市政排水工程中曲線頂管施工應(yīng)用的闡述

許素娜

【摘 要】城市各項基礎(chǔ)用水設(shè)施的正常運行基礎(chǔ)的保障這是給排水工程的施工管理，對城市居民的生活用水提供有效的保障。本文主要從某工程的排水系統(tǒng)的改造進(jìn)行分析，針對其施工過程中曲線頂管軌跡控制、糾偏技術(shù)曲線頂管施工沉降分析及控制進(jìn)行了詳細(xì)的探討，并結(jié)合道路、公用管線和建筑物的保護(hù)措施進(jìn)行了合理論述。

【關(guān)鍵詞】市政排水；曲線頂管；施工應(yīng)用

0.工程概況

該排水系統(tǒng)改造遺留工程位于市區(qū)繁華地段，污水管道走向主要沿著交通繁忙道路，沿線建筑物密集，地下管線錯綜復(fù)雜。污水管為2400鋼筋混凝土管，“F”型接口，采用頂管施工，管道全長約718.2m。工程分7段頂進(jìn)，其中3段為直線頂管；4段為曲線頂管，包括：汾陽路曲線頂管149.6m（R=600，α=7.4°），桃江路曲線頂管87.6m（R=300，α=11.6°），寶慶路曲線頂管77.9m（R=300，α=11.6°）和復(fù)興西路曲線頂管197.8m（R=600，α=8.0°）。

1.曲線頂管施工

整個曲線頂管過程分為四個階段：出洞前準(zhǔn)備階段、正常頂進(jìn)階段、曲線段頂進(jìn)、出洞及后期收尾階段。

2.曲線頂管軌跡控制與糾偏技術(shù)

2.1頂管自動測量引導(dǎo)系統(tǒng)

測量對曲線頂管的軌跡控制至關(guān)重要。由于在曲線頂管管內(nèi)，測量儀器不能與機(jī)頭通視，而且在頂進(jìn)過程中，整體管道都是處在無規(guī)則動態(tài)，還會發(fā)生旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象。若采用人工地下導(dǎo)線測量方法，不僅測量時頂管必須停止，而且工作量大，影響頂管進(jìn)度。在二次測量之間，只能盲目頂進(jìn)，頂管質(zhì)量難以得到可靠保證。為此，引進(jìn)了國內(nèi)先進(jìn)的頂管自動測量引導(dǎo)系統(tǒng)，實現(xiàn)了機(jī)頭的跟蹤測量，做到“隨測隨糾”，有效地保證了頂管的質(zhì)量并大大提高整體施工進(jìn)度，效果特別明顯。

2.2曲線頂管的糾偏技術(shù)

除了機(jī)頭一套糾偏裝置以外，把最前3節(jié)管子設(shè)計成糾偏特殊管。曲線頂管從直線段到曲線段和曲線段恢復(fù)到直線段，應(yīng)經(jīng)過一段過渡曲線。施工前可根據(jù)設(shè)計曲線制定實際控制曲線，實際控制曲線宜保持在設(shè)計曲線的內(nèi)側(cè)。

3.曲線頂管施工沉降分析及沉降控制

3.1沉降分析

頂管施工引起地層沉降而破壞環(huán)境的原因往往是綜合性的，涉及到施工的方方面面，歸納起來，主要有以下一些因素。

（1）膨潤土泥漿制備質(zhì)量差，減摩性能不好，頂進(jìn)摩阻力大；注漿工藝不合理，頂管密封性不好，不能形成完整的泥漿套，泥漿減阻作用不能有效發(fā)揮甚至產(chǎn)生“背土”現(xiàn)象；糾偏措施不力，軸線偏差過大。這些因素都會使管周土體擾動范圍過大而引起較大沉降。如果頂管機(jī)選型不合理，開挖面土體因卸荷作用大量向外擠出甚至坍塌也會引起較大地層沉降。

（2）中繼環(huán)或頂管接頭因曲線頂進(jìn)而張開或局部應(yīng)力集中而破損，密封失效，使膨潤土泥漿大量滲漏到管內(nèi)，以至漿套無法形成。

（3）泥漿配比不當(dāng)，泥漿套支撐作用難以有效發(fā)揮，導(dǎo)致上覆土體特別是非粘性土垮塌。

3.2沉降控制措施

在頂管施工過程中，難免會擾動周圍的地層而引起一定的沉降，但制定良好的施工預(yù)案和采取合理的應(yīng)對措施，將沉降控制在周圍環(huán)境（特別是商業(yè)繁華和交通繁忙的鬧市區(qū)）能夠承受的范圍內(nèi)卻是非常必要的。針對沉降原因的分析，就泥漿制備和注漿工藝、進(jìn)出洞技術(shù)和中繼環(huán)密封技術(shù)等幾個方面系統(tǒng)地討論一下相應(yīng)的施工控制措施。

3.2.1泥漿制備和注漿工藝

①配置觸變泥漿要選用優(yōu)質(zhì)膨潤土，根據(jù)經(jīng)驗和試驗采用合適的配比，以保證泥漿的減摩效果和支承能力。漿液必須攪拌充分，在膨潤土泥漿壓入以前，對儲漿箱內(nèi)的泥漿再進(jìn)行一次攪拌。②嚴(yán)格控制注漿壓力，使其不能小于管體上部的靜止土壓力和水頭壓力。頂進(jìn)時要根據(jù)地面變形、地下水位等因素適當(dāng)調(diào)整壓力和壓漿量。在泥漿出口處裝單向閥，不使其回漿，以使觸變泥漿套的壓力在臨時停泵后仍基本不變。根據(jù)工程實際情況設(shè)置中繼壓漿泵，以抵消輸送管的壓力損失，穩(wěn)定注漿壓力。

3.2.2進(jìn)出洞技術(shù)

工作井洞口止水裝置密封采用橡膠止水法蘭。在橡膠止水法蘭之前預(yù)埋注漿孔，以便壓注膨潤土泥漿。洞外工作井土體密封加固采用SMW工法樁加壓密注漿等方案。在支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)預(yù)設(shè)鋼圈，使出洞更加快捷。在內(nèi)襯的預(yù)留洞上安裝雙道橡膠法蘭止水裝置，確保止水可靠安全。頂管過程加強(qiáng)出洞口的觸變泥漿壓注，減小對出洞段土體的擾動。

3.2.3中繼環(huán)密封技術(shù)

結(jié)合該工程的情況設(shè)計一種新型的中繼間，用于接力頂進(jìn)。這種中繼間采用雙道可調(diào)節(jié)橡膠密封圈進(jìn)行密封，其中有一道密封圈是可更換的，密封圈內(nèi)圈有環(huán)向壓板將密封圈壓緊，每塊壓板上有一個調(diào)節(jié)螺栓來調(diào)節(jié)密封圈的壓密量，如果密封效果不好，通過壓緊壓板可以改善密封狀況。兩道密封圈中有一道事先是壓緊的，另一道的壓板則是放松的，留作備用，若一道密封圈損壞，就使用另一道。

4.管節(jié)止轉(zhuǎn)的技術(shù)措施

頂進(jìn)時機(jī)頭在刀盤及螺旋機(jī)的作用下會發(fā)生旋轉(zhuǎn)，而機(jī)頭旋轉(zhuǎn)尤其是轉(zhuǎn)角偏大時會對頂進(jìn)造成不利影響，因此對工具管要采取糾旋轉(zhuǎn)措施。在機(jī)頭前方筒的水平二側(cè)焊翼板，長1.8m，寬30mm，厚25mm，以防止機(jī)頭旋轉(zhuǎn)。對機(jī)頭的旋轉(zhuǎn)主要采用加壓重塊的方法。在機(jī)頭二側(cè)焊壓鐵支架，1號與6號管二側(cè)亦焊壓鐵支架。二側(cè)先平均放壓鐵，共20t。一旦發(fā)現(xiàn)機(jī)頭有微小偏轉(zhuǎn)，立即將壓鐵移到一側(cè)。

5.泥水接力及泥漿排放措施

機(jī)頭所需用水采用消防用水排入泥漿箱，通過泥漿泵注入機(jī)頭泥水倉，泥水倉葉輪將機(jī)頭切削入倉的土與水?dāng)嚢璩赡酀{通過泥漿泵輸送至沉淀箱沉淀后，比重超過1.3后是為廢漿外排。廢漿外排采用罐裝泥漿運輸車外運，排放至渣土辦指定排放點。

6.對道路、構(gòu)筑物和公用管線的保護(hù)措施

6.1沉降監(jiān)測

在頂管管位沿線路口和構(gòu)筑物上布設(shè)沉降監(jiān)測點。

（1）一般道路沿軸線布置5個斷面，每斷面布置9點，斷面間距為5.0m，點位間距5.0m；構(gòu)筑物的沉降觀測點布置在四個角的位置，并在管道軸線附近處適當(dāng)加密，確保沉降能夠及時得到反映，以便采取應(yīng)急措施。

（2）檢測頻率：開始頂進(jìn)施工時為2h測1次，穿越構(gòu)筑物區(qū)域時每節(jié)管測1次。后期沉降，施工后15d內(nèi)為每24h測1次。

6.2精心施工

（1）在出洞后的頂管過程中，根據(jù)地面沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)對頂管正面土壓力和泥水壓力調(diào)整到最佳值，防止因正面水土流失引起的沉降。

（2）頂進(jìn)過程中，對頂管軸線要進(jìn)行嚴(yán)格復(fù)核，做到勤測、勤糾偏，盡量減少由于頂進(jìn)偏差大引起地面沉降。

（3）頂進(jìn)過程中，對機(jī)尾定點壓漿，中間長度補(bǔ)漿和局部地段的定點壓漿要嚴(yán)格管理，并通過沿線沉降監(jiān)測和頂進(jìn)測量數(shù)據(jù)及時反饋有關(guān)操作人員。

7.結(jié)語

綜上所述，在曲線頂管施工過程中，機(jī)頭的糾偏作用能夠使糾偏對頂管附加的摩阻力得到提升，在實際頂管運用中能夠?qū)⒋髣幼鞯募m偏得到減小。在施工難度較大的地區(qū)進(jìn)行管道施工時，曲線頂管技術(shù)的應(yīng)用時較為有效的方式，特別對老城區(qū)來說，其管線分布相對緊密，且道路彎曲，在市政工程建設(shè)中，曲線頂管施工的應(yīng)用得到越來越廣泛的普及。 [科]