談頂管技術(shù)在城市集中供熱工程中的應(yīng)用

王繼平

(山西省第三建筑工程公司，山西長(zhǎng)治 046000)

0 引言

在地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜、城市道路負(fù)荷不斷加大的城市中心進(jìn)行大規(guī)模的集中供熱工程建設(shè)，傳統(tǒng)的開(kāi)挖溝槽埋管施工技術(shù)只會(huì)讓本來(lái)就擁堵的城市變得更加擁堵，同時(shí)給市民工作和生活帶來(lái)諸多不便，這個(gè)矛盾的凸顯已經(jīng)成為了一個(gè)迫在眉睫的問(wèn)題，頂管技術(shù)就是解決此類問(wèn)題的一個(gè)有效手段。

1 工程概況

解放西路頂管工程:熱電聯(lián)供集中供熱管道工程穿越解放西路，采用頂管法施工。根據(jù)設(shè)計(jì)文件，頂入套管規(guī)格為54 m兩根1 520 mm×14 mm的螺旋焊縫鋼套管，套管凈間距0.8 m，頂管工作井9 m×6 m，接收井4 m×4 m。

2 頂管施工技術(shù)

當(dāng)?shù)叵鹿艿赖匿佋O(shè)通過(guò)頂管施工方法在交通、建筑、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等方面帶來(lái)良好效益時(shí)，就應(yīng)該優(yōu)先選用這種非開(kāi)挖施工方法，它是一種不需要開(kāi)挖地表或以最小的地表開(kāi)挖量進(jìn)行各種地下管道鋪設(shè)的施工技術(shù)。

3 頂管程序

人工頂管工藝是頂進(jìn)管前安裝工具管，人工掘進(jìn)的頂進(jìn)施工工藝。頂進(jìn)過(guò)程中采用觸變泥漿處理，頂完后注漿回填加固。為保證工程的安全和可靠，每個(gè)頂管段的頂管工作要連續(xù)不斷地進(jìn)行。一般頂管程序如圖1所示。

圖1 人工頂管程序

4 頂管技術(shù)的應(yīng)用

4.1 技術(shù)準(zhǔn)備

1)施工組織設(shè)計(jì)的編寫(xiě);2)施工進(jìn)度計(jì)劃的編制;3)管理組織機(jī)構(gòu)的設(shè)置。

4.2 頂管始發(fā)

1)全部設(shè)備經(jīng)過(guò)檢查并經(jīng)過(guò)試運(yùn)轉(zhuǎn)。主要包括液壓、電器、壓漿、氣壓、水壓、照明、通訊、通風(fēng)等操作系統(tǒng)是否正常工作，各種電表、壓力表、換向閥、傳感器、流量計(jì)等是否能正確顯示其處于正常工作狀態(tài)，然后進(jìn)行聯(lián)動(dòng)調(diào)試，確認(rèn)沒(méi)有故障后，方可準(zhǔn)備頂管始發(fā)。

2)檢查頂鐵是否是中心受壓，受力是否均勻。頂鐵之間、頂鐵與后背之間是否墊實(shí)。

3)檢查工作范圍內(nèi)的降水效果是否達(dá)到要求，測(cè)量監(jiān)控是否到位。

4.3 作業(yè)坑的布置

1)工作坑的選址應(yīng)盡量避開(kāi)房屋、地下管線、池塘、架空電線等不利于頂管施工的場(chǎng)所。在一些特殊條件下，如離房屋很近，則應(yīng)采用特殊方法施工工作坑。

2)對(duì)工作坑地點(diǎn)的選擇、施工方法、施工進(jìn)度以及設(shè)備布置等都應(yīng)作詳細(xì)的說(shuō)明，必要時(shí)要配有附圖;對(duì)工作坑的受力情況應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，是否可行與安全，是否需要采取特殊措施。本工程工作坑平面尺寸為9 m×6 m。

工作坑的基礎(chǔ)應(yīng)平整、夯實(shí)。當(dāng)在地下水位以上且土質(zhì)較好時(shí)，工作坑內(nèi)一般采用方木基礎(chǔ);當(dāng)在地下水位以下時(shí)，應(yīng)澆筑混凝土基礎(chǔ)。為防止工作坑地基沉降，導(dǎo)致管子頂進(jìn)位置誤差過(guò)大，應(yīng)在坑底修筑基礎(chǔ)或加固地基。含水弱土層通常采用混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)尺寸根據(jù)地基承載力、施工荷載、操作要求而定，基礎(chǔ)寬不小于管外徑，長(zhǎng)度至少為1.2倍～1.3倍單節(jié)管長(zhǎng)。基礎(chǔ)一般厚度為15 cm～25 cm的C10混凝土，卵石墊層厚約10 cm。為了安放導(dǎo)軌，應(yīng)在混凝土基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)埋方木軌枕。在粉砂地基并有少量地下水時(shí)，為了防止擾動(dòng)地基，可鋪設(shè)厚為10 cm～20 cm的卵石或級(jí)配砂石，在其上安裝軌枕，鋪設(shè)導(dǎo)軌。

4.4 后背墻與后背的布置

后背墻與后背:后背墻與后背是千斤頂?shù)闹谓Y(jié)構(gòu)，后背的作用是減少對(duì)后背墻單位面積的壓力。以裝配式后背墻采用較多，裝配式后背墻是指工作坑開(kāi)挖以后，采用方木、工字鋼、槽鋼、鋼板等型鋼或其他材料加工的構(gòu)件，在現(xiàn)場(chǎng)組裝的后背墻。后背墻的許可頂力值一般應(yīng)不小于1.5倍的最大阻力。采用原土后背墻時(shí)，應(yīng)保證有足夠的高度、寬度和長(zhǎng)度，長(zhǎng)度通常應(yīng)保證不少于7 m，使其具有可靠的穩(wěn)定性。其許可頂力值可由土壓力公式計(jì)算決定。

后背墻的底端應(yīng)在工作坑底以下，不宜小于50 cm，這樣在增加施工工作量不大的條件下，利用后背墻的抗力與其高度的平方成正比的規(guī)律，以充分發(fā)揮其抗力。

后背土壁應(yīng)鏟修平整，保持壁面與頂進(jìn)方向垂直。該工程1 520 mm×14 mm的螺旋焊縫鋼管頂管，后背應(yīng)支設(shè)為:靠墻面橫排8根25 cm×25 cm×400 cm方木，立放5根25 cm×25 cm×220 cm方立木，立木前再置3 cm×160 cm×200 cm鋼板一塊。后背墻要有充分的強(qiáng)度和足夠的剛度。

內(nèi)在質(zhì)量決定了紡織產(chǎn)品是否具有良好的使用質(zhì)量，是一個(gè)產(chǎn)品能否讓消費(fèi)者在使用過(guò)程中擁有穩(wěn)定使用性能的重要指征。同時(shí)，內(nèi)在質(zhì)量也決定了紡織產(chǎn)品的使用周期，確保消費(fèi)者可以在一定時(shí)間內(nèi)正常使用該產(chǎn)品。對(duì)于紡織品，內(nèi)在質(zhì)量一般來(lái)說(shuō)涉及4個(gè)方面：纖維含量，安全性能、色牢度以及物理性能。表6對(duì)FZ/T 73044《針織配飾品》和FZ/T 82006-2018《機(jī)織配飾品》的內(nèi)在質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比。

4.5 主頂設(shè)備

主頂設(shè)備主要由千斤頂、千斤頂架、頂鐵等裝置組成。千斤頂要固定在千斤頂支架上，并與管道中心的垂線對(duì)稱，其合力的作用點(diǎn)應(yīng)在管道中心的垂直線上;千斤頂?shù)挠吐繁仨毑⒙?lián)，每臺(tái)千斤頂要有進(jìn)油、退油的控制系統(tǒng);千斤頂活塞退回時(shí)，油壓不得過(guò)大，速度不得過(guò)快。安裝后的頂鐵軸線應(yīng)與管道軸線平行、對(duì)稱，頂鐵與導(dǎo)軌之間的接觸面不得有泥土、油污;更換頂鐵時(shí)，應(yīng)先使用長(zhǎng)度大的頂鐵;頂鐵拼裝后應(yīng)鎖定。

4.6 頂管作業(yè)

1)解放西路地下水位高，頂進(jìn)時(shí)宜采用“先挖后頂，隨挖隨頂”的施工順序，頂管作業(yè)不應(yīng)中斷，當(dāng)必須暫時(shí)停止頂進(jìn)時(shí)，也要盡量縮短停歇時(shí)間，以免加大增加的土壓力。在頂進(jìn)過(guò)程中要有嚴(yán)格的放樣復(fù)核制度，并做好原始記錄;必須避免后背墻在頂進(jìn)時(shí)移位和變形，要定時(shí)復(fù)測(cè)并及時(shí)調(diào)整;在初始推進(jìn)階段，方向主要是主頂千斤頂控制，一方面要減慢主頂推進(jìn)速度，另一方面要不斷調(diào)整機(jī)頭。

2)套管施工。啟動(dòng)千斤頂，將套管頂進(jìn)，千斤頂行程終了，復(fù)位千斤頂，加塞墊塊后復(fù)頂。本工程地下水位較高，為保證頂管施工質(zhì)量，可采用套管與基礎(chǔ)同時(shí)頂進(jìn)的施工方法，在工作坑內(nèi)鋪設(shè)枕木和鋼軌，在鋼軌上支設(shè)基礎(chǔ)模板，基礎(chǔ)側(cè)向模板要包上一部分套管。在底部模板上鋪兩層油氈，兩層油氈之間要均勻地涂以潤(rùn)滑黃油。于油氈上綁扎基礎(chǔ)鋼筋，澆筑混凝土作業(yè)，且應(yīng)將頂管首端頂進(jìn)工作帽與基礎(chǔ)混凝土澆筑在一起。基礎(chǔ)經(jīng)養(yǎng)護(hù)后，使套管與工作帽相接，固定套管，綁扎套管兩側(cè)縱向鋼筋，再澆筑套管兩側(cè)混凝土，并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。待基礎(chǔ)部分混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，即可于套管內(nèi)挖土，將套管與基礎(chǔ)一并頂入土層。

3)土方運(yùn)輸。根據(jù)出土量、運(yùn)輸距離和現(xiàn)場(chǎng)堆土條件，可用人力車、機(jī)動(dòng)翻斗車或自卸汽車將棄土運(yùn)送至堆土場(chǎng)，然后再用垂直吊機(jī)或鏟車堆高，做到文明施工。堆土場(chǎng)應(yīng)具有良好的排水和通行條件。為減少揚(yáng)塵，施工場(chǎng)地應(yīng)按規(guī)定作硬化處理，沿線安排灑水車，灑水降塵，并設(shè)專人清掃。施工過(guò)程中做到“活完、料凈、腳下清”。

4)注漿減阻。長(zhǎng)距離頂管施工中，為了減小頂進(jìn)阻力而必須注入潤(rùn)滑漿，從而降低了頂進(jìn)時(shí)的摩阻力，注入的潤(rùn)滑漿應(yīng)均勻地覆蓋于整個(gè)管道表面。注漿壓力和注入的漿液量應(yīng)該隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，以避免對(duì)管道和鄰近的建筑物造成破壞，它是頂管施工中不可忽視的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

4.7 頂管的質(zhì)量要求

1)頂管作業(yè)時(shí)，每頂進(jìn)1 m都要進(jìn)行一次頂進(jìn)，發(fā)現(xiàn)偏移及時(shí)糾正，方向糾偏每次不能超過(guò)5′～20′。

2)水平偏差不應(yīng)大于套管長(zhǎng)度的2%。

3)管道接頭密封良好，必要時(shí)按要求進(jìn)行管道密封檢驗(yàn)。

4.8 頂管質(zhì)量的檢查與校正

4.8.1 頂管施工產(chǎn)生偏差的原因

1)工作坑內(nèi)導(dǎo)軌偏差;2)頂管段土層類型變化引起土層承載力變化，地層正面阻力不均勻;3)頂管段地下水狀況變化;4)頂管推進(jìn)速度過(guò)快或過(guò)慢的影響;5)頂管施工方法不妥，或遇軟土或流砂，使頂管施工產(chǎn)生偏差;6)頂管在施工過(guò)程中遇到大石塊、樁基礎(chǔ)或者其他障礙物時(shí)，造成偏差;7)頂管長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，產(chǎn)生偏差的可能性增加;8)后背墻嚴(yán)禁變形;9)頂鐵或者頂環(huán)發(fā)生扭曲變形現(xiàn)象等等。

4.8.2 頂管質(zhì)量的控制

在頂管施工中，特別是在施工熱力管道等重力管道時(shí)，對(duì)施工精度要求特別高。所以，既要保證所鋪設(shè)的管道必須符合管道的既定功能要求，又要保證所產(chǎn)生的偏差不能損壞到其他的建筑和設(shè)備。在安裝測(cè)量裝置時(shí)，所用的測(cè)量?jī)x器應(yīng)和工作坑的坑底和坑壁分開(kāi)，避免這些位置在施工中由于頂進(jìn)力的施加產(chǎn)生位移，從而和起始位置不一致，則很容易產(chǎn)生誤差。

頂管允許偏差與檢驗(yàn)方法如表1所示。

表1 頂管允許偏差與檢驗(yàn)方法

4.8.3 頂管糾偏應(yīng)遵循的原則

1)應(yīng)在頂進(jìn)中糾偏;

2)應(yīng)采用小角度逐漸糾偏;

3)糾正頂管掘進(jìn)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，宜采用挖土方法進(jìn)行調(diào)整或采用改變切削刀盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向;

4)頂管穿越道路，還必須遵循道路有關(guān)技術(shù)安全規(guī)定。

4.9 工程竣工

工程竣工后，要編寫(xiě)竣工報(bào)告，完成資料的歸檔和移交，并恢復(fù)路面。

5 結(jié)語(yǔ)

頂管技術(shù)在市政工程中，特別是城市集中供熱的大管徑管道工程中顯得尤為重要，我們既要做到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，又要確保施工質(zhì)量，使頂管施工規(guī)范化，頂管技術(shù)更上一個(gè)新臺(tái)階。

［1］ 鄧雅婷.地下建筑與工程專業(yè)揭密及院校介紹［J］.高校招生，2010(1):67-68.

［2］ 張振宇.盾構(gòu)法施工技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用與發(fā)展［J］.武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005(4):43-44.

［3］ 馬福海.發(fā)展中的中國(guó)非開(kāi)挖事業(yè)［J］.非開(kāi)挖技術(shù)，2006(3):56-57.