、穿越施工前，必须联系公路主管部门，以相关条款、规范为依据进行穿越施工手续的办理。 第四、与相关路政部门以及其他相关部门联系，对穿越地段内是否有通讯线路、管道等设施存在进行详细地了解，并请相关部门对详细位置进行指定，需要注意的是在制定时必须有主管部门的相关人员进行现场指定，开挖施工要以人工来进行，将设施暴露出来，同时，必须通过主管部门认可相关保护方案。 二、顶管施工要点 （一）施工准备：场地平整、测量放线 第一、以经纬仪为手段，以设计给定的控制桩位为依据，进行穿越中心轴线的放出，然后对穿越中心桩进行设置，对施工带边线桩进行设置，以白灰线为界。除此之外，标记号地下的障碍物、光缆等设施。 第二、为了
4、对顶管深度进行确定，必须对需穿越公路及公路两侧的自然地平标高进行测量，并对测量数值的准确性进行保证。 第三、于顶进一侧，进行12m宽的管线预制场地进行选择和平整，管线的长度是预制场地长度的确定的主要依据。为了保证车辆和材料的顺利进入，笔者修筑一条施工便道，便道的位置在场地与干线公路间侧。 第四、造作坑的位置、接管坑的位置以及开挖边线是与放线同时进行的。 第五、对于公路两侧中心线上的标志木桩，必须用水泥保护好，从而保证以标志木桩为基础来进行操作坑开挖深度和穿越准确度的测量和审核。 （二）顶前施工技术措施 第一、预制工具头、预制和防腐套管 1、先成孔，后顶进，这种施工方式主要适用于地质条件较好、地
5、下水位较低的工程； 2、先顶进，后出土，随时顶进随时出土，这两种施工方式主要适用于具有焦超地质条件和底稿地下水位的工程，需要注意的是，在进行施工的同时还要进行专用的喇叭形纠偏工具头的制作。为了达到内外防腐功能，在预制钢套管时必须采用钢板来进行卷制。 第二、顶管作业坑的布置 1、一个顶管工作坑和一个接受坑，是顶管作业坑的组成部门，与路边3m的距离便是设置作业坑的位置；同时，工作坑的选择位置应该易于公路进场、地势较低。通常，6m4.5m是工作坑的平面尺寸。 2、顶管工作坑的开挖施工。平整、夯实是工作坑底部基础的基础要求；为了使承受顶进反力的工作坑洞饿靠背墙的耐压强度得到保证，在浇筑时必须采用钢筋混
6、凝土作为材料，且浇筑的最小厚度为0.5m，并将靠背墙处理成垂直状。在进行工作坑的开挖施工中，降水方式的确定要以地质情况和地下水位的高低为依据，深井降水和轻型井点降水相结合的降水方式是在特殊情况下所采用的，基坑标高以下2m是地下水位的最高水位。将基坑开挖线设置好是将地下水位降至基坑标高以下2m后首先要进行的工作，为了防止开挖施工中出现塌方事故，必须在边线外用振动桩锤插钢板，连接钢板桩的钢板的标准为894.5，开挖的方式必须是人工开挖，为了增强后靠背墙的整体性，在基坑达到设计要求后必须浇注2m左右高的钢筋混凝土墙于基坑四周。 3、与工作坑中心线一致的路对面是设置接受坑的位置，4m4m是接受坑的水平
7、尺寸，穿越管线埋深是确定接受坑深度的主要依据。 第三、顶管设备系统安装就位及实验 在安装托轨、托辊、托架时，必须采用经纬仪对中心线和高程进行测量，并将误差保证在区间（-2mm，+2mm）内，最后以螺杆固定导轨与地基地面。 1、工作坑的基础 以设计管底高程和基础厚度为依据对工作坑的底面高程进行确定，以混凝土作为基础，这种方式适用于有较好土质和无地下水的工程中；以自制铁箱作为基础的方法，比较适用于有地下水的工程中。固定导轨是工作坑基础的主要用途，在基础上敷设好导轨之后采用地脚螺栓进行固定，管中心到两钢轨圆心角的3060是最佳的两个导轨之间的距离。600mm是两道管道间的最小距离，这是由该处的顶管采
8、用双排顶管所决定的，因而，轨道间距是进行轨道安装时必须注意的。保证管子的稳定，引导顶进时要以设计的中心线和高程为依据，这是导轨的主要作用。 2、安装设备 工作坑背面的枕木排是设备安装的位置，并且以30mm厚的钢板作为承力板设置在设备与枕木排之间。为了使施工安全得到保证，必须准确地对顶管设备系统进行安装，并进行适当的支撑。在进行含油泵、动力传递机构等液压系统的安装时，在布置时必须保证液压缸按顶管中轴线对称，并使顶管中的轴线保持重合。在安装顶铁时必须保证顶铁与顶力线之间保持一致，这主要是由于作为顶进过程中的传力工具，顶铁对顶力进行传递并使管节端面的承压面积进行扩大，顶程长而决定的。 3、安装套管
9、对管端面的平直度、管壁表面的光洁度、端面存在纵向裂缝与否的检查是在套管安装下坑前必须进行的，然后用吊车将合格的套管吊到顶管工作导轨之上，准备连接顶进。 4、顶管端面上的中心处是千斤顶的着力点 为了对塌方进行控制，必须安装起切土功能的刃角在套管前端，从而使顶进的阻力减小。为了使纵向顶铁传来的顶力较均匀地分布到被顶管端面上，保证管端面不受到顶面的皮坏，必须在管端面安装厚度在300mm500mm之间的内外径尺寸与管端面上相适应的环形顶铁。纵向顶铁的长度的确定要以千斤顶的冲程、管节长度为依据，这主要是因为在顶管过程中纵向顶铁作为对间距调节的垫铁。需要注意的是，如果顶端间不平行，在作业时顶铁外弹的事故极
10、容易发生，因而，必须对顶铁两顶端面的平整与平行进行严格的要求，否则不能使用。 5、进行预顶试验 对液压系统的性能、液压缸形成、传力设备的中心线、垂直度等进行检验。 （三）顶管作业 第一、先挖后顶，随挖随顶，这是一项传统的顶进施工原则，适用于粉质粘土。为了防止顶进时偏心导致顶铁崩出伤人，在安装顶铁时必须保证它的平直，并且时刻注意油压的变化，一旦发现油压超出正常范围，必须立刻停止顶进，对发生的原因进行检查。为了避免千斤顶的结构受到损坏，必须在规定的范围内进行千斤顶的活塞伸展长度的设定，为了避免塌方，增大顶力，必须持续地进行顶进操作。 第二、套管接口。以设计要求为依据，对管外侧和内测两管节对口出进行
11、防腐处理，这一步骤是在管节稳定后进行的。 第三、挖土及运土。挖土操作是顶进管节的方向和高程的控制的主要决定因素，因而，顶进效率和工程的质量都会受到挖土的影响，所以，必须严格要求挖土工作。 第四、为了使管前土体的稳定性得到确保，并防止泥水从土层或洞口及其他地方流失，在停止顶进时必须将工具管插入土中。 第五、为了使挖掘面的稳定性得到保证，在顶进过程中，必须随时对地下水压的变化进行观察，一旦发生情况必须及时以相应的措施和对策进行应对。 第六、为了使排泥管的淤泥和堵塞现象得到有效的防止，在顶进过程中，必须对挖掘面的稳定性随时注意，并保证排泥管和流量和压力在正常的范围之内。 第七、持续的对顶进力、管道在
12、垂直高程和侧向位置的偏离情况、管道的旋转、管道顶进的长度、润滑注浆压力等工艺参数进行测量，这是在管道顶进施工中必须进行的。 （四）顶管的质量要求 第一、顶管作业时，套管的轴向偏差不超过顶进长度的1.5%。 第二、上下偏差应200mm。 第三、顶管作业开始后，应连续进行，不应中途停止。 第四、顶管时，用测量仪器控制中心线和高程，以施工放线布置的中心桩为基准进行导向监控。 （五）顶管质量的检测与校正 第一、套管在顶进时，必须对顶进管段中线的方位及高程严格控制，以保证顶管的质量。顶管时的中线容易产生方位和高程上的偏差。其原因有以下几个方面： 1、由于后座墙受力发生倾斜，造成中线左右偏离。 2、由于顶
13、力作用点和管中线不一致，造成中线左右偏差。在前方挖土时，管底超挖而使高程起伏不均。 3、顶管的端面或后背上下部位的土壤承载力相差较大。 4导轨安装有较大误差。 第二、顶管质量的控制： 1、顶管高程的控制，可在顶坑中悬空固定水准仪，在顶管首端设立十字架。每次测量时，若十字架在管首端的相对位置不变，水准仪的高程亦固定不变，只要量出十字架交点偏离的垂直距离，就可读出顶管的高程偏差。若水准仪从坑外引进绝对高程，那么顶进管段的各点高程也可推测出来。顶管时的方位偏差，可在坑上面引出中线，在中线方位的两点向坑内吊设两根垂球线，若管首端通过中心点的垂球线和上两垂球线在一条直线上，则顶管方位是准确的，否则存在偏
14、差。 2、套管内工作面挖成形后，要由专检人员进行质量检验符合要求后，方准进行顶进作业。 第三、纠偏。在顶管过程中校正偏差是保证顶管质量的有力措施，偏差是逐渐积累起来的，也只有逐渐校正过来，偏差过大校正就很困难，因而在顶管过程中应勤校测，发现偏差及时校正，校正的方法分坑内和管端面纠偏这两类方法，具体作法如下： 1、挖土校正法：在管子偏离设计中心的一侧适当超挖，而在相对的一侧不超挖或留坎，使管子在继续顶进中，逐渐回到设计位置，校正中不得猛纠硬调，以防产生相反结果，当管前土方被切削形成一定的土洞孔隙时，利用顶力设备。当偏差为1020mm时，可采用此法校正。 2、顶木校正法：当偏差大于20mm或者用挖
15、土法校正无效时，用圆木或方木一端顶在管子偏离设计中心的一侧管壁上，另一端装在垫有钢板或木板的管前土壤上，支架稳固后开动千斤顶，利用顶进时顶木斜支管子所产生的分力，使管子得到校正。 3、千斤顶校正法：这种矫正法基本上同顶木校正法，即用小千斤顶接一短顶木，利用小千斤顶的顶力使管位得到校正。 4、加垫块校正法：即在顶管末端与顶铁间的适当位置垫上一块相应厚度的楔形钢板，使顶铁和管间形成一角度，顶进时可使被顶管得到纠正。 （六）设备吊拆 当套管顶进至对面接管坑时，套管穿越完毕，吊拆设备，清除管内余土，进行误差测量及主管穿越施工。 三、结束语 顶管工艺已经广泛应用于城市中心水、电、煤气和通讯等地下管线工程
16、，特别在发达国家楼宇密集的地段，均采用先进的红外线导向系统进行定点开挖对接。由于此工艺在高速公路上的应用还未被推广，本人总结了一些关键工序的施工要点，不妥之处望各位给以分析指正。我们将在以后的施工过程中做进一步的探索，从而更加全面的总结高速公路顶管施工，促进我国管道建设事业的发展。 参考文献： 【1】 田立斌，程训炎，陈静梅：顶管在流砂土层中的施工 安徽建筑，2003，（01）. 【2】 王国英：注浆加固在顶管施工的应用 . 中国高新技术企业，2010，（03）：155-156 【3】 陈艳：顶管工艺在高速公路施工中的应用 . 广东建材，2010，（04）：116-118 【4】 孙健飞，张荣伟：浅谈顶管常见的土质及其施工技术措施 .水利科技与经济，2008，（06）. 【5】 柳遵祥：管道顶管施工工程勘察的基本特点和认识 . 西部探矿工程，2009，（S1）.