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摘要：随着经济和城市建设的发展，城市基础设施的日趋完善，城市优质道路的形成以及各种地下管线中的煤气、热力、电力、给排水管道等的交错复杂、相互影响，因而对地下管线的敷设提出了较高要求。本文根据施工管理经验对顶管工程在施工过程的技术控制及监控措施作详细论述。
关键词:顶管施工， 技术控制，监控措施
Abstract: with the economy and the development of urban construction, urban infrastructure improvement, high quality and the formation of the city road of underground pipeline of coal gas, heat, power, water pipelines crisscross complex, mutual influence, so for the underground pipe laying put forward higher requirement. This paper according to the construction management experience to pipe jacking construction process in the technical control and monitoring control measures for detailed discussion.
Keywords: pipe jacking construction, technical control, monitoring measures
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
前言
顶管施工技术是继盾构施工之后发展起来的一种地下施工方法，它是一种快速和经济的地下施工方法。然而在施工工程中由于多方面的因素，影响地面建筑物及构筑物，使出现裂缝、沉降等现现象。如何采取有效措施进行控制及监控，及时发现问题采取纠正，避免造成更大的损失，是施工过程中的重要环节。
一、顶管施工技术概述
传统的明挖施工法(即挖沟、埋管、砌筑、回填)常常会破坏道路，而且施工经常遇到地上障碍物、地下管线，导致工程无法实施，在传统明挖施工法无法施工的场合，非开挖施工法却不受影响，可以十分迅速地从其下方铺设，特别是在交通繁忙、居民稠密、商业密布的城市中心地区，以及旧城改造和城市扩展工程中，非开挖施工已成为城市基础设施建设中一种不可缺少的施工方法，且应用越来越多。
非开挖技术是指在地表不开槽的条件下铺设，更换或修复各种地下管线的施工新技术。而顶管法又是非开挖施工中用的较多的一种方法。所谓顶管法施工，即是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走，一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。
近几十年来随着施工技术和施工机械的研制和发展，如各种导向仪、钻进系统、挖掘机械的出现，中继间的应用，触变泥浆减阻的使用，使得长距离顶管、曲线顶管、水下顶管、小口径顶管成为可能，且足以适应各种土质条件和施工环境，目前正在开发更先进的技术，以实现施工完全自动化并减少弃土的产生，顶管施工已显出了越来越多的优越性，原本作为特殊施工法的顶管技术现已成为普通施工方法被广泛应用。顶管施工技术适于非岩性土层，在岩石层、含水层施工难度大；管道穿越铁路、公路、河流或建筑物的情况；街道狭窄、两侧建筑物多的情况；在交通量大的市区街道施工，管道既不能改线，又不能断绝交通的情况；现场条件复杂，与地面工程交叉作业，相互干扰，易发生危险时；管道扭土较深，开槽土方盘大，并需要支扭时。
二、顶管施工过程中引起地面变化的因素及其技术控制措施
顶管施工过程中，引起地面变化的主要因素有：1）地下水的损失；2）顶管引起土的损失；3）工具管在顶进运动过程中对土的作用力。所以，要控制顶管对地面的沉降影响，实际上就是要做好上述三个因素的控制。因此，顶管施工过程中的技术控制将着重点从以上三个因素着手来进行，下面以笔者在实践工作中某顶管工程作为实例。
地下水损失的控制：在泥水平衡顶管施工过程中，造成地下水的损失主要有两个方面：1)顶管工作井和顶管洞口处漏水。针对这个问题，在再次顶管前，对整个工作井进行细致的检查，对于工作井不密封漏水，造成地下水损失的，将采用堵漏灵和堵漏膨胀剂进行堵漏，保证整个工作井没有漏水渗水。2)顶管过程中机头前端泥水仓水压力小于地下水的压力，造成抽水时地下水水的损失。由于工程中本段顶管的深度约为9米。根据本地区地下水大概为路面以下0.5米的实际情况，即地下水对机头泥水仓的水压为8.5m高度，考虑到泥水仓的泥水压力在正常的情况下不大于1.2倍地下水压时地面基本不冒浆，所以这个时候为了保证路面不冒浆，同时地下水位不由于排泥浆而出现地下水损失，所以这个时候机头泥水仓的泥水压力要控制在0.11-0.15mpa之间。
顶管引起土的损失的控制。在泥水平衡顶管施工过程中，造成土体损失的主要有两个方面：1）顶管机头前端泥水仓的泥水压力较小，引起机头前端泥土塌方，引起顶管泥土损失；所以在顶管施工过程中要时刻注意保持好机头前端泥水仓的泥水压力。2）管道顶进时由于管道的运动对管道周边泥土产生摩擦力，从而带动管道周边土体向前运动，产生土体损失。针对这个情况，我们要采取有效的措施，尽量减小管道与周边泥土的摩擦力，所以在顶管的过程中，要做好润滑泥浆的注浆工作，使润滑泥浆在管道周围形成了一个泥浆润滑套。这样可以最大程度减少管道运动摩擦力，减小管道运动造成土体的损失。3）由于顶管过程中产生偏位，纠偏后造成土体的超挖，形成土体损失。为此，在顶管施工的过程中，要适当控制好顶管的速度，使工具管刀盘在各种不同的土质截面上有适当的空间和充分的调整时间，不致于产生偏位。对于微小的偏位，操作人员要对机头及时进行纠偏工作，把管道的偏位控制在2cm的范围内，尽量减少由于纠偏对土体产生的损失。
工具管在顶進过程中对土体的作用力。在管道顶进过程中，工具管在千斤顶的作用下对其前方的土体产生了作用力，引起机头前端土体的重新组合和隆起。要控制好这个因素，就必须在顶管过程中时刻注意观察机头的土压力的变化情况，（可以看操作平台上显示的机头土压力表）因为顶管的深度约为9米，所以土体对机头的主动土压力压强约为0.15-0.2mpa之间，（由于土质的变化，土体对机头的主动土压力也有所不同）所以在顶进的过程中，要时刻注意保持土压力表的读数为0.15-0.2mpa，不得过大或者过小，否则就会造成土体的损失或土体的隆起。
三、顶管引起地面沉降的监控措施
为了及时了解到顶管对地面产生的影响程度，对是否继续顶管做出科学的预测和判断，将严格对整个顶管路段进行严密的监测。其监控布控点可如下图分布所示：
以上以顶管轴线为Y轴，以其截面为x轴来表示点的位置如房屋这边的点的编号分别为：3-5点、3-4点、3-3点、3-2点、3-1点。
为了保证顶管过程中能够对地面的沉降情况有一个及时准确的了解，所以在顶管过程中要求每两个小时对以上的布控点坐一次测量。当轴线点的沉降大于±15mm， 2号轴线或者4号轴线出现大于±10mm时应该马上报告，当房屋上的 3号轴线的沉降大于5mm的，应该马上报告，并分析原因。施工单位必须每天把地面沉降的真实情况实际公布。
四、组织保障——技术控制和监控组织小组的成立
为了保证顶管施工能够顺利进行，施工单位应专门成立一个监控小组，小组人员由项目经理任组长，施工技术管理人员负责对机头仓泥水压力读数和控制好机头土压力，做好轴线偏移量和地面高程的沉降观测和记录，当偏移量大于1cm的时候马上向井长提出警报，大于2cm的时候要求停工并报告，地面的允许沉降值也按以上的规定进行，当超过规定的时候就马上停工。组员包括顶管的井长和开机的操作手，形成竖直管理链，其管理结构如下所示：
操作人员必须听从命令，顶管过程中发生非常态状况，施工技术管理人员立即叫停止顶管作业，待排除隐患，恢复常态后才可继续施工。所有的监控人员在轮班的时候要做好书面上的交底工作。
五、结语
顶管法施工作为一种非开挖铺设地下管网施工方法，与其它施工方法比，有比较大的优势，但也有比较多的缺点．比如说施工进度还不够快．施工受地质件的影响很大。随着我国城市化的发展．机械顶管的发展，它的技术将越来越先进、工艺将越来越完善、应用也一定越来越广泛。
参考文献：
[1]魏纲,魏新江,徐日庆.顶管工程技术.[M].化学工业出版社，2011年.
[2] 葛金科，沈水龙，许烨霜.现代顶管施工技术及工程实例.[M] 中国建筑工业出版社,2009.
[3]韩选江．大型地下顶管施工技术原理及应用[M]．中国建筑工业出版社,2008.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:顶管施工， 技术控制，监控措施
Abstract: with the economy and the development of urban construction, urban infrastructure improvement, high quality and the formation of the city road of underground pipeline of coal gas, heat, power, water pipelines crisscross complex, mutual influence, so for the underground pipe laying put forward higher requirement. This paper according to the construction management experience to pipe jacking construction process in the technical control and monitoring control measures for detailed discussion.
Keywords: pipe jacking construction, technical control, monitoring measures
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
前言
顶管施工技术是继盾构施工之后发展起来的一种地下施工方法，它是一种快速和经济的地下施工方法。然而在施工工程中由于多方面的因素，影响地面建筑物及构筑物，使出现裂缝、沉降等现现象。如何采取有效措施进行控制及监控，及时发现问题采取纠正，避免造成更大的损失，是施工过程中的重要环节。
一、顶管施工技术概述
传统的明挖施工法(即挖沟、埋管、砌筑、回填)常常会破坏道路，而且施工经常遇到地上障碍物、地下管线，导致工程无法实施，在传统明挖施工法无法施工的场合，非开挖施工法却不受影响，可以十分迅速地从其下方铺设，特别是在交通繁忙、居民稠密、商业密布的城市中心地区，以及旧城改造和城市扩展工程中，非开挖施工已成为城市基础设施建设中一种不可缺少的施工方法，且应用越来越多。
非开挖技术是指在地表不开槽的条件下铺设，更换或修复各种地下管线的施工新技术。而顶管法又是非开挖施工中用的较多的一种方法。所谓顶管法施工，即是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走，一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。
近几十年来随着施工技术和施工机械的研制和发展，如各种导向仪、钻进系统、挖掘机械的出现，中继间的应用，触变泥浆减阻的使用，使得长距离顶管、曲线顶管、水下顶管、小口径顶管成为可能，且足以适应各种土质条件和施工环境，目前正在开发更先进的技术，以实现施工完全自动化并减少弃土的产生，顶管施工已显出了越来越多的优越性，原本作为特殊施工法的顶管技术现已成为普通施工方法被广泛应用。顶管施工技术适于非岩性土层，在岩石层、含水层施工难度大；管道穿越铁路、公路、河流或建筑物的情况；街道狭窄、两侧建筑物多的情况；在交通量大的市区街道施工，管道既不能改线，又不能断绝交通的情况；现场条件复杂，与地面工程交叉作业，相互干扰，易发生危险时；管道扭土较深，开槽土方盘大，并需要支扭时。
二、顶管施工过程中引起地面变化的因素及其技术控制措施
顶管施工过程中，引起地面变化的主要因素有：1）地下水的损失；2）顶管引起土的损失；3）工具管在顶进运动过程中对土的作用力。所以，要控制顶管对地面的沉降影响，实际上就是要做好上述三个因素的控制。因此，顶管施工过程中的技术控制将着重点从以上三个因素着手来进行，下面以笔者在实践工作中某顶管工程作为实例。
地下水损失的控制：在泥水平衡顶管施工过程中，造成地下水的损失主要有两个方面：1)顶管工作井和顶管洞口处漏水。针对这个问题，在再次顶管前，对整个工作井进行细致的检查，对于工作井不密封漏水，造成地下水损失的，将采用堵漏灵和堵漏膨胀剂进行堵漏，保证整个工作井没有漏水渗水。2)顶管过程中机头前端泥水仓水压力小于地下水的压力，造成抽水时地下水水的损失。由于工程中本段顶管的深度约为9米。根据本地区地下水大概为路面以下0.5米的实际情况，即地下水对机头泥水仓的水压为8.5m高度，考虑到泥水仓的泥水压力在正常的情况下不大于1.2倍地下水压时地面基本不冒浆，所以这个时候为了保证路面不冒浆，同时地下水位不由于排泥浆而出现地下水损失，所以这个时候机头泥水仓的泥水压力要控制在0.11-0.15mpa之间。
顶管引起土的损失的控制。在泥水平衡顶管施工过程中，造成土体损失的主要有两个方面：1）顶管机头前端泥水仓的泥水压力较小，引起机头前端泥土塌方，引起顶管泥土损失；所以在顶管施工过程中要时刻注意保持好机头前端泥水仓的泥水压力。2）管道顶进时由于管道的运动对管道周边泥土产生摩擦力，从而带动管道周边土体向前运动，产生土体损失。针对这个情况，我们要采取有效的措施，尽量减小管道与周边泥土的摩擦力，所以在顶管的过程中，要做好润滑泥浆的注浆工作，使润滑泥浆在管道周围形成了一个泥浆润滑套。这样可以最大程度减少管道运动摩擦力，减小管道运动造成土体的损失。3）由于顶管过程中产生偏位，纠偏后造成土体的超挖，形成土体损失。为此，在顶管施工的过程中，要适当控制好顶管的速度，使工具管刀盘在各种不同的土质截面上有适当的空间和充分的调整时间，不致于产生偏位。对于微小的偏位，操作人员要对机头及时进行纠偏工作，把管道的偏位控制在2cm的范围内，尽量减少由于纠偏对土体产生的损失。
工具管在顶進过程中对土体的作用力。在管道顶进过程中，工具管在千斤顶的作用下对其前方的土体产生了作用力，引起机头前端土体的重新组合和隆起。要控制好这个因素，就必须在顶管过程中时刻注意观察机头的土压力的变化情况，（可以看操作平台上显示的机头土压力表）因为顶管的深度约为9米，所以土体对机头的主动土压力压强约为0.15-0.2mpa之间，（由于土质的变化，土体对机头的主动土压力也有所不同）所以在顶进的过程中，要时刻注意保持土压力表的读数为0.15-0.2mpa，不得过大或者过小，否则就会造成土体的损失或土体的隆起。
三、顶管引起地面沉降的监控措施
为了及时了解到顶管对地面产生的影响程度，对是否继续顶管做出科学的预测和判断，将严格对整个顶管路段进行严密的监测。其监控布控点可如下图分布所示：
以上以顶管轴线为Y轴，以其截面为x轴来表示点的位置如房屋这边的点的编号分别为：3-5点、3-4点、3-3点、3-2点、3-1点。
为了保证顶管过程中能够对地面的沉降情况有一个及时准确的了解，所以在顶管过程中要求每两个小时对以上的布控点坐一次测量。当轴线点的沉降大于±15mm， 2号轴线或者4号轴线出现大于±10mm时应该马上报告，当房屋上的 3号轴线的沉降大于5mm的，应该马上报告，并分析原因。施工单位必须每天把地面沉降的真实情况实际公布。
四、组织保障——技术控制和监控组织小组的成立
为了保证顶管施工能够顺利进行，施工单位应专门成立一个监控小组，小组人员由项目经理任组长，施工技术管理人员负责对机头仓泥水压力读数和控制好机头土压力，做好轴线偏移量和地面高程的沉降观测和记录，当偏移量大于1cm的时候马上向井长提出警报，大于2cm的时候要求停工并报告，地面的允许沉降值也按以上的规定进行，当超过规定的时候就马上停工。组员包括顶管的井长和开机的操作手，形成竖直管理链，其管理结构如下所示：
操作人员必须听从命令，顶管过程中发生非常态状况，施工技术管理人员立即叫停止顶管作业，待排除隐患，恢复常态后才可继续施工。所有的监控人员在轮班的时候要做好书面上的交底工作。
五、结语
顶管法施工作为一种非开挖铺设地下管网施工方法，与其它施工方法比，有比较大的优势，但也有比较多的缺点．比如说施工进度还不够快．施工受地质件的影响很大。随着我国城市化的发展．机械顶管的发展，它的技术将越来越先进、工艺将越来越完善、应用也一定越来越广泛。
参考文献：
[1]魏纲,魏新江,徐日庆.顶管工程技术.[M].化学工业出版社，2011年.
[2] 葛金科，沈水龙，许烨霜.现代顶管施工技术及工程实例.[M] 中国建筑工业出版社,2009.
[3]韩选江．大型地下顶管施工技术原理及应用[M]．中国建筑工业出版社,2008.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。