給排水工程師關(guān)于給排水管道的頂管施工技術(shù)應(yīng)用探析

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地下給排水管網(wǎng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，為城市處理污水的系統(tǒng)、自來水、等等都屬于地下給排水管網(wǎng)之內(nèi)，要對上述市政設(shè)施進(jìn)行改建、新建、擴建，需要工程技術(shù)人員進(jìn)行安全的管道安裝。傳統(tǒng)的挖槽埋管地下管線施工技術(shù)由于對地面交通影響較大，使本來就擁擠繁忙的城市交通如同雪上加霜，同時給市民工作、生活帶來許多不便，特別在人口稠密的城市和交通擁擠的地區(qū)以及不允許開挖的地段，這個矛盾就更加突出，這已經(jīng)成了一個迫切解決的問題。非開挖技術(shù)將完全能解決這些難題，提供安全及經(jīng)濟的施工方法。

一、頂管技術(shù)的意義

非開挖技術(shù)是指利用少開挖和不開挖技術(shù)來進(jìn)行地下管線的鋪設(shè)或更換的工藝。頂管技術(shù)就是在這種情況下發(fā)展起來的一種非開挖技術(shù)，其在國外已廣泛使用，在國內(nèi)也已逐漸普及。頂管過程是一個復(fù)雜的力學(xué)過程，它涉及材料力學(xué)、巖土力學(xué)、流體力學(xué)、彈塑性力學(xué)等諸多學(xué)科。但頂管施工必須嚴(yán)格控制好頂管推力，而對頂管計算復(fù)核能夠準(zhǔn)確估計頂管的推力。頂管的推力就是頂管過程管道受的阻力，包括工具頭正面泥水壓力、管壁摩擦阻力。泥水平衡壓力：在封閉的工作倉內(nèi)加泥水壓力平衡地下水壓力，是防止泥砂涌入的重要方法。泥水壓力一定要合理。壓力較小，大量的泥砂涌入，會造成路面破壞，地表設(shè)施受損;壓力過大，會增大主千斤頂負(fù)荷，嚴(yán)重的可能產(chǎn)生冒頂現(xiàn)象。

二、頂管技術(shù)施工應(yīng)用分析

1、頂進(jìn)管的選擇

頂進(jìn)管一般選用鋼筋砼管，如沒有腐蝕要求可選用鋼管。鋼筋砼管的規(guī)格設(shè)計、配筋和應(yīng)力驗算應(yīng)遵守有關(guān)鋼筋砼的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程，特別是有關(guān)鋼筋砼管的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程。

1.1 頂進(jìn)管直徑的選擇 頂進(jìn)管的直徑選擇是首先根據(jù)工程性質(zhì)、工程需要確定內(nèi)徑，根據(jù)頂進(jìn)管所受荷載確定砼管的配筋及壁厚，進(jìn)而確定外徑。因為頂管工程工作面上需要配備挖土工人，所以一般管內(nèi)徑不小于500mm。

1.2 頂進(jìn)管長度的選擇 頂進(jìn)管的長度對頂管過程的可控性和經(jīng)濟性有很大的影響。在直線推頂?shù)那闆r下使用長管可以減少裝管的次數(shù)，取得良好的效果，但隨著管長度的增長，如果偏離原定的路線，使之恢復(fù)正確路線要比使用短管更加困難。建造頂壓坑時頂壓坑的長度也要增大，挖坑、支護(hù)、回填、修復(fù)的費用將相應(yīng)地增加。反之，在直線上推頂很短的管也較困難，因為短管比較容易向周圍土層中擠入，致使整個管列呈蛇形彎曲，這便降低了管路頂進(jìn)的可控性。

一般情況下，管長度須相對于管徑來衡量，當(dāng)L/D外≤1.10時，為短管;當(dāng)L/D外=1.15時，為標(biāo)準(zhǔn)管;當(dāng)L/D外≥2.10時為長管。

2、頂管施工的前期準(zhǔn)備

2.1 現(xiàn)場平面布置 平面總體布置包括起重設(shè)備、自動控制室、料具間、管片堆場、拌漿棚及拌漿材料堆場、注水系統(tǒng)、棄土坑的布置等。始發(fā)工作井內(nèi)安裝發(fā)射架、頂管機、前頂鐵、主推千斤頂、反力架等頂進(jìn)設(shè)備，工作井邊側(cè)設(shè)置下井扶梯供施工人員上下。

2.2 頂管機進(jìn)、出洞處以及后靠土體加固 為確保頂管機出洞的絕對安全，需對后靠土體及進(jìn)、出洞區(qū)域土體進(jìn)行高壓旋噴樁加固。為防止頂管機進(jìn)、出預(yù)留洞導(dǎo)致泥水流失，并確保在頂進(jìn)過程中壓注的觸變泥漿不流失，必須在工作井安裝洞口止水裝置。

3、頂管施工的工藝

頂管施工又稱為頂進(jìn)法施工，是指利用頂進(jìn)設(shè)備將預(yù)制的箱形或圓形構(gòu)造物逐漸頂入路基，以構(gòu)成立體交叉通道或涵洞的施工方法。頂管施工需先在確定的管段之間設(shè)置工作井和接收井，然后在工作井內(nèi)安裝推力設(shè)備將導(dǎo)軌上的頂管機頭推入土體，由機頭導(dǎo)向，將預(yù)制的鋼筋混凝土管向前頂進(jìn)，前端土體通過工作井運出，最后完成管道鋪設(shè)。

3.1 頂管井的設(shè)計

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一正方形一矩形。結(jié)構(gòu)布置時，可在井內(nèi)設(shè)置內(nèi)支撐，改善結(jié)構(gòu)受力。在建造過程中，工作井按雙向頂進(jìn)設(shè)計，與接收井間隔布置，間距與設(shè)計檢查井間距一致，施工完畢，在工作井和接收井的位置上按設(shè)計要求做檢查井。

3.2 頂管施工工序

①穿墻：打開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：a穿墻管內(nèi)填夯壓密實的紙筋粘土或低強度水泥粘土拌和土，以起到臨時性阻水擋土作用;b為確保穿墻孔外側(cè)一定范圍內(nèi)土體基本穩(wěn)定并有足夠強度，工作井工具管穿墻前，對穿墻管外側(cè)采取注漿固結(jié)措施;c穿墻前對可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析并制定相應(yīng)處理措施;d悶板開啟后迅速推進(jìn)工具管，同時做好穿墻止水，本工程采用止水法蘭加壓板，中間安入20mm厚的天然優(yōu)質(zhì)橡膠止水板環(huán)，要求具有較高的拉伸率和耐磨性，借助管道頂進(jìn)帶動安裝好的橡膠板形成逆向止水裝置，應(yīng)防止因穿墻管外側(cè)的土體暴露時間過長而產(chǎn)生擾動流變。

②頂管出洞：頂管出洞是頂管作業(yè)中一個很值得注意的問題，頂管出洞，即頂管機和第一節(jié)管子從工作井中破出洞口封門進(jìn)入土中。開始正常頂管前的過程，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，若發(fā)現(xiàn)下跌立即用主頂油缸進(jìn)行糾偏，工具管出洞前預(yù)先設(shè)定一個初始角彌補下跌等措施。

③注漿減阻：在頂管施工中還有一個重要的技術(shù)措施就是通過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。在施工中，首先對頂管機頭尾部壓漿，并要與頂進(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)行跟蹤補漿，以補充在頂進(jìn)中的泥漿損失。注漿工序一般多應(yīng)用于長距離頂管施工中。

④頂管糾偏：糾偏是指機頭偏離設(shè)計軸線后，利用設(shè)置在后部的糾偏千斤頂組，改變機頭端面的方向，減少偏差，使管道沿設(shè)計軸線頂進(jìn)。頂進(jìn)糾偏是采用調(diào)整4臺糾偏千斤頂組的方法，進(jìn)行糾偏操作，若管道偏左則千斤頂采用左伸右縮，反之亦然。如果同時有高程和方向偏差，則應(yīng)先糾正偏差大的一邊。糾偏應(yīng)做到在頂進(jìn)中采用小角度分級逐步進(jìn)行，勤調(diào)微糾。當(dāng)頂管機頭發(fā)生旋轉(zhuǎn)時，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。

三、結(jié)語

頂管工藝的施工從技術(shù)上講是完全可行的，相對于開槽埋管從社會效益與經(jīng)濟效益上來講更具有優(yōu)越性。從根本上改變了城市管網(wǎng)亂挖現(xiàn)象;另外一方面從切實做到保護(hù)環(huán)境入手，加大推廣頂管施工技術(shù)力度勢在必行，可以預(yù)見未來的管線鋪設(shè)技術(shù)將以頂管工藝為支撐。

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