顶管法施工与沉管法施工对比

顶管法施工与沉管法施工对比

作者：包雨生

来源：《建筑工程技术与设计》2014年第21期

摘 要：对比我国地下工程施工中所采用的顶管法和沉管法，比较二者在工艺和技术上的特点。

关键词：顶管法；沉管法；工法对比

一、顶管法施工技术

顶管法施工工艺，即在地表不挖下槽沟，以液压为动力，将钢管（含多节钢管）或混凝土管从A点顶至B点的施工工艺。

1.1工艺特点及适用范围

（1）路下顶管，路上畅通；

（2）建筑物下顶管，不影响建筑物使用功能；

（3）缩短管道铺设周期，降低工程造价显著；

（4）设备单一，操作简便；

（5）本工艺所用管道的管节必须是国家定点厂家生产的合格产品；

（6）适用于铁路、公路及不易或不宜开挖沟槽的地下管道施工。

1.2施工要点

（1）顶管工作坑开挖要依照施工方案及具体环境进行，坑的长宽要视土质，被顶管节的直径、长度，机具设备，下管及出土方法而定。工作坑除安装顶管的机具设备后背、导轨、顶进管节以外，还要有利于向坑外出土和作业人员的操作。一般要求，工作坑上口前缘距路缘≥2m，安放管节后每侧要有1m的工作面，管节后侧与千斤顶之间要有利于出土的空间，在有水的环境中要设置水坑及排水设施，工作坑壁的放坡系数根据土质情况应符合要求，坑底要夯实。

（2）导轨由四根钢轨和若干枕木组成，枕木置在工作坑底下1/2枕木高的基土上，枕木间距8001000mm，钢轨的长度等于工作坑底面的长度减去钢轨桩所占的位置，钢轨的间距要

视被顶管节的外径而定，一般要保证管节安放后下皮高出枕木上皮20mm，千斤顶安装后要与管节的横截面有最大的接触面，钢轨安装要平直，前端抬头要有0.5-1.0%的坡度。

（3）顶进后背：后背的坚固与否直接影响顶管的效果，所以，后背所具有的能力必须能满足最大顶力的需要，后背由后背桩及后背梁，后背桩后面的夯实土所组成，后背桩一般以钢轨代替，埋入坑底以下1.5m左右，桩后填土分层夯实，后背桩平面垂直于顶进方向的轴线，钢制后背梁放在桩前的导轨上。顶进后背的其它组成型式有砌筑毛石的，有预制钢筋混凝土块组合的。

（4）安装顶进设备和管节：顶进设备由一台高压油泵和两台200？500t千斤顶组成，千斤顶安在后背梁与管节之间，管节后端和千斤顶之间有专用钢护圈及麻辨或橡胶垫对混凝土管端保护，管外壁涂石蜡做润滑剂，减少顶进摩阻力，千斤顶通过传力柱将管节顶入路基。

（5）挖土、顶进、测量及纠偏：设备安装后经试运转无异常即可掏土顶进，掏土视土质及管顶上部覆土厚度而掌握进尺深度，土质较密而且覆土较厚，有利于形成卸力拱，可以适当多挖，土质松散或覆土厚度较小，则要少挖，勤挖勤顶，挖土直径不可超过管节的外径。

1.3安全措施

（1）施工前应先与有关铁路、公路及市政的部门进行协调，施工方案经过有关管理部门同意后方可施工。尤其是铁路路基下进行施工时，要随时和铁路部门联系，（2）掌握过往列车的情况，线路上有列车通过时严禁挖土和顶进；

（3）挖土和顶进时洞内照明使用低压行灯变压器，洞内不准用明火；

（4）顶进时停止挖土，传力柱上和两侧不准站人，所有传力柱必须摆放顺直； 吊装时坑内人员要做好防护措施，并有专人指挥。

（5）顶管长此76m时应设给风设施，防止缺氧。

二、沉管法施工技术

沉管法是在水底建筑隧道的一种施工方法，也称预制管段沉放法，简单地说就是先在干坞中或船台上预制大型混凝土箱形构件或是混凝土和钢的组合箱形构件，并于两端用临时隔墙封闭，舾装好拖运、定位等设备，然后将这些构件浮运沉放在河床上预先浚挖好的沟槽中并联接起来，最后回填砂石并拆除隔墙形成隧道。

2.1适用条件

适合于沉管法施工的主要条件是：水道河床稳定和水流并不过急。前者不仅便于顺利开挖沟槽，并能减少土方量；后者便于管段浮运、定位和沉放。

2.2管段制作

管段的预制是沉管隧道施工的关键项目之一，关键技术包括：

2.2.1容重控制技术

混凝土容重定了管段重量大小，如果控制不当，可能造成管段无法起浮等问题，为了保证管段浮运的稳定性干舷高度，必须对混凝土容重进行控制，措施包括配合比控制、计量衡器控制、配料控制、容重抽查等。

2.2.2几何尺寸控制

几何尺寸误差将引起浮运时管段的干舷及重心变化，进而增加浮运沉放的施工风险。特别是钢端壳的误差，会增加管段对接难度和质量、影响接头防水效果，甚至影响隧道整条线路。因此，几何尺寸误差控制是管段预制施工技术的难点、重点之一。管段几何尺寸控制措施主要包括精确测量控制、模板体系控制、钢端壳控制，钢端壳采用二次安装消除安装误差。

2.2.3结构裂缝预防

管段混凝土裂缝的控制是沉管隧道施工成败的关键之一，也是保证隧道稳定运行的决定性因素，因此需要在所有施工环节对缝控制予以充分考虑。

结构裂缝处理虽然采取了一系列防裂措施，但管段裂缝是不可能避免的。出现裂缝后，应采取补救措施。首先对裂缝观察描述认定，依据其性质选用合理的方案补救。第一类为表面裂缝，可采用表面封堵方案处理；第二类为贯穿性裂缝，可采取化学灌浆方案处理。

2.3管段沉放

管段沉放：沉放作业分为3个阶段进行，初次下沉、靠拢下沉和着地下沉。在沉放前，应对气象、水文条件等进行监测、预测，确保在安全条件下进行作业。

2.4管段的水下连接

管段的水下对接采用水下压接法完成，该法是利用静水压力压缩GINA止水带，使其与被对接管段的端面间形成密闭隔水效果，水下对接的主要工序包括对位、拉合、压接内部连接、拆除端封墙等工序。

2.5管段防水设计

对沉管隧道来说，防水是一个非常重要的工程。沉管隧道的防水包括管段的防水和接头的密封防水。管段结构形式有圆形钢壳式和矩形钢筋混凝土式两大类，钢壳管节以钢壳为防水层，其防水性能的好坏取决于拼装成钢壳的大量的焊缝质量。为了保证焊缝的防水质量，应对焊缝质量进行严密检查。钢筋混凝土管段的防水又包括管段混凝土结构的防水和接缝防水。自防水是隧道防水的根本，对于混凝土管段来说，渗漏主要与裂缝的发展有关。因此，在提高混凝土抗渗等级的同时，要采用低水化热水泥并严格进行大体积混凝土浇筑的温升控制，将管段混凝土的结构裂缝和收缩裂缝控制在允许范围内为了保证焊缝的防水质量，应对焊缝质量进行严密检查。

参考文献

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