頂管技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用研究

韋桂東

【摘 要】隨著我國城市化發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，城市各種基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)越來越多，地下工程建設(shè)也呈現(xiàn)出日益增多的現(xiàn)象?；谶@種社會(huì)背景，頂管施工技術(shù)的優(yōu)越性表現(xiàn)得越來越突出，在市政建設(shè)中采用頂管施工技術(shù)進(jìn)行施工能夠有效的降低施工中造成的城市建筑物和地表交通的影響，取得安全、環(huán)保、節(jié)能、高效的施工效果。本文簡單的介紹和分析了頂管施工技術(shù)的特點(diǎn)和要點(diǎn)，旨在進(jìn)一步提高頂管施工技術(shù)和質(zhì)量，以供相關(guān)人士參考。

【關(guān)鍵詞】市政工程；頂管技術(shù)；應(yīng)用

頂管技術(shù)在目前市政工程中應(yīng)用較為廣泛，其以本身存在的眾多優(yōu)勢在管道施工技術(shù)中脫穎而出，成為一項(xiàng)施工速度快、質(zhì)量高、安全系數(shù)好、節(jié)能環(huán)保的施工技術(shù)。這種施工方法的采用是將管道工程的作業(yè)面從地上移入地下，從而避免了對(duì)地面建筑物、交通等社會(huì)活動(dòng)和城市基礎(chǔ)設(shè)施造成影響。在施工中，只要我們施工選線合理、施工方法恰當(dāng)，各種地面構(gòu)筑物、交通以及其他管線比不妨礙其施工的進(jìn)行，因此在目前的市政工程項(xiàng)目中采用日益增多，也有必要在工作中對(duì)其施工技術(shù)和特點(diǎn)進(jìn)行歸納和總結(jié)。

1.頂管技術(shù)分析

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，城市地下管網(wǎng)也日益復(fù)雜，成為整個(gè)城市基礎(chǔ)設(shè)施中的重要組成環(huán)節(jié)，日夜肩負(fù)著傳遞各種信息、能量、資源的重要任務(wù)，已成為城市交通運(yùn)輸和能源運(yùn)輸?shù)闹饕侄?，為城市污水、給排水、燃?xì)?、電氣資源的運(yùn)輸和傳遞提供了扎實(shí)的傳輸基礎(chǔ)。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的能源需求的增加使得傳統(tǒng)的管道工程逐步無法滿足時(shí)代發(fā)展需要，這就需要在工作中對(duì)上述各種關(guān)心進(jìn)行新建、擴(kuò)建、改建，需要工程技術(shù)人員進(jìn)行安全的管道安裝?；谶@種時(shí)代發(fā)展背景，頂管施工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并成為目前工程領(lǐng)域中一項(xiàng)備受關(guān)注的內(nèi)容。

1.1頂管技術(shù)

頂管是一項(xiàng)用于城市市政工程中的非開挖管道鋪設(shè)和施工技術(shù)，是目前市政管道工程施工中一項(xiàng)最受關(guān)注的環(huán)節(jié)。這種管道施工技術(shù)的優(yōu)勢在于不對(duì)周圍環(huán)境造成影響，施工占用場地小、噪音污染低，而且能夠深入地下進(jìn)行作業(yè)，這是傳統(tǒng)的開挖埋管技術(shù)所無法比擬的優(yōu)勢。但是這種頂管施工技術(shù)也不乏相關(guān)的缺陷，這主要在于施工周期長、工程造價(jià)高等。

1.2頂管技術(shù)特點(diǎn)

頂管施工技術(shù)最突出的特點(diǎn)就是適應(yīng)性問題，是在工作中針對(duì)不同的地質(zhì)情況、施工條件和設(shè)計(jì)要求來進(jìn)行分析，選擇出能夠與這些特點(diǎn)和要求相適應(yīng)的頂管施工技術(shù)、施工器械、施工材料和輔助設(shè)備，這對(duì)于整個(gè)管道施工而言都是極為關(guān)鍵的。目前，世界上頂管施工技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)十分常熟的階段。時(shí)至今日，各種頂管施工方法不斷涌現(xiàn)了出來，為市政工程施工帶來了極大的改善，也為頂管施工技術(shù)發(fā)展提供了基礎(chǔ)，但是萬變不離其宗，所有的頂管施工技術(shù)和施工原理都是一樣的，都是垂直地面做工作井，然后采用高液壓千斤頂將水泥或者鋼制管道涂抹在潤滑介質(zhì)并置于需要頂入的地下，各種施工技術(shù)的主要差別在于對(duì)管道內(nèi)部挖出來的泥土的處理方法不同，有的是利用人工搬運(yùn)的方式、有些是采用水抽式，也有些技術(shù)是采用先進(jìn)的遙控設(shè)備進(jìn)行的。

2.頂管技術(shù)施工應(yīng)用分析

2.1頂進(jìn)管的選擇

頂進(jìn)管一般選用鋼筋砼管，如沒有腐蝕要求可選用鋼管。鋼筋砼管的規(guī)格設(shè)計(jì)、配筋和應(yīng)力驗(yàn)算應(yīng)遵守有關(guān)鋼筋砼的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程，特別是有關(guān)鋼筋砼管的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程。①頂進(jìn)管直徑的選擇：頂進(jìn)管的直徑選擇是首先根據(jù)工程性質(zhì)、工程需要確定內(nèi)徑，根據(jù)頂進(jìn)管所受荷載確定砼管的配筋及壁厚，進(jìn)而確定外徑。因?yàn)轫敼芄こ坦ぷ髅嫔闲枰鋫渫谕凉と耍砸话愎軆?nèi)徑不小于500mm。②頂進(jìn)管長度的選擇：頂進(jìn)管的長度對(duì)頂管過程的可控性和經(jīng)濟(jì)性有很大的影響。在直線推頂?shù)那闆r下使用長管可以減少裝管的次數(shù)，取得良好的效果，但隨著管長度的增長，如果偏離原定的路線，使之恢復(fù)正確路線要比使用短管更加困難。建造頂壓坑時(shí)頂壓坑的長度也要增大，挖坑、支護(hù)、回填、修復(fù)的費(fèi)用將相應(yīng)地增加。

一般情況下，管長度須相對(duì)于管徑來衡量，當(dāng)L/D外≤1.10時(shí)，為短管；當(dāng)L/D外=1.15時(shí)，為標(biāo)準(zhǔn)管；當(dāng)IJD外≥2.10時(shí)為長管。

2.2頂管施工的前期準(zhǔn)備

①現(xiàn)場平面布置：平面總體布置包括起重設(shè)備、自動(dòng)控制室、料具間、管片堆場、拌漿棚及拌漿材料堆場、注水系統(tǒng)、棄土坑的布置等。始發(fā)工作井內(nèi)安裝發(fā)射架、頂管機(jī)、前頂鐵、主推千斤頂、反力架等頂進(jìn)設(shè)備，工作井邊側(cè)設(shè)置下井扶梯供施工人員上下；②頂管機(jī)進(jìn)、出洞處以及后靠土體加固：為確保頂管機(jī)出洞的絕對(duì)安全，需對(duì)后靠土體及進(jìn)、出洞區(qū)域土體進(jìn)行高壓旋噴樁加固。

2.3頂管施工的工藝

頂管施工又稱為頂進(jìn)法施工，是指利用頂進(jìn)設(shè)備將預(yù)制成橢圓形或圓形構(gòu)造物逐漸頂入路基，以構(gòu)成立體交義通道或涵洞的施工方法。頂管施工需先在確定的管段之間設(shè)置工作井和接收井，然后在工作井內(nèi)安裝推力設(shè)備將導(dǎo)軌上的頂管機(jī)頭推入土體，由機(jī)頭導(dǎo)向，將預(yù)制的鋼筋混凝土管向前頂進(jìn)，前端土體通過工作井運(yùn)出，最后完成管道鋪設(shè)。

2.3.1頂管井的設(shè)計(jì)

頂管井分工作井與接收井兩種，頂管井的建造結(jié)構(gòu)有很多種類，一般使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。工作井的結(jié)構(gòu)形式通常有單孔井和單排孔井。前者形狀有圓形、正方形、矩形等，后者則大多為矩形，它們的結(jié)構(gòu)受力性能由高至低依次為圓形一正方形一矩形。

2.3.2頂管施工工序

①穿墻：打開穿墻悶板將工具管頂出井外，并安裝穿墻止水裝置，主要技術(shù)施工措施如下：（1）穿墻管內(nèi)填夯壓密實(shí)的紙筋粘土或低強(qiáng)度水泥粘土拌和土，以起到臨時(shí)性阻水擋土作用；（2）為確保穿墻孔外側(cè)一定范圍內(nèi)土體基本穩(wěn)定并有足夠強(qiáng)度，工作井工具管穿墻前，對(duì)穿墻管外側(cè)采取注漿固結(jié)措施。②頂管出洞：頂管出洞是頂管作業(yè)中一個(gè)很值得注意的問題，頂管出洞，即頂管機(jī)和第一節(jié)管子從工作井中破出洞口封門進(jìn)入土中。開始正常頂管前的過程，是頂管技術(shù)中的關(guān)鍵工序，也是容易發(fā)生事故的工序。

2.4膨潤土懸浮液在疏松土層中的應(yīng)用

在無粘性的疏松土層中以及在粘性很小的土壤中，例如在砂礫土中，若不采取其它輔助措施，土層由于本身極不穩(wěn)定，以致在刃腳推進(jìn)之后立刻就會(huì)坍落在管壁上。所以對(duì)這類土壤來說，膨潤土懸浮液的支承作用尤其具有重要意義。為了起到這種支承作用，先決條件是要盡可能準(zhǔn)確地掌握膨潤土懸浮漓在砂礫上中的特性。

3.結(jié)語

頂管設(shè)計(jì)在市政工程中，特別是深覆土大管徑的管道工程和交通繁忙的城市主干道改造工程設(shè)計(jì)中顯得尤為重要。在特定工程條件下，相對(duì)與開槽埋管更具優(yōu)越性。時(shí)代要前進(jìn)，城市要發(fā)展。市政設(shè)施配套完善，地下各種管道建設(shè)將會(huì)大量增加，頂管設(shè)計(jì)和施工也會(huì)增多。管徑加大，長度加長，有直有曲，種類繁多，這將是今后大城市頂管施工的發(fā)展趨勢。因此，我們要重視這個(gè)良機(jī)，進(jìn)一步地完善和提高我們的頂管設(shè)計(jì)和施工技術(shù)，使之綜合施工技術(shù)達(dá)到國際水平。

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