市政給排水工程中的頂管施工技術(shù)

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摘要：市政給排水施工密切影響著居民的生活，因此必須要重視它的發(fā)展。其中頂管技術(shù)在施工中發(fā)揮著重要作用，可以幫助施工順利進(jìn)行，提高施工工作效率。

關(guān)鍵詞：頂管技術(shù)；市政給排水；施工；

前言

頂管施工技術(shù)無需開挖路面、交通不被斷行、管道埋深范圍大、對周邊環(huán)境影響小等獨特優(yōu)點，在一定程度上解決了管道埋設(shè)施工中對道路交通的堵塞和城市建筑物的破壞等難題，在穩(wěn)定土層和環(huán)境保護(hù)方面凸顯優(yōu)勢。對交通繁忙、人口密集、地面建筑物眾多、地下管線復(fù)雜的城市創(chuàng)造一個潔凈、舒適的環(huán)境是非常重要的，市政工程建設(shè)中有著非常廣泛的應(yīng)用前景。

1 頂管技術(shù)

一般情況下，頂管施工管道埋深平均深度在9米左右，主要利用主頂千斤頂及管道中繼間千斤頂?shù)耐屏?，將管道從工作坑?nèi)穿過涂層一直推到接收坑，同時，將緊隨工具管或掘進(jìn)機后的管道埋設(shè)在兩坑之間。分為人工頂管、機械頂管、水射流頂管、擠壓頂管等四大類，工作中根據(jù)管徑、土層狀況、管線長度、技術(shù)經(jīng)濟性來選定。

頂管施工一般分為以下幾個方面：

（1）人工機械頂管 — 開放式頂進(jìn)。成本低，對土質(zhì)要求相對高。

（2）泥水平衡頂管 — 成本高。速度快，對土質(zhì)要求不高。

（3）土壓平衡頂管 — 先進(jìn)、方便高效，管理要求高，施工作業(yè)嚴(yán)格。

（4）氣壓平衡頂管 — 用壓縮氣體來保持挖掘面的穩(wěn)定。

以上頂管施工方法，常用的是人工機械和泥水平衡頂管；而土壓平衡頂管施工工法越來越受到業(yè)內(nèi)人士和技術(shù)人員的歡迎。

2 頂管管道整體受力情況

在市政給排水管道施工中，要考慮管道的土壓力情況，要根據(jù)具體的情況分析管道施工方案，保證各方面的施工要求。土壓力受到很多因素的影響，例如管道的材質(zhì)、工作環(huán)境、施工操作等。下面介紹三個不同國家規(guī)范的土壓力的具體情況。（如圖1所示）

圖1

3 頂管技術(shù)的施工工藝

（1）頂管施工順序為：工作井施工及砼管準(zhǔn)備→頂進(jìn)設(shè)備安裝→吊裝砼管到軌道上→安裝接口、管線→安放頂鐵→注漿→開啟油泵頂進(jìn)→處泥→管道貫通→砌檢查井→回填密實→閉水試驗。

（2）頂管施工工藝流程圖：

（3）管道頂進(jìn)應(yīng)連續(xù)作業(yè)。管道頂進(jìn)過程中，遇下列情況時，應(yīng)暫停頂進(jìn)，并應(yīng)及時處理，以保證頂管施工質(zhì)量：

a、工具管前方遇到障礙；

b、后背墻變形嚴(yán)重；

c、頂鐵發(fā)生扭曲現(xiàn)象；

e、管位偏差過大且校正無效；

f、頂力超過管端的允許頂力；

g、油泵、油路發(fā)生異?，F(xiàn)象；

h、接縫中漏泥漿。

4 頂管工作井設(shè)計及設(shè)備安裝

4.1確定工作井尺寸

工作井應(yīng)有足夠的空間和工作面，保證下管、安裝頂進(jìn)設(shè)備和操作間距，井底長、寬尺寸可按如下公式計算：

井底長度：L=L1+L2+L3+L4+L5。

式中：

L—工作井底長，m；

L1—管子頂進(jìn)管尾端留置長度，混凝土管一般留0·3m；

L2—每節(jié)管長度，m；

L3—出土工作間隙，一般為1·0 m～1·5 m；

L4——千斤頂長度，m；

L5—靠背厚度，m。

坑底寬度：W=D+（2·4～3·2），

式中：

W—工作坑底寬度，m，

D—頂進(jìn)管子外徑，m。

4.2工作井設(shè)備安裝

工作井設(shè)備安裝包括：導(dǎo)軌的安裝、后座墊鐵的安裝、油缸支架及油缸的安裝、穿墻止水設(shè)備的安裝、激光導(dǎo)航系統(tǒng)安裝和泥漿循環(huán)系統(tǒng)安裝。地面設(shè)備安裝工作井地面設(shè)備安裝包括：監(jiān)測設(shè)備安裝、主控制室及主頂裝置安裝、泥漿棚搭設(shè)及泥漿系統(tǒng)設(shè)備安裝。安裝千斤頂時，應(yīng)保證千斤頂?shù)捻斄ξ恢煤晚斶M(jìn)抗力位置在同一軸線上，并確保四個千斤頂用力均衡，避免產(chǎn)生頂進(jìn)力偶。同時工作井的起重采用龍門吊。

4.3頂管設(shè)計

頂力是頂管工作中的重要因素，在實施頂管作業(yè)之前，必須要對選擇的頂管頂力做一個預(yù)算。后背主頂千斤的頂力要克服各種阻力方能前進(jìn)，預(yù)先需要計算的頂力主要包括工具管迎面阻力和管道摩阻力兩部分組成。

4.3.1頂管選擇頂進(jìn)管一般選用鋼筋砼管，如沒有腐蝕要求可選用鋼管。頂進(jìn)管的直徑選擇是首先根據(jù)工程需要、工程性質(zhì)確定內(nèi)徑，根據(jù)頂進(jìn)管所受荷載確定砼管的壁厚及配筋，進(jìn)而確定外徑。頂進(jìn)管的長度對頂管過程的經(jīng)濟性和可控性有很大的影響。在直線推頂?shù)那闆r下使用長管可以減少裝管的次數(shù)，達(dá)到良好的效果，但隨著管長度的增長，容易偏離原定頂進(jìn)的路線，比使用短管恢復(fù)正確路線更加困難。同時建造頂壓坑時頂壓坑的長度也要增大，挖坑、支護(hù)、回填、修復(fù)的費用將相應(yīng)地增加。反之，短管比較容易向周圍土層中擠入，致使整個管列呈蛇形彎曲，這便降低了管路頂進(jìn)的可控性，因此很短的管利用直線上推頂也較困難。一般情況下，管長度須相對于管徑來衡量，當(dāng)L/D外≤1.10時，為短管；當(dāng)L/D外=1.15時，為標(biāo)準(zhǔn)管；當(dāng)L/D外≥2.10時為長管。

4.3.2頂管迎面阻力計算

對于采用土壓平衡和泥水平衡的頂管，通常迎面土壓力都控制在主動土壓力和被動土壓力之間，一般泥水平衡泥倉壓力和土壓平衡掘進(jìn)機土壓力應(yīng)為前靜止土壓力的1.0一1，1倍。因此迎面阻力的預(yù)算可以近似采用管中心所受的靜止土壓力，即：

PF=r（H+Dl/2）K0лDl2/4

式中：

K0—靜止土壓力系數(shù)，與土性質(zhì)有關(guān)，粘性土中，K0的取值范圍為0.33～O.7；也可按K0=1-sinφ計算。

r—土體重度，kN/m3；

D1—工具管的半徑，m；

H—頂管覆土厚度，m。

C、管外壁摩阻力計算

管外壁摩阻力的預(yù)算可以根據(jù)GB50268-97《給排水管道工程施工及驗收規(guī)范》中第6.4.8條規(guī)定，頂管的管外壁摩阻力可按下式計算：

F=frD1[2H+（2H+D1）tan2（450-φ/2）+w/rD1]L

式中：

F—計算的管外壁摩阻力，kN；

r—管道處土層的重度，kN/m3；

D1—管道外徑，m；

H—頂管覆土厚度，m；

φ—管道處土層內(nèi)摩擦角，（0）；

w—管道單位長度的自重，kN/m

L—管道的計算頂進(jìn)長度，m；

f—頂進(jìn)時，管道表面與其周圍土層之間的摩擦系數(shù)。

5 頂管施工注意事項

（1）在對地基澆筑的過程中不可以出現(xiàn)長時間的停澆情況，需要采取連續(xù)性的澆筑，這樣才可以保證施工質(zhì)量不會存在問題，還有澆筑速度不可以過快，要采用合適的速度。

（2）挖土的時候需要查看地形和地質(zhì)情況，挖開土層的時候要立即進(jìn)行頂管，后面的工作也要隨即完成，還要嚴(yán)格控制注漿情況，壓力不合適或者注漿量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)都會影響頂管工作。

（3）要嚴(yán)格控頂管施工速度，特別是頂進(jìn)的速度，加強對施工的控制和管理。

（4）完成頂進(jìn)時，需要注意是否有土層水土流失情況。

6 結(jié)語

由于頂管技術(shù)占有獨特的優(yōu)勢，它被廣泛應(yīng)用在建筑施工中。頂管技術(shù)應(yīng)用在市政給排水施工中，可以減少施工對周圍環(huán)境的影響，也可以有效控制施工成本。以后這項技術(shù)會發(fā)揮更大的作用，給人們的生活帶來更大的便利。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫廣祿.淺談頂管技術(shù)在市政給排水施工中的應(yīng)用[ J] .建筑遺產(chǎn)，2013，（14）：450.

[2]韓君.頂管技術(shù)在給排水施工中的有效應(yīng)用[ J] .中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2013，（10）：162.

[3]封文蒼，胡中心.頂管技術(shù)在市政給排水施工中的應(yīng)用[ J] .建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2014，（12）：490.