供熱管網(wǎng)中的大管徑長距離頂管施工探討

宮 寶，任亞磊

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司 西安分公司，陜西 西安 710000）

0 引言

市政建設(shè)隨著時(shí)代的進(jìn)步逐漸融合新型技術(shù)和創(chuàng)新性理念，以此提升施工的質(zhì)量。在供熱管網(wǎng)中廣泛使用大管徑長距離頂管已成為普遍趨勢，其本身是一項(xiàng)復(fù)雜性、技術(shù)性、管理性兼?zhèn)涞墓こ?，對施工人員的技術(shù)要求較嚴(yán)格，在實(shí)際施工中要在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上縮短工期。故而，本次研究中對現(xiàn)階段我國大管徑長距離頂管的施工技術(shù)進(jìn)行研究，以期提高我國供熱管網(wǎng)的建設(shè)水平。

1 供熱管網(wǎng)及供熱設(shè)備的特點(diǎn)

（1）鋪設(shè)供熱管網(wǎng)。與傳統(tǒng)的供熱方式相比，排放的廢氣減少、降低了大氣污染。供熱管網(wǎng)在傳輸介質(zhì)的過程中，能夠提高運(yùn)輸速度，高效利用能源。

（2）能夠靈活調(diào)節(jié)。供熱設(shè)備在不斷完善自身功能同時(shí)能夠根據(jù)實(shí)際使用情況調(diào)整?，F(xiàn)階段，供熱設(shè)備在工作中實(shí)現(xiàn)高效率運(yùn)營。

（3）供熱設(shè)備的自動(dòng)化水平高。設(shè)備科技水平提升的同時(shí)自動(dòng)化水平也逐漸提高，可以根據(jù)使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。在鋪設(shè)供熱管網(wǎng)時(shí)需要的成本投入較少，供熱管網(wǎng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行且安全性也有保障［1］。因此，在供熱管道頂管施工中能夠合理運(yùn)用城市空間布局，使供熱管道在建設(shè)過程中，在不影響原有建筑物使用的基礎(chǔ)上進(jìn)行管路鋪設(shè)，這對于科學(xué)規(guī)劃城市布局具有一定的促進(jìn)作用。

2 施工中要注意的問題

2.1 管網(wǎng)布局

針對供熱管網(wǎng)施工時(shí)可能存在的各種誤差，對其進(jìn)行分析、識(shí)別、調(diào)整，與實(shí)際情況相結(jié)合，對其所在地的地形、氣候、地下巖層結(jié)構(gòu)分析，從而對未來的施工質(zhì)量問題做出正確的解決措施。施工質(zhì)量在一定程度上決定了供熱結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在供熱管網(wǎng)的施工中步驟較多，程序較為復(fù)雜，任何一個(gè)施工環(huán)節(jié)的改變都會(huì)影響管網(wǎng)發(fā)揮正常功能，所以為保證施工質(zhì)量，在開展施工作業(yè)時(shí)均需要提前制定施工設(shè)計(jì)方案，這樣才能提高施工效率，同時(shí)還要高度重視道路以及建筑物地下的結(jié)構(gòu)，避免破壞建筑物的整體性，全面考慮整體影響，使供熱管路網(wǎng)盡可能的布局合理、科學(xué)［2］。

2.2 優(yōu)化主干線設(shè)計(jì)

建設(shè)供熱管網(wǎng)時(shí)，需對管網(wǎng)的頂力進(jìn)行計(jì)算，在管外徑或推進(jìn)長度增加的情況下，項(xiàng)目工程的投資成本也會(huì)增加。為緩解成本和鋪設(shè)管網(wǎng)長度之間的矛盾，在建設(shè)過程中，優(yōu)化主干線設(shè)計(jì)工作，以此來控制成本支出和實(shí)現(xiàn)對工程項(xiàng)目的總體把控。

頂力計(jì)算：

公式（1）中F為管壁摩擦力，NF為頂管機(jī)頭正面擠壓力。

頂管機(jī)頭正面擠壓力：

公式（2）中Dg為頂管機(jī)外徑（m）；γs表示的是土的重度（kN/m3）；Hs表示的是蓋層厚度（m）。

為保留充足的頂力空間，當(dāng)頂力達(dá)到中繼力的60%，需要下中繼間，中繼間壓力為Pmax=31 MPa。保證實(shí)際使用中降低因外力因素，影響供熱管網(wǎng)的穩(wěn)定性。

2.3 補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)

供熱管網(wǎng)在實(shí)際使用中會(huì)通過輸送高溫?zé)崴男问綄?shí)現(xiàn)供熱。補(bǔ)償器的使用在供熱管網(wǎng)中十分重要，要根據(jù)管網(wǎng)設(shè)計(jì)的位置來制定相應(yīng)的型號(hào)，常使用的補(bǔ)償器的形式為方形、套筒等。補(bǔ)償器是保證供熱管網(wǎng)系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的重要組成部分，能夠有效吸收管網(wǎng)熱脹冷縮。

3 大管徑長距離頂管在施工中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 準(zhǔn)備工作

地下管線有供熱管路、供水管路等其他管路，各種線路錯(cuò)綜復(fù)雜，因此必須提前做好施工計(jì)劃，保證在施工時(shí)不影響其他管路的功能，還要做好地面沉降工作，所以要綜合考慮地形、地勢、建筑物、道路等方面的影響，提升頂管的距離，防止在頂進(jìn)時(shí)出現(xiàn)道路坍塌的情況，影響施工進(jìn)度。在施工前必須檢查現(xiàn)場的排水情況，保證在一周之內(nèi)，排查好現(xiàn)場井點(diǎn)降水結(jié)果，開挖頂管前需采取合理的設(shè)計(jì)和施工方案，來獲得更好地安全性能。面對基坑的不均勻沉降，做好監(jiān)測工作，監(jiān)測人員要認(rèn)真負(fù)責(zé)，保證獲取的數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠，準(zhǔn)確將測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、整理，在交班過程中交代清楚，監(jiān)測工作在進(jìn)行前需要專業(yè)的技術(shù)人員科學(xué)選擇監(jiān)測點(diǎn)，這樣才能保證每次測得數(shù)據(jù)具有良好的準(zhǔn)確性。加強(qiáng)對建筑材料的把控，管理者需要在采購?fù)瓿珊笤俅螜z測，確保施工過程中不會(huì)出現(xiàn)因材料質(zhì)量問題而延誤工期的情況，這樣也有利于提高施工質(zhì)量。在材料出廠前需進(jìn)行檢驗(yàn)，當(dāng)材料到達(dá)現(xiàn)場后也需要管理者和材料供應(yīng)商雙方一起進(jìn)行產(chǎn)品檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)后投入使用，在使用過程中還要進(jìn)行抽樣檢查［3-4］。

3.2 基坑開挖

將土方挖至冠梁底部，深度控制在75 mm左右，再次進(jìn)行挖掘，運(yùn)用混凝土支撐施工，保證澆筑的上層為混凝土，逐層澆筑，保證結(jié)構(gòu)在相對穩(wěn)定的情況下，才能增加管網(wǎng)的使用壽命，結(jié)構(gòu)不容易被破壞。澆筑順序有一定的標(biāo)準(zhǔn)，要使其符合澆筑原理，滿足質(zhì)量要求。第三次開挖在第二道程序結(jié)束后進(jìn)行，機(jī)器挖掘超過設(shè)計(jì)標(biāo)高約0.2 m時(shí)，由人工繼續(xù)挖掘直到設(shè)計(jì)標(biāo)高到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)位置，在此過程中規(guī)范施工人員的操作，保證施工質(zhì)量，管理者要對施工進(jìn)度進(jìn)行定期檢查。最后進(jìn)行回填基坑工作，管道在原有的位置上，超過0.3 m的部分用素土回填［5］。

4 大管徑長距離頂管施工方法

4.1 機(jī)頭操作順序

按照設(shè)備使用說明書進(jìn)行操作，完成機(jī)頭安裝，設(shè)備進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)無誤后，先開動(dòng)并旋轉(zhuǎn)刀盤。設(shè)備從速度較低的檔位開始，后面可根據(jù)使用的熟練程度逐漸增速，通過排泥泵，將管道內(nèi)所存在的泥漿抽空，保證管腔的內(nèi)壁清潔。機(jī)械設(shè)備要定期檢查和核對設(shè)備正常運(yùn)行的參數(shù)，避免施工中機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障仍然使用，要讓設(shè)備在正常使用年限中提高其使用效率，機(jī)頭的操作規(guī)范化才能保證施工過程的順利進(jìn)行，嚴(yán)格按照使用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作［6］。

4.2 案例分析

4.2.1 工程概況

本工程為某市供熱管網(wǎng)項(xiàng)目，頂管穿越為100 m，深度為5.512 m，道路兩側(cè)的頂管在不破換原建筑物的結(jié)構(gòu)上再延伸0.9 m，因其路面結(jié)構(gòu)中的空氣空隙較大，道路兩側(cè)在施工方案中要分別挖掘頂進(jìn)坑及接收坑，頂管在施工中要固定牢固，這樣才能保證后續(xù)工作不受影響，保證頂進(jìn)速度及軸心偏差，確保減少不必要的成本支出，實(shí)現(xiàn)一次頂管成功。運(yùn)用千斤頂?shù)捻敼軝C(jī)，最好采用液壓式的千斤頂，這樣可以提高施工的效率，保證工作坑的穩(wěn)定性，坑壁支護(hù)采用跳板加工字鋼的固定模式，保證總工期為14 d，在此期間內(nèi)保證完成所有的施工工作。

4.2.2 頂管施工質(zhì)量控制

頂管施工質(zhì)量控制數(shù)據(jù)，見表1所列。

表1 頂管施工質(zhì)量控制數(shù)據(jù)

4.2.3 地面沉降控制范圍

地面沉降控制范圍，見表2所列。

表2 地面沉降控制范圍

4.2.4 質(zhì)量管理

施工前按照建設(shè)所需采購材料。供熱管網(wǎng)、水泥、鋼筋混凝土的質(zhì)量是工程質(zhì)量的重要影響因素，也是施工中的重點(diǎn)內(nèi)容，管理者要加強(qiáng)對建筑材料的把控，確保施工過程中不會(huì)出現(xiàn)因材料質(zhì)量問題而延誤工期的情況，這樣也有利于提升施工質(zhì)量。采購時(shí)盡量選擇信譽(yù)度良好的材料供應(yīng)商，增加材料檢驗(yàn)環(huán)節(jié)。在選擇材料時(shí)除了質(zhì)量需要考慮，經(jīng)濟(jì)成本也需要考慮，保證材料的經(jīng)濟(jì)成本控制在理想范圍內(nèi)，盡量壓縮不必要的成本支出，在使用過程中還要進(jìn)行抽樣檢測，出現(xiàn)不合格材料立刻停止使用，必須保證工程質(zhì)量。妥善保管材料，實(shí)際施工過程中，減少施工環(huán)節(jié)中的材料浪費(fèi)現(xiàn)象，達(dá)到資源的合理配置，既能保證材料的質(zhì)量，又能控制經(jīng)濟(jì)成本。在施工開展時(shí)，建立定期檢查機(jī)制，在施工過程中增加檢查的次數(shù)，確保工程的質(zhì)量在驗(yàn)收階段順利通過檢查。管理人員要以規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)施工，保證施工質(zhì)量，為實(shí)際使用減少潛在隱患［7］。

4.2.5 工藝流程

在項(xiàng)目開始前進(jìn)行施工的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，保證施工時(shí)各項(xiàng)工作銜接得當(dāng)，然后是安裝設(shè)備，將準(zhǔn)備工作完成后再檢查一遍，施工中進(jìn)行導(dǎo)軌安裝及頂級(jí)設(shè)備安裝，進(jìn)行開洞門和封閉環(huán)的相關(guān)工作，最后進(jìn)行壓漿固定，這也是整個(gè)工程中最重要的部分，固定程度決定了使用年限，在供熱管網(wǎng)的長期使用中，會(huì)進(jìn)行定期的維修，也是保證其發(fā)揮正常功能的重要條件，加固的作用是為了防止供熱管網(wǎng)在高溫情況下，管路經(jīng)過高溫的作用變形，所以一般會(huì)在其外部加固，保證不被外力因素影響，在地下結(jié)構(gòu)中保持穩(wěn)定性。

5 結(jié)束語

大管徑長距離鋪設(shè)有著排放廢氣少、運(yùn)輸速度快，可有效利用能源，同時(shí)還能夠靈活調(diào)節(jié)的特點(diǎn)。另外，該種供熱光管進(jìn)行鋪設(shè)后所應(yīng)用的供熱設(shè)備的自動(dòng)化水平高。但是，在進(jìn)行鋪設(shè)中需要尤為注意管網(wǎng)布局及優(yōu)化主干線設(shè)計(jì)問題。當(dāng)今運(yùn)用大管徑長距離頂管進(jìn)行供熱網(wǎng)鋪設(shè)能夠保證質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本，也會(huì)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化，供熱管網(wǎng)的施工標(biāo)準(zhǔn)需要符合國家標(biāo)準(zhǔn)，所以在實(shí)際施工過程中要將各環(huán)節(jié)的質(zhì)量要求嚴(yán)格把關(guān)，逐漸增強(qiáng)我國市政建設(shè)的水平，本次研究也有利于豐富供熱管網(wǎng)建設(shè)的研究理論。