頂管施工在水利管道工程中的應(yīng)用研究

張慶太

摘 要：在水利管道建設(shè)中，頂管施工技術(shù)具有非常廣泛的應(yīng)用，這項(xiàng)技術(shù)開(kāi)挖量小、成本低廉、對(duì)交通干擾小，能夠在加快施工進(jìn)度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)良好的施工質(zhì)量。在具體的建設(shè)過(guò)程中，需要安排專業(yè)的施工人員，做好施工前的準(zhǔn)備工作，使施工過(guò)程中的每個(gè)環(huán)節(jié)和步驟都能夠達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)一系列切實(shí)有效的措施，使水利管道工程的質(zhì)量得到最大程度的保障。

關(guān)鍵詞：頂管施工技術(shù)；管道工程；應(yīng)用

城市管道對(duì)城市發(fā)展起著基礎(chǔ)性作用，管道建設(shè)成為每個(gè)城市建設(shè)中不容忽視的重要環(huán)節(jié)。目前，由于城市地下空間開(kāi)發(fā)工程規(guī)模越來(lái)越大，加之不同城市地理環(huán)境的特殊性，使得我國(guó)地下城市建設(shè)已經(jīng)成為各個(gè)大中小城市不容忽視的環(huán)節(jié)。頂管施工技術(shù)不會(huì)破壞更多的城市顯性地表和建筑物，施工過(guò)程不會(huì)造成相關(guān)區(qū)域交通的堵塞。由于在地下進(jìn)行，可以穿過(guò)城市建設(shè)中的敏感區(qū)域，污染小，破壞小，高效便捷的現(xiàn)代城市市政工程施工方法。從投資角度，采用現(xiàn)代技術(shù)，縮短了施工周期，減少了拆遷補(bǔ)償費(fèi)等巨額開(kāi)支，施工效率大大提高，在節(jié)約施工成本的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)良好的施工效果。

1 頂管施工技術(shù)介紹

頂管施工的具體做法，運(yùn)用專業(yè)的管道頂進(jìn)設(shè)備，用物理方式采用頂力把管道按照一定作業(yè)坡度要求頂入地下，克服管道與土壤摩擦，將管內(nèi)土方運(yùn)出。其工作原理類同于采油工程中的輸油管道的頂進(jìn)，不過(guò)后者是在地下豎立頂進(jìn)，而頂管施工是在下把管道一節(jié)一節(jié)相連橫向頂進(jìn)，可以把這種工作原理稱為“竹節(jié)原理”。具體做法，用主頂油缸產(chǎn)生頂力，把管道或掘進(jìn)機(jī)打進(jìn)工作土層，一直推進(jìn)到接收坑。頂管技術(shù)解決了施工中對(duì)地表尤其是城市建筑物的破壞，也不會(huì)產(chǎn)生交通長(zhǎng)時(shí)間的堵塞，環(huán)保效應(yīng)明顯。在現(xiàn)代技術(shù)不斷創(chuàng)新的前提下，已經(jīng)解決了頂管技術(shù)中一些難題，如管道鋪設(shè)路程短，不能曲線推進(jìn)等。目前，我國(guó)頂管技術(shù)可以把管道在地下頂進(jìn)1500米，甚至更多，彎管技術(shù)能夠繞過(guò)一些地下管線或障礙物等敏感區(qū)域，實(shí)現(xiàn)曲線穿行頂進(jìn)。頂管施工等城市非開(kāi)挖施工方式，就像默默無(wú)聞的地下蚯蚓一樣，無(wú)形中為城市創(chuàng)造了一個(gè)清潔舒適環(huán)保的美好環(huán)境。

2 頂管施工中的準(zhǔn)備工作

2.1 頂管機(jī)施工組織設(shè)計(jì)和施工方案審查

頂管施工整個(gè)流程，從開(kāi)始到結(jié)束都要做好組織設(shè)計(jì)的方案的研究分析與審查。如對(duì)頂進(jìn)機(jī)頭的選擇，主千斤頂?shù)牟捎?，管道管材的采買(mǎi)等要制定明確的方案。對(duì)施工過(guò)程中管道的連接方式，管道間中繼環(huán)的設(shè)置，如何穩(wěn)定施工區(qū)域的地質(zhì)土層的安全，如何處理與其他地下管道網(wǎng)線的沖突，如何做好施工人員人身安全的保護(hù)等內(nèi)容要反復(fù)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)審查，具體做法如下。

管道施工中各環(huán)節(jié)頂管和相應(yīng)作業(yè)井的單項(xiàng)施工方案；管道施工中洞口。地基穩(wěn)定加固方案；管道施工中穿越地下管線和建筑物等應(yīng)急方案；管道施工中施工人員人身安全保護(hù)方案；管道施工中后期工作井封底的措施方案；突發(fā)問(wèn)題應(yīng)急方案等。在管道施工過(guò)程中，整個(gè)流程，所有的環(huán)節(jié)都要考慮的細(xì)致清晰，各種方案的設(shè)計(jì)要符合實(shí)際，具有極強(qiáng)的可操作性。各類方案的設(shè)計(jì)與審查要做的滴水不漏，細(xì)而又細(xì)，這樣才會(huì)為整個(gè)管道的施工提供保障，最終使得整個(gè)管道施工高效有序的順利完成既定目標(biāo)。

2.2 工程材料和頂管機(jī)設(shè)備核驗(yàn)

管道施工的重要保障是施工材料符合設(shè)計(jì)要求，要對(duì)進(jìn)入施工場(chǎng)地的材料進(jìn)行仔細(xì)的審查，如檢查材料的規(guī)格、型號(hào)，對(duì)材料的采買(mǎi)單位進(jìn)行供貨資質(zhì)的審查，確保施工材料的質(zhì)量。尤其是諸如管道、中繼環(huán)等施工關(guān)鍵材料，要仔細(xì)甄選，一票否決，最好與多個(gè)生產(chǎn)廠家直接接觸，獲得產(chǎn)品的一手資料，然后從性價(jià)比角度，選擇最適合的施工材料。施工前，做好相應(yīng)設(shè)備功能的實(shí)驗(yàn)，檢查管道承插口是否有破損，槽口尺寸是否合乎施工標(biāo)準(zhǔn)，鋼套環(huán)有無(wú)損壞、有無(wú)防腐內(nèi)套設(shè)計(jì)、焊接是否嚴(yán)絲合縫等。這些材料的選擇與設(shè)備的檢驗(yàn)，是每次管道施工前必須要做的工作，這是做好管道施工的先決條件。如果一些不符合設(shè)計(jì)要求的施工材料進(jìn)入施工場(chǎng)地，會(huì)給施工帶來(lái)危險(xiǎn)，進(jìn)而使得整個(gè)管道施工失敗，這不但使得施工單位利益和聲譽(yù)受損，也不利于施工城市長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。

3 頂管技術(shù)施工應(yīng)用分析

3.1 頂進(jìn)管的選擇

頂進(jìn)管一般選用鋼筋砼管，如沒(méi)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?，所以一般管?nèi)徑不小于500mm。

2）頂進(jìn)管長(zhǎng)度的選擇：頂進(jìn)管的長(zhǎng)度對(duì)頂管過(guò)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(zhǎng)管可以減少裝管的次數(shù)，取得良好的效果，但隨著管長(zhǎng)度的增長(zhǎng)，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(zhǎng)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。

3.2 穿墻

打開(kāi)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：第一，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；第二，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；第三，穿墻前對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析并制定相應(yīng)處理措施；第四，悶板開(kāi)啟后迅速推進(jìn)工具管，同時(shí)做好穿墻止水，本工程采用止水法蘭加壓板，中間安入20mm厚的天然優(yōu)質(zhì)橡膠止水板環(huán)，要求具有較高的拉伸率和耐磨性，借助管道頂進(jìn)帶動(dòng)安裝好的橡膠板形成逆向止水裝置，應(yīng)防止因穿墻管外側(cè)的土體暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而產(chǎn)生擾動(dòng)流變。

3.3 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(wèn)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(mén)進(jìn)入土中。開(kāi)始正常頂管前的過(guò)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。為防止管線出現(xiàn)偏斜，應(yīng)采取工具管調(diào)零，在工具管下的井壁上加設(shè)支撐，若發(fā)現(xiàn)下跌立即用主頂油缸進(jìn)行糾偏，工具管出洞前預(yù)先設(shè)定一個(gè)初始角彌補(bǔ)下跌等措施。

3.4 注漿減阻

在頂管施工中還有一個(gè)重要的技術(shù)措施就是通過(guò)壓注觸變泥漿填充管道周圍的空隙，形成一道泥漿保護(hù)套，起到支撐地層，減少地面沉降，減少頂進(jìn)阻力的作用。在施工中，首先對(duì)頂管機(jī)頭尾部壓漿，并要與頂進(jìn)工作同步，然后在中續(xù)間和混凝土管道的適當(dāng)位置進(jìn)行跟蹤補(bǔ)漿，以補(bǔ)充在頂進(jìn)中的泥漿損失。注漿工序一般多應(yīng)用于長(zhǎng)距離頂管施工中。

3.5 頂管糾偏

糾偏是指機(jī)頭偏離設(shè)計(jì)軸線后，利用設(shè)置在后部的糾偏千斤頂組，改變機(jī)頭端面的方向，減少偏差，使管道沿設(shè)計(jì)軸線頂迸。頂進(jìn)糾偏是采用調(diào)整4臺(tái)糾偏千斤頂組方法，進(jìn)行糾偏操作，若管道偏左則千斤頂采用左伸右縮，反之亦然。

4 結(jié)語(yǔ)

在水利管道工程的施工中，頂管技術(shù)應(yīng)用的越來(lái)越廣泛，能夠以較低的施工成本達(dá)到理想的施工效果，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。在施工的具體過(guò)程中，需要結(jié)合實(shí)際情況，在完成前期的準(zhǔn)備工作之后，安排專業(yè)的施工人員，做好頂進(jìn)管的選擇、穿墻、頂管出洞、注漿減阻、頂管糾偏等一系列工作，使頂管施工工作得到最大程度的保障。同時(shí)，需要采取具有針對(duì)性的措施，對(duì)施工過(guò)程的整個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格控制，提高頂管施工的質(zhì)量，促進(jìn)水利工程事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

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