頂管施工法在污水管網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用

摘要：采用土壓平衡和泥水平衡工藝進(jìn)行鋼筋混凝土污水管道頂管施工，不影響交通，不破壞周圍環(huán)境，施工周期短。綜合造價(jià)低，具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：頂管 土壓平衡 泥水平衡

中圖分類號：TV52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X(2012)02(b)-0132-01

非開挖式施工方法因其無需開挖面層，能穿越地面構(gòu)筑物和地下管線及公路、鐵路、河道，節(jié)省大量物質(zhì)投資和不影響原有面貌以及人們的出行而在近年得到廣泛應(yīng)用。宜興市污水管網(wǎng)建設(shè)工程，大膽采用非開挖頂管施工法，取得了理想的效果。現(xiàn)以我市荊溪路D800鋼筋混凝土污水管頂管工程為例，談?wù)勴敼苁┕し☉?yīng)用的一些體會。

1頂管設(shè)備的選用

1根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，本工程區(qū)域內(nèi)地質(zhì)土層主要為軟粘土層，局部有淤泥層和流砂層。針對本工程地質(zhì)情況，在道路段選用土壓平衡式頂管設(shè)備，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的井位，每次頂進(jìn)長度在90m以內(nèi)；過河段D800鋼筋混凝土管頂進(jìn)選擇遙控式泥水平衡頂管設(shè)備。2主頂系統(tǒng)共設(shè)置2只320T雙沖程推力油缸，行程1200mm，總推力可達(dá)640T。保證主頂進(jìn)系統(tǒng)在較低的負(fù)荷下工作。

2頂管施工方法

2.1頂管工作坑布置

土壓平衡工作坑采用倒筑井工作坑。過河段泥水平衡推進(jìn)采用沉井工作坑，在井底板澆筑完成后，搭設(shè)頂管作業(yè)平臺，在工作平臺上鋪設(shè)導(dǎo)軌，工作平臺及導(dǎo)軌有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，保證在頂進(jìn)過程中，平臺和導(dǎo)軌不偏位。

主油缸架是拼裝式結(jié)構(gòu)，主頂油缸架的安裝定位準(zhǔn)確，保證油缸受力點(diǎn)位置正確，其高程和平面位置偏差小于5mm。

頂力后座必須與井壁緊密接觸，確保共同受力。倒筑井的設(shè)計(jì)最大允許頂力為2000KN，沉井設(shè)計(jì)最大允許頂力為4000KN。

2.2進(jìn)出洞口措施

頂管順利進(jìn)出洞是頂管成功的基礎(chǔ)，工具管開始頂進(jìn)5～10m的范圍內(nèi)，允許偏差控制在：軸線位置3mm，高程0～3mm，當(dāng)超過允許偏差時(shí)，立即采取措施糾正。

為了確保工具管安全進(jìn)出洞，盡量避免泥水流失，造成地面塌陷，在必要時(shí)對洞口外的土體采取壓密注漿進(jìn)行加固。

2.3洞口止水裝置

在工作井洞口安裝法蘭止水裝置。該裝置與導(dǎo)軌上的管道保持同心，誤差應(yīng)小于2mm。工作井洞口止水裝置密封為橡膠止水法蘭。在橡膠止水法蘭前應(yīng)預(yù)埋注漿孔，以便壓注漿膨潤土泥漿。

2.4工作井平面布置

土壓平衡式采用8t行吊，作頂管起重用，泥水平衡式頂管段采用16t噸吊車，作頂管起重用。在工作井范圍實(shí)行壘封閉隔離，井建有必要的生產(chǎn)、生活臨時(shí)設(shè)施。

2.5安裝管節(jié)

管節(jié)安裝前認(rèn)真檢查，確認(rèn)質(zhì)量合格后方可使用，管道接口為“F”形接口，安裝管節(jié)前，應(yīng)先安裝好止水橡膠圈，在管節(jié)端面粘貼好(多層膠合板)襯墊，再將管節(jié)吊放在軌道上穩(wěn)好，使管節(jié)插口端對正前管的承口中心，緩緩頂人，直至兩個管節(jié)端面密貼襯墊，并檢查接口的封膠圈及襯墊是否良好，如發(fā)現(xiàn)損壞，應(yīng)重新安裝，確認(rèn)完好后方可布置頂鐵頂進(jìn)。

2.6頂進(jìn)

頂進(jìn)施工，嚴(yán)格控制前5～10m管道的頂進(jìn)偏差，當(dāng)超過允許偏差(軸線位置3ram，高程0～3mm)時(shí)，應(yīng)立即采取措施糾正。

頂進(jìn)與管外圍注漿同步進(jìn)行，原則是先注漿，后頂進(jìn)，隨頂進(jìn)，隨注漿，以保證管外圍充滿泥漿套，充分發(fā)揮減阻和支承作用。頂進(jìn)速度一般為3-4cm/min。

管道頂進(jìn)到離工作井井壁20cm時(shí)，回程裝管，然后繼續(xù)頂進(jìn)，在頂進(jìn)時(shí)注意以下幾點(diǎn)：

1隨時(shí)注意壓力表的變化，當(dāng)發(fā)現(xiàn)壓力突然上升時(shí)，應(yīng)立即停止頂進(jìn)，查明原因，以防發(fā)生意外。2控制千斤頂?shù)纳扉L值，不得超過臨界沖程。3應(yīng)連續(xù)頂進(jìn)，不得長時(shí)間停歇。4根據(jù)土質(zhì)進(jìn)行挖土控制，隨挖隨頂，頂進(jìn)時(shí)及時(shí)補(bǔ)漿，并注意注漿壓力及注漿量的控制。

5加強(qiáng)對頂進(jìn)速度的控制，加強(qiáng)監(jiān)測，及時(shí)控制、糾正偏差。6在頂進(jìn)過程中，要注意泥水的濃度和比重是否正常，進(jìn)推泥漿是否正常，防止排泥流量過小而造成泥水在管道中堆積。7在掘進(jìn)過程中，應(yīng)注意地下水壓力的變化，及時(shí)采取相應(yīng)的對策，務(wù)必使挖掘面保持穩(wěn)定。

3頂力計(jì)算

R=N+F

N=I/4×π×D0×Pt=127.6kN

式中R一一計(jì)算的總頂力(kN)；

D——管道的外徑。

Pt——機(jī)頭以上1/3D處的被動土壓力；

Pt=r×(H+2/3 xD)×tg2(45+φ/2)=162.5kN132

科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)Science and Technology Innovation Herald

H——管道頂部以上覆土層的厚度，H=4.6m，

R——管道所處土層的重力密度，140kN/m3～230KN/m3平均r=18.5kN/m3

φ——管道所處土層的內(nèi)摩擦角，12.5?！?6.4。平均φ=14.5。

∞·一管道單位長度的自重，∞=7.06kN/m，

L——管道計(jì)算頂進(jìn)長度，L=80m。

F——頂進(jìn)時(shí)，采用壓密注漿管道表面與其周圍土層之間的摩阻力

F=fx丁r×D×L=1257kN，由于采用注漿工藝，取f=5kN/m2

經(jīng)計(jì)算：道路段；R=1384KN，過河段：R=2028kN。

4土壓平衡式頂管段管道外圍壓注觸變泥漿減摩

為了減小管道外壁的摩阻力，可以在管道外圍壓注觸變泥漿。觸變泥漿的壓注力與注入土層的土體壓力基本相當(dāng)或略大，觸變泥漿的耗量略大于或等于地層土體的損失量。

根據(jù)多次試驗(yàn)并結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)，擬采用的觸變泥漿的配比為：

膨潤土：水：堿=100：614：2(重量比)

5頂進(jìn)過程線型控制及量測設(shè)備

5.1測量儀器配備與檢驗(yàn)

頂管施工需進(jìn)行三維動態(tài)測量，其精確度要求高，必須采用精度高，性能優(yōu)良的測量儀器。為此，我們配備2”級紅外線經(jīng)緯儀和DSZ2水準(zhǔn)儀。

5.2測量和觀測

需進(jìn)行平面控制測量、高程控制測量、地面沉降觀測、頂管姿態(tài)測量，頂管推進(jìn)軸線應(yīng)控制在操作規(guī)程允許偏差范圍內(nèi)，勤測勤糾。

6結(jié)語

本次施工采用非開挖式頂管施工方法，基本沒有影響施工沿線居民的出行交通，也無噪音、粉塵污染。經(jīng)閉水試驗(yàn)全線施工均達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。與傳統(tǒng)的挖槽施工法相比，非開挖技術(shù)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)：不影響交通，不破壞周圍環(huán)境，施工周期短，綜合造價(jià)低。隨著城市化的發(fā)展，頂管法管道方法將在更多的城市地下管線工程中得到運(yùn)用，有著廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。