談市政給排水施工中頂管技術(shù)的應(yīng)用

王慶影 裴蕾

摘 要：頂管技術(shù)是屬于非開(kāi)挖技術(shù)的一種，非開(kāi)挖的意思就是利用安全和經(jīng)濟(jì)的方法來(lái)進(jìn)行施工，少挖和盡量不開(kāi)挖來(lái)替換或者進(jìn)行打下管道的鋪設(shè)。本文主要對(duì)市政工程中頂管施工工藝進(jìn)行了分析探討。

關(guān)鍵詞：市政工程;市政排水;頂管技術(shù)

1 頂管在市政排水施工中的特點(diǎn)

頂管施工又稱為非開(kāi)挖管道敷設(shè)技術(shù)，它的特點(diǎn)是不用挖開(kāi)地面層就可以直接穿越地面構(gòu)筑物和地下管線、公路、鐵路等，和開(kāi)挖技術(shù)相比，非開(kāi)完技術(shù)的投資和工期都將節(jié)省很多。除此之外，頂管施工技術(shù)在市政排水施工過(guò)程中，可以大大降低噪音、減少粉塵，降低對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)空氣的破壞，是一項(xiàng)真正的無(wú)污染，高效率施工技術(shù)。

2 頂管施工的基本原理

頂管施工就是借助于主頂油缸以及中繼間的頂進(jìn)力，把工具管或頂管掘進(jìn)機(jī)從工作坑內(nèi)穿過(guò)土層一直頂進(jìn)到接收坑內(nèi)吊起。與此同時(shí)，把緊隨在工具管或掘進(jìn)機(jī)后的管道埋設(shè)在兩個(gè)工作坑之間。在頂管施工中主要有三種工作面平衡理論：氣壓、土壓和泥水平衡理論。本文主要介紹泥水平衡頂管工法。泥水平衡頂管的工作原理：通常把用水力切削泥土，采用機(jī)械切削泥土而采用水力輸送棄土，同時(shí)有的利用泥水壓力來(lái)平衡地下水壓力和土壓力的這一類頂管形式都稱為泥水平衡頂管施工。在泥水平衡頂管施工中，要使挖掘面上保持穩(wěn)定，就必須在泥水倉(cāng)中充滿一定壓力的泥水，泥水在挖掘面上可以形成一層不透水的泥膜，以阻止泥水向挖掘面里滲透。同時(shí)，該泥水本身又有一定的壓力，因此它就可以用來(lái)平衡地下水壓力和土壓力，這就是泥水平衡頂管最基本的原理。

3 施工過(guò)程的技術(shù)要求

頂管在粘性土或砂性土層且無(wú)地下水影響時(shí)，宜采用手掘式或機(jī)械挖掘式頂管法;當(dāng)土質(zhì)為砂礫土?xí)r，可采用具有支撐的工具管線注漿加固土層的措施。本工程為濕陷性黃土，采用手掘式頂管法。

3.1 工作井

工作井選擇離配電源和水源較近的地方，槽段的開(kāi)挖和工作坑應(yīng)滿足設(shè)計(jì)和（GB50268—97）《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定。

3.2 設(shè)備的安裝

導(dǎo)軌應(yīng)選用鋼質(zhì)材料制作，兩導(dǎo)軌順直、平行、等高，其縱坡應(yīng)與管道設(shè)計(jì)坡度一致。

3.3 下管

下管前，先嚴(yán)格檢查管材，齡期未到、強(qiáng)度不夠及有明顯缺陷的不合格管材的嚴(yán)禁使用。第一節(jié)管下到導(dǎo)軌上時(shí)，應(yīng)測(cè)量管的中線及前后端管底高程，以校核導(dǎo)軌安裝的準(zhǔn)確性。要安裝護(hù)口鐵或弧形頂鐵保護(hù)管口，以防止管周被破損。

3.4 頂進(jìn)

頂時(shí)前應(yīng)對(duì)全部設(shè)備進(jìn)行檢查并經(jīng)過(guò)試運(yùn)轉(zhuǎn)，頂進(jìn)的方法應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求及《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50268-97）的規(guī)定。當(dāng)?shù)谝桓茏酉碌綄?dǎo)軌就位后，應(yīng)檢查管子中線，管內(nèi)底前后高程，確認(rèn)無(wú)誤后方可頂進(jìn)。頂進(jìn)中應(yīng)勤測(cè)、勤檢、防止管中線偏差;如發(fā)生偏差應(yīng)及時(shí)糾偏，頂進(jìn)第一管端20～30cm時(shí)，應(yīng)對(duì)中心線及其高程測(cè)量一次，在正常頂進(jìn)中，每頂進(jìn)50～100cm，測(cè)量一次，當(dāng)頂管段頂完時(shí)，應(yīng)重測(cè)一次;每個(gè)接口測(cè)1點(diǎn)，有錯(cuò)口時(shí)測(cè)2點(diǎn)。頂鋼筋混凝土管時(shí)，管兩端接口處應(yīng)加襯墊;防止頂進(jìn)中錯(cuò)口，應(yīng)安裝內(nèi)脹圈。頂管時(shí)三班制不停施工，當(dāng)頂管前方發(fā)生塌方或遇障礙或后背傾斜和嚴(yán)重變形，或頂鐵有扭曲跡象;管位偏差過(guò)大校正無(wú)效、較預(yù)計(jì)增大，超過(guò)管口承受能力時(shí)，應(yīng)停止頂進(jìn)。鋼筋混凝土頂管后，及時(shí)灌注兩端管下混凝土基礎(chǔ)和勾填管縫。頂管完成后的工作坑應(yīng)及時(shí)進(jìn)行下步工序，經(jīng)檢驗(yàn)后及時(shí)按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行回填。

4 市政給排水施工中頂管技術(shù)的應(yīng)用

4.1 選擇頂進(jìn)管材料

4.1.1 選擇頂進(jìn)管直徑

首先要根據(jù)工程的性質(zhì)、來(lái)確定內(nèi)徑，當(dāng)確定好了內(nèi)徑之后，再來(lái)選擇頂進(jìn)管的直徑，要根據(jù)頂進(jìn)管的載荷來(lái)確定砼管的配筋和壁厚，最后才能確定頂進(jìn)管的外徑。一般的頂進(jìn)管內(nèi)徑不小于500毫米。

4.1.2 選擇`頂進(jìn)管長(zhǎng)度

頂進(jìn)管的長(zhǎng)度對(duì)整個(gè)施工中的可控性和經(jīng)濟(jì)性有著重大影響。在直線推頂?shù)臅r(shí)候，使用長(zhǎng)管可以減少拼裝頂管的次數(shù)，取得很好的效果，但隨著頂管長(zhǎng)度的不斷增加，一旦偏離了原來(lái)預(yù)定路線，就會(huì)使恢復(fù)路線更加困難。在建造頂壓坑時(shí)，挖坑、支護(hù)和回填的費(fèi)用也會(huì)隨之增加。

4.2 頂管施工技術(shù)分析

4.2.1 頂管井設(shè)計(jì)

頂管井分工作井與接收井兩種，頂管井的建造結(jié)構(gòu)有很多種類，一般使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。工作井的結(jié)構(gòu)形式通常有單孔井和單排孔井。前者形狀有圓形、正方形、矩形等，后者則大多為矩形，它們的結(jié)構(gòu)受力性能由高至低依次為圓形——正方形——矩形。結(jié)構(gòu)布置時(shí)，可在井內(nèi)設(shè)置內(nèi)支撐，改善結(jié)構(gòu)受力。在建造過(guò)程中，工作井按雙向頂進(jìn)設(shè)計(jì)，與接收井間隔布置，間距與設(shè)計(jì)檢查井間距一致，施工完畢，在工作井和接收井的位置上按設(shè)計(jì)要求做檢查井。

4.2.2 頂管施工工序

穿墻前注漿止水處理：頂管工作井穿墻洞口前方應(yīng)采用壓漿止水處理。注漿材料用石灰、水泥、粘土攪拌成漿液，注漿液與自然土混合，洞口攪拌范圍在4×4m處，以保證工具頭順利成功出洞。漿液配合比石灰：水泥：粘土=2：l：3，注入的漿液與自然土固結(jié)后既能讓工具頭順利穿墻又能起止水和擋土的作用。

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：

①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;

②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;

③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;

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進(jìn)入土中。開(kāi)始正常項(xiàng)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，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。

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。注漿減阻適于長(zhǎng)距離頂管施工。在施工中，首先對(duì)頂管機(jī)頭尾部壓漿，并與頂進(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。

頂進(jìn)偏差的校正：頂進(jìn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)管位偏差10mm左右，即應(yīng)進(jìn)行校正。糾偏校正應(yīng)緩慢進(jìn)行，使管子逐漸復(fù)位，不得猛糾硬調(diào)。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)軸線頂進(jìn)。如果同時(shí)有高程和方向偏差，則應(yīng)先糾正偏差大的一邊。糾偏應(yīng)做到在頂進(jìn)中采用小角度分級(jí)逐步進(jìn)行，勤調(diào)微糾。當(dāng)頂管機(jī)頭發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)，可采取在管內(nèi)的相反方向增加壓重塊或在中間站提供旋轉(zhuǎn)糾正力矩等方法糾正。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，頂管技術(shù)從根本上改變了城市給排水工程施工破損路面的現(xiàn)象，大大保護(hù)了城市的環(huán)境和交通暢通性，可極大滿足城市發(fā)展對(duì)給排水工程的要求。

參考文獻(xiàn)

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