市政工程排污管道施工中機(jī)械頂管的技術(shù)研究

韋榮

摘 要：隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，對(duì)于有限施工作業(yè)面的市政排污管的施工也越來(lái)越重要，機(jī)械頂管的施工技術(shù)已經(jīng)成為市政地下管道施工工程中較為常見(jiàn)的一項(xiàng)施工技術(shù)。對(duì)于這種機(jī)械頂管的技術(shù)進(jìn)行全面的分析，從而使得在為從事這項(xiàng)工作的工作者提供一此有價(jià)值的信息，同時(shí)，還能夠使得人們對(duì)于這種施工技術(shù)能夠更加了解。

關(guān)鍵詞：市政工程；排污管道；機(jī)械頂管；技術(shù)要點(diǎn)

現(xiàn)代工程技術(shù)中的非開(kāi)挖工程技術(shù)-機(jī)械頂管的技術(shù)，在保護(hù)環(huán)境以及維持土層穩(wěn)定等方面凸顯出很大的優(yōu)勢(shì)，它對(duì)市政工程排污管道施工中所面臨的地面建筑物眾多、城市交通繁忙、人口密集、地下管線施工技術(shù)條件復(fù)雜的城市是進(jìn)行地下施工帶來(lái)嶄新的研究方向，它的出現(xiàn)為城市市內(nèi)施工向著低噪音、作業(yè)面范圍小、相對(duì)安全的方向發(fā)展提供了新的課題。

1 技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 頂管工藝技術(shù)的基本原理

在不開(kāi)挖地表的情況下，在工作坑內(nèi)利用頂進(jìn)設(shè)備，一般以液壓為動(dòng)力將工具管或掘進(jìn)機(jī)按設(shè)計(jì)要求（或直線、或曲線、或坡度）頂入土中，并利用人工或者機(jī)械將管道內(nèi)的土方運(yùn)走，最后將工作坑恢復(fù)為檢查井。在頂管施工過(guò)程中需要克服管道與周?chē)寥赖哪Σ亮?，?duì)于距離較長(zhǎng)的頂管，當(dāng)管道與土壤間的摩擦力比較大，而頂力不足以克服其摩擦力時(shí)，常將管道分段，在每段之間設(shè)置由一些中繼油缸組成的移動(dòng)式頂推站即中繼間，且在管壁四周加注減摩劑以利于長(zhǎng)距離管道的頂推。

1.2 頂管工藝技術(shù)的特點(diǎn)

可以看出頂管施工與開(kāi)挖施工對(duì)比具有以下特點(diǎn)：（1）在進(jìn)行道路施工中，能保證路下施工、路上通行，減緩城市交通運(yùn)輸壓力；（2）在頂進(jìn)過(guò)程中，僅僅需要進(jìn)行施工井和接收井的開(kāi)挖，開(kāi)挖量較小；（3）對(duì)周?chē)慕ㄖ镉绊懖淮?，能滿足保護(hù)環(huán)境的需要；（4）施工中覆土深度較大的時(shí)采用頂管技術(shù)工程造價(jià)低。（5）頂管施工雖然也能應(yīng)用于曲線施工，但較開(kāi)挖施工，精確度低；（6）當(dāng)在軟土層進(jìn)行頂進(jìn)施工時(shí)，容易差生偏差并，且后期可能產(chǎn)生不均勻沉降。

2 對(duì)高程及軸線位移允許偏差值的控制

對(duì)于這種規(guī)模較大的市政排污管道工程來(lái)說(shuō)，要想做到絲毫誤差都沒(méi)有是不可能的，這是因?yàn)樵谝淮溯^為復(fù)雜的區(qū)域其地質(zhì)條件對(duì)于曲線頂管來(lái)說(shuō)并沒(méi)有什么標(biāo)準(zhǔn)。因此，在不損害其正常使用要求的前提下，對(duì)于高程和軸線的位移是允許存在偏差的。但是在這里要注意，即使存在出現(xiàn)偏差，但也不能出現(xiàn)與實(shí)際使用出入太大的偏差。因此，對(duì)于本工程中出現(xiàn)的偏差還是要有合理的控制。

頂進(jìn)和糾偏的示位系統(tǒng)：本工程在管道頂進(jìn)的過(guò)程中利用激光系統(tǒng)作為示位系統(tǒng)，激光系統(tǒng)由激光經(jīng)緯儀、激光架和標(biāo)靶組成。激光架的幾何軸線和頂進(jìn)軸線垂直便于經(jīng)緯儀對(duì)中。同時(shí)在激光架旁做好激光經(jīng)緯儀的對(duì)中點(diǎn)。確保激光經(jīng)緯儀架好后在頂進(jìn)軸線上。

3 頂管技術(shù)的施工措施

3.1 潤(rùn)滑材料的選用

潤(rùn)滑材料一般選用粘土和膨潤(rùn)土等材料制成的泥槳液體。本工程采用膨潤(rùn)土制成泥漿作為潤(rùn)滑材料。泥漿濃度在5-15%，使用量控制在≤100L/m3，必需使膨潤(rùn)土泥槳套隨頂管機(jī)向前移動(dòng).形成連續(xù)的環(huán)狀槳套。出洞時(shí)，洞口土體較穩(wěn)定的情況下，降低潤(rùn)滑材料的濃度.在離洞口約6m時(shí).采用清水并且把泥水壓力降到最低，防止由于正面上壓力減小，過(guò)大的泥水壓力造成對(duì)洞口土體的擾動(dòng)。

3.2 止水圈的安裝

對(duì)于運(yùn)用在市政工程中排污管道施工中機(jī)械頂管技術(shù)來(lái)說(shuō)，止水密封是頂管機(jī)在進(jìn)入土體過(guò)程中不可缺少的一項(xiàng)因素，其對(duì)于頂管機(jī)能否順利進(jìn)出洞口起到了至關(guān)重要的作用。而且，止水密封還可以有效防治因?yàn)橥谕炼馐芷胶馄茐膯?wèn)題。如果缺乏止水密封裝置嚴(yán)重的情況還可能導(dǎo)致洞口土體的崩塌。因此，止水密封對(duì)于進(jìn)行機(jī)械頂管技術(shù)起到不可忽視的作用。但是止水密封裝置是依靠止水圈存在的，因此，在保證止水密封裝置的安全，就要在洞口設(shè)置密封性較為良好的止水圈。

4 施工過(guò)程中幾個(gè)控制參數(shù)的確定（以D1400鋼筋砼管道為例）

4.1 刀盤(pán)扭矩

刀盤(pán)扭矩設(shè)計(jì)值T（按下述經(jīng)驗(yàn)公式確定：TCarD3.式中D為頂管機(jī)外徑。根據(jù)粉質(zhì)砂土含礫石等雜質(zhì)較多，取a=1.3S.TC=1.35×1.53=4.56

4.2 最大頂進(jìn)長(zhǎng)度的計(jì)算

頂管機(jī)頂進(jìn)時(shí)依靠安裝在工作井內(nèi)的千斤頂提供推力。以克服外壁與周?chē)馏w的摩擦阻力，開(kāi)挖面土體作用于頂管機(jī)的正面阻力，管面的摩擦阻力等。本工程采用工作井和接收井間隔100m，但根據(jù)施工過(guò)程中的實(shí)際情況來(lái)看，由于一次性頂進(jìn)聲離過(guò)大（沒(méi)有布置中繼站）管道的高程和軸線的偏差會(huì)隨著頂進(jìn)管道長(zhǎng)度的增加而增加，所以建議頂進(jìn)長(zhǎng)度不宜超過(guò)80m。

5 掘進(jìn)速度與進(jìn)出洞控制

對(duì)于機(jī)械頂管來(lái)說(shuō)，要適當(dāng)控制掘進(jìn)速度也是至關(guān)重要的一點(diǎn)，在挖掘出來(lái)的土與水相互混合后形成泥漿，并將這種泥漿排出是泥水平衡法的一個(gè)重要特點(diǎn)。但是對(duì)與排放泥水的速度并不是一項(xiàng)盲目地決定，而是要有合理的控制，這是因?yàn)榱魉龠^(guò)快會(huì)對(duì)管道造成影響，反之，則會(huì)導(dǎo)致管道發(fā)生栓塞。因此對(duì)于排放泥水的速度應(yīng)當(dāng)保持在2分鐘到4分鐘。而且對(duì)于排泥管的內(nèi)徑也有一定的要求，對(duì)于較大的顆粒和液體狀的泥水都可以排除。

進(jìn)出洞控制。在工作井內(nèi)，頂管機(jī)按設(shè)計(jì)高程及方向推出預(yù)留孔洞，進(jìn)入正常土層的過(guò)程稱(chēng)為出洞，反之，頂管機(jī)在地層中完成某一區(qū)問(wèn)的隧道的施工后進(jìn)入接收井的過(guò)程稱(chēng)為進(jìn)洞，在掘進(jìn)過(guò)程中，頂管機(jī)推進(jìn)的方向偏差的施工監(jiān)控是頂管工藝的另一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，由于頂管法施工工藝在糾偏過(guò)程中會(huì)造成土體過(guò)量缺失，從而引起地層移動(dòng)而使地表隆起或沉降，因此在掘進(jìn)過(guò)程中制定最測(cè)值信息反饋及施工參數(shù)（如正面艙壓力、出土?xí)r間，灌漿壓力和灌漿時(shí)間等）的計(jì)劃是很有必要的。

6 結(jié)語(yǔ)

一般在城市工程施工中，當(dāng)施工地段位于城市中心，交通量人流量比較大，或者在需要跨越一些不能進(jìn)行拆移的城市建筑以及地下構(gòu)筑物的地段，不能利用明挖或者空中架設(shè)技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的工程，一般可使用頂管法施工。在鋪設(shè)城市污水管道直徑大于600mm 時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法采用明溝開(kāi)挖埋管施工而管道沿線又無(wú)其它建筑物基礎(chǔ)時(shí)，可使用頂管法施工作業(yè)。施工過(guò)程中我們可以看出，管線的定位和掘進(jìn)的速度是工作中在進(jìn)行機(jī)械頂管施工過(guò)程中需要考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。對(duì)于整個(gè)排污管工程的質(zhì)量，在很大方面取決于對(duì)以上兩個(gè)環(huán)節(jié)的控制。最后，對(duì)于機(jī)械頂管少開(kāi)挖或者不開(kāi)挖這項(xiàng)優(yōu)勢(shì)來(lái)說(shuō)，在社會(huì)的各項(xiàng)市政建設(shè)中都會(huì)有很大的優(yōu)勢(shì)。因此，市政施工要對(duì)這項(xiàng)應(yīng)用廣泛的施工技術(shù)有一定的了解已經(jīng)成為至關(guān)重要的一點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 薛一彤.頂管技術(shù)在市政工程中有關(guān)問(wèn)題探討[J].科技信息（科學(xué)·教研），2007，29（01）.