市政给水管道中顶管施工技术简述

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　　摘要：顶管技术以其不影响周围环境或者影响较小，施工场地小，噪音小等特点，目前被广泛应用于城市市政工程中。本文 简单介绍了顶管技术， 着重对市政给水管道顶管的施工技术进行分析。
　　关键词：市政给水管道；施工；顶管
　　Abstract: Pipe jacking technology which does not affect the environment or the impact is small, small construction site, the characteristics of low noise, is now widely used in Municipal Engineering in city. This paper introduces the construction technology of pipe jacking technology, focuses on analysis of the municipal water supply pipe.
　　Keywords: municipal water supply pipeline; construction; pipe jacking
　　中图分类号：TU99
　　一、顶管施工的概述
　　 顶管法又称为非开挖管道敷设技术，其原理就是在管道的沿线按设计的方案设置工作井和接收井，工作井内设置坚固的后座，吊进油压千斤顶以及要顶进的钢管或混凝土管，接好照明，泥浆管，油管等管线，然后用油压千斤顶缓慢顶进，通过压浆系统使管节周围形成泥浆套，管道在泥浆套中滑行，在顶进的过程中通过激光经纬仪测量顶管的方向，边顶进边排土边调整，直至将钢管或混凝土管顶至接收井内。
　　二、 顶管作业技术分析
　　2.1 顶管的长度
　　用顶管法施工的顶力，随着顶进距离的增加而增大。由于顶管设备能力有限，因此一次顶进长度受到限制。管径越大，所受的阻力也越大。顶进管的长度对顶管过程的可控性和经济性有很大的影响。在直线推顶的情况下使用长管可以减少装管的次数，取得良好的效果，但随着管长度的增长，如果偏离原定的路线，使之恢复正确路线要比使用短管更加困难。建造顶压坑时顶压坑的长度也要增大，挖坑、支护、回填、修复的费用将相应地增加。反之，在直线上推顶很短的管也较困难，因为短管比较容易向周围土层中挤入，致使整个管列呈蛇形弯曲，这便降低了管路顶进的可控性。
　　一般情况下，管长度须相对于管径来衡量，当L/D外≤1.10时，为短管；当L/D外=1.15时，为标准管；当L/D外≥2.10时为长管。
　　2.2 顶管工具的选用
　　所用的千斤顶、高压油泵系统、顶管机的规格、台数应满足最大工作压力。
　　2.3 为了减小顶管时的阻力，常采用触变泥浆进行顶管。
　　施工时，通过预留孔道向管外壁压送触变泥浆，在管外壁与土层之间起润滑减摩作用。同时，触变泥浆套裹在管子外壁上，从而产生一定的浮力，顶进时能在一定程度上将管子托起，祈祷了减少顶力的作用。
　　使用触变泥浆一般可以减少顶力30%～50%。触变泥浆由膨润土、碱、水按一定比例配置而成，具有良好的触变性、稳定性及润滑作用。因为它在不受力时很稠，而一经扰动，就会变稀，容易流动，所以叫做“触变泥浆”。
　　2.4 中继间的设置
　　所谓“中继间”，就是当顶管段太长或者顶力过大时，为了减少顶力可将管道分成数段，使每一段成为一个独立的顶进单元，在每单元间有可伸缩的工具管，工具管内设置千斤顶及高压油泵等设备，前段以后段为后背，分段接力顶进。
　　2.5 工作井和支承后背的要求
　　工作井挡土板设置情况按要求处理。在坑底的道木顶上最好设置导轨，这样有利于管道滑动及保证按高程顶进。设置导轨时必须符合高程、水平或坡度、中心线等方面的要求。后背分为原土层后背和人工后背两种，一般土质的原土后背能够承受的顶力为150kPa。后背壁应平，以使顶管的反作用力能够均匀地传给后背。后背要具备足够的强度与稳定性，必须垂直与管道的顶进方向。后背的设置根据顶管直径的大小、受力大小和施工工期长短来考虑。如果为小直径管道，工期又短，可以设置简易后背；如果工期长，应设置砌石或钢筋砼后背。
　　2.6 顶管施工工序
　　2.6.1 穿墙：打开穿墙闷板将工具管顶出井外，并安装穿墙止水装置，主要技术施工措施如下：a、穿墙管内填夯压密实的纸筋粘土或低强度水泥粘土拌和土，以起到临时性阻水挡土作用；b、为确保穿墙孔外侧一定范围内土体基本稳定并有足够强度，工作井工具管穿墙前，对穿墙管外侧采取注浆固结措施；c、穿墙前对可能出现的问题进行分析并制定相应处理措施；d、闷板开启后迅速推进工具管，同时做好穿墙止水，一般采用止水法兰加压板，中间安入20mm厚的天然优质橡胶止水板环，要求具有较高的拉伸率和耐磨性，借助管道顶进带动安装好的橡胶板形成逆向止水装置，应防止因穿墙管外侧的土体暴露时间过长而产生扰动流变。
　　2.6.2 顶管出洞：顶管出洞是顶管作业中一个很值得注意的问题，顶管出洞，即顶管机和第一节管子从工作井中破出洞口封门进入土中。开始正常顶管前的过程，是顶管技术中的关键工序，也是容易发生事故的工序。为防止管线出现偏斜，应采取工具管调零，在工具管下的井壁上加设支撑，若发现下跌立即用主顶油缸进行纠偏，工具管出洞前预先设定一个初始角弥补下跌等措施。
　　2.6.3 注浆减阻：在顶管施工中还有一个重要的技术措施就是通过压注触变泥浆填充管道周围的空隙，形成一道泥浆保护套，起到支撑地层，减少地面沉降，减少顶进阻力的作用。在施工中，首先对顶管机头尾部压浆，并要与顶进工作同步，然后在中续间和混凝土管道的适当位置进行跟踪补浆，以补充在顶进中的泥浆损失。注浆工序一般多应用于长距离顶管施工中。
　　2.6.4 管道测量复核
　　当管道的顶进施工中产正了误差之后，应当由安装在机头前面的纠编油缸和导向油缸来进行管道的纠偏。因为在顶进的过程中管道之间已经有了连接，因此其误差都是逐渐累积起来的，所以也应当进行逐渐的校正，可以在纠正时通过趋势图来进行偏差趋势的辅助判断。即在顶进过程当中每0.5m进行一次测量，再通过数据整理之后，就可以绘制成偏差趋势的曲线图，从而按照其曲线的斜率来进行机头偏差的发展趋势分析以及管道的纠编。在纠偏过程中应当先按照实际的偏差情况来逐渐调整角度，而当该曲线到达了峰值后，就表示管道的偏差已经开始减小，从而可以判断出其最前部的管道机头已经开始逐渐往中心进行靠拢。通过这样的方法就那个将管道的偏差角度逐渐地减小，最终在适当的时候将机头摆正。而如果机头纠偏的操作幅度过大时，则可能还需要进行反向的纠偏。总之最终保证管道的高程到达正常到达范围使，其纠编的角度也趋进于零。顶管施工的纠偏操作一定要在其管道的顶进时进行，并尽量降低纠偏所引起的折角，以避免管道接口处产生连接应力的误差。顶进纠偏是采用调整4台纠偏千斤顶组的方法，进行纠偏操作，若管道偏左则千斤顶采用左伸右缩，反之亦然。如果同时有高程和方向偏差，则应先纠正偏差大的一边。纠偏应做到在顶进中采用小角度分级逐步进行，勤调微纠。当顶管机头发生旋转时，可采取在管内的相反方向增加压重块或在中间站提供旋转纠正力矩等方法纠正。
　　三、结束语
　　总之，顶管施工技术具有不妨害交通畅通、占地面积少、大大降低沿线拆迁的工作量、施工的过程控制相对严格以及经济性较高等优点。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，另外一方面从切实做到保护环境考虑，顶管施工技术应该得到大力推广。
　　
　　参考文献：
　　【1】周先桂，潘承猛，莫培华.顶管施工在市政道路给排水管道中的应用研究【J】.企业导报，2011（16）.
　　【2】沈培丽.顶管施工在市政排水工程的应用技术分析【J】.科技信息，2011（25）.

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