市政工程雨污水機械頂管施工安全質(zhì)量控制措施

井超

【摘要】隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，城市地下空間的開發(fā)和利用越來越受到人們的重視。頂管法施工是利用主頂油缸和中繼間等的頂推力，從工作井始發(fā)掘進穿過土層，掘進機一直推到接收坑內(nèi)吊起。在頂進過程中，逐節(jié)拼裝管道并推進，最終將管道設(shè)置在工作井和始發(fā)井之間預(yù)先設(shè)定的位置，頂管施工是一種非開挖的鋪設(shè)地下管道的施工方法。頂管法施工技術(shù)屬于暗挖施工技術(shù)的一種，能夠做到在不開挖地表土的情況下將管道敷設(shè)完成，具有對周邊環(huán)境影響小、施工便捷、成本低和安全性高等優(yōu)點，得到越來越廣泛的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】市政工程;雨污水;機械頂管施工

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.02.183

隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化進程的不斷推進，城市中已有的排水系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足新時代要求，很多城市都需要對其排水系統(tǒng)進行現(xiàn)代化改造。排水系統(tǒng)是整個城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要構(gòu)成部分，在對排水系統(tǒng)進行改造施工時，為了盡可能降低施工過程對道路及附近電網(wǎng)、供水管道的影響，對于污水管網(wǎng)通常都是采用頂管施工方法。這種方法具有施工過程控制簡單、占用面積較小等優(yōu)勢。由于施工過程對附近的鐵路、公路、建筑物等的影響相對比較小，其施工成本也相對較低。

1、頂管施工技術(shù)原理

1896年在國外的某次鐵路鋪設(shè)當中首次采用了頂管技術(shù)，其發(fā)揮出的應(yīng)用價值得到了人們的認可，全面推進了頂管技術(shù)的進一步發(fā)展。隨著時代的發(fā)展和科學技術(shù)的不斷進步，頂管技術(shù)應(yīng)用越來越多，促使頂管技術(shù)愈加成熟。目前，頂管技術(shù)在我國市政管網(wǎng)鋪設(shè)當中得到了廣泛應(yīng)用，是一項非開挖掘進式管道鋪設(shè)工藝。其技術(shù)原理為利用主頂油缸和管道之間的中繼間等推力，便能在工作井下放工具管、掘進機等設(shè)備，并從土層穿過，直至進入接收井。通過這種施工方法，無需開挖路面，便可穿越構(gòu)造物，實現(xiàn)開挖敷設(shè)目的。相比開挖埋管工藝，頂管施工具有以下明顯優(yōu)勢：①對周圍環(huán)境干擾小，幾乎無影響。②施工占用土地少，減少資源浪費。③不會產(chǎn)生較大噪音、污染小等。

2、雨污水機械頂管注漿減摩控制

頂管注漿質(zhì)量的好壞，對后續(xù)施工有著較大的影響。在注漿施工時，除了需依靠一定的工程設(shè)備來實現(xiàn)之外，還需確保所使用漿液具有良好的混合配比。泥漿的配比需要施工人員結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，通過分析對比，確定膨潤土的最佳比例。配比通常以1：10的質(zhì)量比，確定為膨潤土與水的配比。在長距離頂管中，機頭迎面阻力占頂進阻力的比例較小。為盡可能長的頂進或是減小總頂力，應(yīng)盡量減小后背墻面、管節(jié)和主頂機具的受力。這是降低頂進中的管壁外周摩阻力的最好辦法，不僅有利于降低工程成本，也有利于降低設(shè)備、管材受損風險。為達到此目的，在管壁外周間隙加注觸變泥漿，以使土層與管道間形成一定厚度的泥漿環(huán)。管節(jié)在有泥漿環(huán)中向前滑移，是減阻的理想方式。在泥水加壓平衡式頂管中，由于頂管機切削的前方土體失圓，加之高壓泥水填充間隙，造成其極易與后方管節(jié)外周間隙相通，導(dǎo)致觸變泥漿的流失。為此，將注漿斷面設(shè)置在機頭后8～10m處，每6m設(shè)一注漿斷面，機頭30m后每20m設(shè)補漿斷面。每個斷面設(shè)置球閥，以便于各斷面單獨注漿。頂進過程中，每頂進0.5m注漿一次，注漿量為理論間隙體積的1.5～2倍。注漿采用的材料為復(fù)合型泥漿土，主要成份為鈉基膨潤土、純堿等。該材料為干粉，使用前需摻水后充分攪均后發(fā)酵24h。對于土質(zhì)為粘性土，干粉含量應(yīng)控制在10%～20%;對于砂性土，其含量控制在20%～30%。使用時需用螺桿泵加壓至0.4～0.6MPa，通過壓漿管路輸送到各注漿斷面。

3、雨污水機械管道頂進施工準備

頂管在頂進過程當中，減阻泥漿是減小頂進阻力的重要措施。頂管前要先將設(shè)備安裝調(diào)試，安設(shè)好泥漿池，泥漿池開挖大致按照10m×8m×3m尺寸，施工完成后泥漿沉淀，拌干土就近使用于綠化工程。按要求調(diào)配泥漿同時對注漿的設(shè)備進行檢查。對施工供電和現(xiàn)場備料進行檢查，供電主要對電壓、接地等進行檢查，備料包括膠圈、管封、燒堿和膨潤土等，規(guī)劃好堆土區(qū)和出土設(shè)備。王橋路市政道路工程設(shè)備采用NPD?500的泥水平衡式頂管機，配套4只500kN的千斤頂一組，主頂設(shè)備為32MPa油泵，注漿泵的注漿速率為50L/min，砂漿攪拌機的功率為3kW。

4、雨污水機械頂管施工安全質(zhì)量保證措施

4.1沉井施工質(zhì)量控制

（1）工作井的開挖采用機械按工作井結(jié)構(gòu)分層進行開挖，人工配合出土，首次開挖深度為1.5m作為起沉平臺，四側(cè)采用1∶2放坡。挖土采用1臺220挖掘機，并與人工配合操作。基坑底面的浮泥應(yīng)清除干凈并保持平整，在底部四周設(shè)置2%坡度的排水溝與集水井相通，集水井直徑50cm，比排水溝低50cm以上，防止頂進過程存在積水，影響頂管施工作業(yè)。（2）沉井挖土方，采用長臂挖掘機，與人工配合操作。沉井筒身剛開始入土時，由于筒身中心高，易產(chǎn)生偏斜，操作須謹慎。入土半數(shù)后，可加快下沉速度，為了控制沉井筒體下沉位置，避免超沉，最后1.0m應(yīng)放慢下沉速度，每天不大于0.5m，應(yīng)減少開挖深度，在腳下掏土時應(yīng)慎重，防止突沉和超沉事故發(fā)生。根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)情況預(yù)留適當?shù)淖猿亮?，沉井下沉時，為防止對周圍土體產(chǎn)生較大的擾動，促使沉井的順利下沉，沉井采用增加配重的方法或機械輔助下壓助沉。沉井挖土下沉應(yīng)連續(xù)進行，中間不宜停頓時間較長。

4.2管道連接與密封

需要在所有特制混凝土管壁上涂抹瀝青，相鄰兩根管口內(nèi)側(cè)需要預(yù)留10～20mm的間隙，并且通過麻絲瀝青填料對縫隙進行填充，以達到密封和緩沖的目的。頂緊后管口之間的間隙控制在5～10mm最為合適。管節(jié)入土后，管節(jié)相鄰接口部位需要通過內(nèi)漲圈對中器進行對中，管道和內(nèi)漲圈之間的縫隙通過木楔塞緊。完成混凝土管鋪設(shè)工作后，通過內(nèi)抹縫以及內(nèi)抹帶工藝對管口部位實施密封處理。由于污水管網(wǎng)施工需要穿過道路，并且與附近建筑物距離很小，為避免出現(xiàn)土方塌陷、管道滲水等問題，進而對附近道路和建筑物造成威脅。在完成頂管工作后，需要將開挖的區(qū)域與管道之間的縫隙進行填充密封，并且確保外接頭銜接的完善性，最后還要按照規(guī)范標準做閉水實驗。為了提升管道附近土方的穩(wěn)定性，需要向附近區(qū)域注入水泥砂漿，其水灰比為1：0.5，注漿壓力控制在0.3～0.5MPa范圍內(nèi)，整個壓漿過程可以劃分成為兩個階段，其中第1個階段將注漿壓力控制在0.3MPa，持續(xù)時間為5min，然后再進一步將注漿壓力提升到0.5MPa，直到完成整個過程為止。由于不同區(qū)域的土體性質(zhì)存在差異，具體的注漿量需要結(jié)合現(xiàn)場情況來確定。

結(jié)語：

城市雨污水管線是市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，特別是頂管施工，屬于危險性較大的分部分項工程，加強市政頂管危大工程管理，對城市建設(shè)及施工安全施工及建設(shè)具有重大意義。通過合理選擇雨污水管材、頂管施工機械、作業(yè)班組、施工技術(shù)和管理措施等，提高雨污水系統(tǒng)頂管的施工安全質(zhì)量，促進城市管網(wǎng)建設(shè)。

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