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浅谈顶管技术在市政给排水施工中的应用

作者:未知

  摘 要:近年来,随着社会的快速发展,国民经济不断提升,日益复杂的城市规划给基础设施维护提出了更高的要求。由于受施工场地以及现场环境的影响,管道铺设无法开挖会直接影响施工的顺利进行。应运而生的顶管施工技术不但能够使土地资源得到有效利用,而且能够给人们日常出行提供便利,其意义重大。通过使用顶管施工技术,不但使地面乱挖现象大幅减少,而且不会阻碍交通的正常运营,另外能够有效保护环境。
  关键词:顶管技术;市政工程;给排水施工
  1 顶管技术的概况
   顶管施工就是非开挖施工方法,是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力,克服管道与周围土壤的摩擦力,将管道按设计的坡度顶入土中,并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后,再下第二节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力,把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随工具管或掘进机后,埋设在两坑之间。
   顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法,它不需要开挖面层,并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力,把工具管或掘进机从工作井內穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时,也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间,以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。
  2 工程概况
   某顶管段总长度为3200m,分2段施工。其中E至F工作井中心里程为K0+747~K2+927,总长度为2180m,属于直线顶管,选取顶管机(1台)从E顶进F工作井,并在F工作井吊出,2164.3m为一次顶进距离,属于超长距离直线顶管。F至扩散器段的里程为K2+927~K3+947,总长度为1020m,属于直线顶管,选取顶管机(1台)从F顶进扩散器段。
   选取DN2000钢管作为顶管管材,20mm为其壁厚,-21.5m为管道底部标高,顶管全县纵向都属于平坡,顶管需从中砂、粉质粘土层穿越,12到19m为管道覆盖土层厚度。
  3 市政给排水施工中顶管技术要点分析
   (1)顶管出洞。由工作井内导轨上将顶管机头向工作井前壁预留洞内推进,且由前墙穿过向井外土层内进入,该过程即被称为顶管出洞。作为整个顶管施工的重要内容,顶管出洞的合理控制,才保证顶管施工质量。根据施工现场实际情况,预留进出洞口选取地下连续墙预埋钢盒,且在洞口前与顶进方向相邻的连续墙外边线进行止水幕墙设置,其尺寸为2000(厚)mm、8000(宽)mm。
   出洞前期,相比顶管附近摩擦力+导轨间摩擦力,顶管机正面主动土压力较大,这种情况下将有顶管机反弹现象产生,导致顶管前方土体产生坍塌质量问题,进而影响顶管机再次推进施工。基于此,需将一条工字钢分别设置到洞口两侧与地面平行位置,如主顶千斤顶即将回缩加顶铁时,需保证两条工字钢都能焊牢于第一个顶铁,随后进行千斤顶回收,避免出现反弹现象。
   (2)正常顶进。完成管道出洞后,即可进行顶进施工。管道向前顶进的推力主要利用后座主顶油泵、主顶千斤顶产生,在推进管节过程中,经高压水枪冲洗落下的土体可向工具管泥水仓内流入,随后利用排泥管道向机头外排除,并抽到地面位置。紧随机头分节向前推进管节,最终满足设计要求。通常在每分钟20~50mm之间合理控制顶进前期速度,随后按照每分钟50~150mm控制正常顶进速度。
   (3)注浆。压触变泥浆是顶进施工的主要工作内容,以此降低顶进阻力。一道触变泥浆注浆孔可间隔10m进行钢管布设,共8个,孔直径为25mm,设置角度为45°。按照注浆孔所在位置,构成螺丝孔,且将一块钢板(3mm)加设到孔外侧,以此实现泥浆有效扩散至管壁,避免堵塞注浆口,随后进行注浆管安装。注浆施工应先进行造浆静置一段时间,随后进行注浆,注浆时需逐步进行顶管推进,顶管停顶后,即可停止注浆。相比管道外围环形空隙,压浆量为其1.5到2倍左右,按照管顶水压力合理确定压注压力。
   (4)钢管施工。严格按照国家标准规定合理确定焊条质量,要求焊条干燥。选取交流电焊机作为焊接的设备,11.3mm为环缝长度,选取2台焊机用于内环缝,3台焊机用于外环缝,所需焊接施工共6h。完成接头焊接后,可根据设计需求进行检测,直到质量合格,随后进行干型防腐涂料涂抹。6m为各节钢管长度,17t为其重量,吊放选取的吊车重量为50t。钢管应对齐其连接的钢管,确保两管轴线在同一直线上。
   (5)顶管进洞处理。由于该工程无接收井,相比设计位置,顶进相距1000~5000mm时,即可将水冲吸泥系统暂停,提高工具机头前的土压力,保证工具管腹腔内充分挤入土层,待引水钢管向设计位置顶进后,需将工具机头全部设备去除,并将泥浆管封闭好,随后将工具机头和第一节钢管刚性联结去除,即可进行下阶段施工。
  4 市政给排水施工顶管质量控制
   (1)顶进中遇障碍物后的顶进处理,成为困扰施工的难题,如突遇大量石块及老河道驳坎等等,都需现场研究给出解决的技术措施。市政工程中,特别是深覆土大管径的管道工程和交通繁忙的城市主干道改造工程中尤显重要。顶管工艺的施工从技术上讲是完全可行的,相对于开槽埋管,从社会效益与经济效益上来讲更具有优越性。从根本上改变了城市管网乱挖现象;另外一方面从切实做到保护环境人手,加大推广顶管施工技术力度势在必行。可以预见未来的管线铺设技术将以顶管工艺为支撑。
   (2)认真按设计要求施工,确保管道基础的强度和稳定性。当地基地质水文条件不良时,应进行换土改良处治,以提高基槽底部的承载力。如果槽底土壤被扰动或受水浸泡,应先挖除松软土层后和超挖部分用砂或碎石等稳定性好的材料回填密实。地下水位以下开挖土方时,应采取有效措施做好抗槽底部排水降水工作,确保干槽开挖,必要时可在槽坑底预留20cm 厚土层,待后续工序施工时随挖随封闭。
  5 结束语
   综上所述,随着近年来机动车保有量不断攀升,市政道路在运营过程中承担了更大交通压力,要求不断提高施工质量以满足经济发展要求。顶管施工技术不需要开挖地表土层,施工噪音小,减少对周边环境及交通正常运行的影响,在市政道路施工中得到广泛应用。具体施工过程中,应充分了解市政道路工程实际情况,并结合顶管施工技术标准制定科学设计方案,提高道路施工质量。
  参考文献:
  [1]郑玢.浅谈污水管顶管施工技术在道路排水工程中的实践应用[J].科技视界,2015(03).
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