逆作法顶管井在顶管工程中应用

逆作法顶管井在顶管工程中应用

蒋大局

（中铁市政环境建设有限公司，上海，200333）

摘要：为了探讨逆作法顶管井技术在顶管工程中的应用，及其在不同地质条件下的适用性，文章首先阐述了逆作法顶管井的工作原理，并与传统顶管技术进行了比较，然后讨论了逆作法顶管井的关键技术，包括井筒设计、顶管机械选择以及管道材料和接头技术，重点分析了逆作法顶管井在软土地层、砂质地层和硬岩地层中的应用，结果表明，逆作法顶管井具有明显的技术优势，尤其在复杂地质条件下，能有效提升顶管工程的安全性和效率。本研究为逆作法顶管井技术的进一步发展和应用提供了理论依据和实践指导。

关键词：逆作法顶管井；非开挖施工；地下管线工程；施工；适应性

引言

在现代城市建设和地下管线工程中，顶管技术由于其对地面建筑和交通干扰小、环境影响低等优势，已成为重要的非开挖施工方法。然而，传统的顶管技术在面对复杂地质条件和狭小空间时，常会遇到诸多挑战，如施工难度大、成本高昂及安全风险增加等。逆作法顶管井技术不仅克服了传统技术的部分限制，还提高了施工效率和安全性，其在软土、砂质和硬岩等不同地质条件下具有很好的适应性，使得该技术在地下管线建设中的应用越发广泛。因此，深入研究逆作法顶管井技术在顶管工程中的应用，不仅对于推动顶管技术的创新发展具有重要意义，也对确保城市地下工程的安全、高效施工具有重大实践价值。

1逆作法顶管井的原理和特点

逆作法顶管井技术作为非开挖地下管线施工方法，其基本操作流程主要包括预设井位、管井施工、顶推管道以及管井回填等步骤[1]。与传统顶推法不同，逆作法先从接收井向发射井顶推管道，有效减少了对地面的破坏和对周边环境的影响。在顶管过程中，该技术通过精确控制顶推力和方向，确保管道在复杂地下环境中的正确布置和安装。逆作法顶管井的主要技术优势有：施工精度更高、地质适应性更强、环境影响更低，能有效应对城市密集区域和复杂地质条件下的施工挑战，如减少地面沉降、控制对邻近建筑的影响等。

2逆作法顶管井的关键技术

2.1井筒设计与施工

在井筒设计中，首要考虑的是地质条件、井筒直径、深度和材料选择，基于地质勘查结果，考虑土层结构、水文地质及周边环境因素，确保设计方案的适应性和安全性。井筒直径和深度的选择应根据顶管机械的尺寸和施工需求进行优化，以实现高效率的施工进度。材料方面，需考虑其抗压强度、耐腐蚀性能和持久性，以确保整个工程周期的稳定性和安全性。施工过程中，精准的施工计划和严格的质量控制是保障工程安全和提高效率的关键，井筒的垂直度和稳定性能够保障顶管机械的顺利进行，因此，需要采用高精度的测量和调整技术。施工中还需考虑到周边建筑物和地下设施的安全，通过合理的施工方法和时序，最小化对周边环境的影响。

2.2顶管机械选择与适用性分析

顶管机械种类繁多，主要有推进式顶管机、盾构机和微型顶管机等，各具特定的技术特性和适用范围[2]。推进式顶管机以其高效率和经济性在短距离和直线段施工中被广泛应用；盾构机则因其高强度切削能力和复杂地质适应性，在长距离或地质条件复杂的工程中发挥重要作用；微型顶管机则适用于狭小空间和城市密集区域的施工。选择标准需综合考虑工程规模、地质条件、管道材料和施工环境。例如，在软土地层或含水量高的土壤中，选用具有良好泥浆处理和土压平衡能力的机械，对于狭窄或人口密集区域，选择噪音低、占地小的微型顶管机。机械的选择还应考虑其操作性能、维护成本和施工效率。

2.3管道材料和接头技术

常见的管道材料包括钢材、混凝土、塑料等，它们各自具有独特的性能特点[3]。例如，钢管以其高强度和良好的抗压性能，在承受地下高压和复杂地质条件方面表现卓越，适合于深埋或长距离顶管工程；混凝土管则因其良好的耐腐蚀性和经济性，在城市供水和排水系统中得到广泛应用；而塑料管材则以其轻质、易安装和良好的耐化学性能，在短距离和小直径的顶管工程中具有优势。高质量的接头技术能有效防止泄漏和管道错位，尤其在地下水位高或地质不稳定的区域更显重要。目前，机械连接、焊接和密封胶接合等接头技术，都被广泛应用于顶管工程中，提高了接缝的密封性和整体管道的稳固性。

3逆作法顶管井在不同地质条件下的应用

3.1软土地层中的应用

在软土地层中实施逆作法顶管井工程，面临的主要问题是软土的低承载力和高压缩性，增加了施工过程中的复杂性和风险。在软土地层施工时，首先进行全面的地质勘查，明确土层结构、物理特性和水文地质条件。基于这些数据，设计适宜的井筒结构和顶管路径，以减少地面沉降和对周围环境的影响。特别需要注意的是，顶管机械的选择要能够适应软土条件，例如采用具有良好泥浆处理系统的顶管机，以维持井筒的稳定性和减少对土层的扰动。使用地下连续墙或钢筋混凝土桩来加固井筒周围的土体，增强其稳定性。适当控制顶进速度和施工压力，以减少对软土层的负面影响。控制好泥浆的压力，确保泥浆的流动性和稳定性，避免对土层产生过大压力。在软土地层的顶管工程中，通过安装传感器和监控设备，对顶管机械的工作状态、土层压力、井筒移动等参数进行实时监控，及时发现并处理潜在的问题，确保工程的安全进行。

3.2砂质地层中的应用

由于砂质土壤具有高渗透性和低黏结力，容易导致地下水流动性增强和管道周围土体的不稳定性，增加施工风险。因此，在砂质地层中进行顶管工程，特别是采用逆作法顶管井时，首先需进行精确的地质勘探，详细了解土层组成、颗粒大小分布和地下水状况，设计合理的井筒和顶管路线，减少对砂质土层的扰动。采用具备良好泥浆循环系统的顶管机，有效控制地下水流动和稳定土体，合理控制顶进速度和施工压力，以防止砂层流失和坍塌。在施工过程中，实施严密的施工监控和风险管理，对地下水位、土体移动和管道沉降等关键参数进行实时监测，及时发现并应对潜在风险。

3.3硬岩地层中的应用

在硬岩地层中实施逆作法顶管工程，首先需要高性能的切削系统，以应对岩石的高抗压强度。选择具备强大切削能力和耐磨性的顶管机，如配备钨钢刀具或金刚石刀头的盾构机。针对硬岩的特性，适当增加顶进力和转速，以提高切削效率，同时注意机械的冷却和磨损情况，以延长设备使用寿命。由于硬岩施工的振动和噪音较大，因此需采取有效的隔振和降噪措施，以减少对周围环境和建筑的影响。随着顶管进展，持续监测岩石的裂缝发展和周边地层稳定性，以预防潜在的地质灾害，如岩爆或地层下沉。当硬岩切削过程中可能出现突发情况时，如机械故障或岩石突变，施工团队需具备快速应对和故障排除的能力。

4结语

综上，逆作法顶管井技术相较于传统顶管技术的优势，在技术性能和施工效率方面都有显著提升。本文主要探讨了逆作法顶管井技术在顶管工程中的应用，阐述了井筒设计与施工、顶管机械选择及其适用性分析、以及管道材料和接头技术的重要性，并强调了这些技术在提升工程安全和效率方面的作用，针对软土、砂质和硬岩地层，分别提出了具体的施工策略和方法，突显了逆作法顶管井技术在复杂地质条件下的适应性和可行性，为地下管道施工实践提供了参考和指导。

参考文献：

[1]张佳文,郑传厂.顶管工作井逆作法施工技术应用研究[J].市政设施管理,2020(1):28-30.

[2]曾清华.浅谈采用旋喷桩+逆作法施工开挖顶管工具头施工技术[J].建筑工程技术与设|计,2021(32):296-297.

[3]郑传厂,金欣欣.顶管工作井逆作法施工技术应用研究[J].珠江水运,2020(9):110-111.