談頂管技術(shù)在市政工程中的應用
頂管技術(shù)由于其在市政工程施工中的眾多優(yōu)點(diǎn)而逐漸被廣泛應用,本論文在簡(jiǎn)單介紹了項管技術(shù)的施工特點(diǎn)的基礎上,重點(diǎn)分析了頂管技術(shù)在市政工程建設中的應用,并討論了頂管施工的工藝問(wèn)題,對于進(jìn)一步提高頂管施工的質(zhì)量水平具有一定借鑒意義。
摘要：頂管技術(shù)，又稱(chēng)為非開(kāi)挖管道敷設技術(shù)，指的是采用少開(kāi)挖或者不開(kāi)挖的技術(shù)對地下管線(xiàn)進(jìn)行鋪設、更換，施工策略安全且經(jīng)濟，是一項綜合了電子技術(shù)、地質(zhì)學(xué)、液壓制約、機械冶金和化學(xué)等多門(mén)學(xué)科綜合性的土建工程。
關(guān)鍵詞：頂管技術(shù);市政工程;優(yōu)點(diǎn);施工策略
1、引言
頂管施工是繼盾構施工之后而發(fā)展起來(lái)的一種地下管線(xiàn)管道施工策略, 由于不開(kāi)挖地面，所以能夠穿越公路、鐵道、河川、地面建筑、堤下構筑物以及地下管線(xiàn)等，在給排水、燃氣、電力、通信等管道施工中應用越來(lái)越廣泛。它很適合運用到市政工程，是一種能安全有效地進(jìn)行環(huán)境保護的施工策略，對城市環(huán)境的影響能降低到最低點(diǎn)。它不但能克服傳統開(kāi)挖法施工的缺點(diǎn)，而且還有很多的優(yōu)越性。頂管施工分為非開(kāi)挖頂管和開(kāi)挖頂管。
1、非開(kāi)挖頂管與開(kāi)挖頂管相比較具有以下優(yōu)點(diǎn):
1.1工程質(zhì)量好,穿越管線(xiàn)能夠做到完全滿(mǎn)足設計曲線(xiàn)和埋深,不受地下水位變化影響,質(zhì)量可靠。
1.2有利于保護環(huán)境,不影響路面的正常通行, 沒(méi)有粉塵污染。
1.3施工人員相對較少,采用開(kāi)挖策略進(jìn)行穿越至少需要10人至20人, 而采用管道定向鉆穿越技術(shù)只需8人, 甚至更少。
1.4施工占地相對較少,工期相對要短。
1.5應用范圍比較廣泛,不受水流、氣候和環(huán)境的影響。陸地、海上、市區以及鐵路、河流的穿越均可采用。
1.6由于成孔孔徑僅略大于管徑,空隙率僅10%,且為泥漿充填,不會(huì )造成上部土層等結構下沉。因此該工藝特別適合于公路、鐵路下鋪設管線(xiàn)。
2、頂管技術(shù)施工應用過(guò)程
2.1 勘察和技術(shù)準備
首先，進(jìn)行現場(chǎng)的踏勘和調查。包括以下幾個(gè)事項：進(jìn)行人、車(chē)流情況的現場(chǎng)觀(guān)察，以確定人流和車(chē)流的交通組織路線(xiàn)，適當在路口設置交通導向牌，并在交通高峰期安排指揮人員疏導交通。對附近之排水系統進(jìn)行摸底，以設計出最優(yōu)的排泥水線(xiàn)路，并考慮在必要時(shí)期設置施工的臨時(shí)排水管道，避開(kāi)污水橫流。對施工區域的煤氣、供水、電力以及通訊等管道進(jìn)行現場(chǎng)定位，后進(jìn)行標示，并進(jìn)行相應的臨時(shí)關(guān)停和搬遷。調查附近橋梁的橋臺基礎、樁基間距及深度，明確附近頂管技術(shù)在市政工程中的應用.建筑物的基坑所采取的結構形式以及長(cháng)度是不是在頂管的頂進(jìn)軸線(xiàn)內，以確定是否采取噴錨結構施工。
其次，進(jìn)行技術(shù)準備�？梢箜敼苁┕^域的業(yè)主和設計方提供詳盡的地質(zhì)材料，對土層的力學(xué)參數、物理性質(zhì)以及分布狀況等進(jìn)行詳盡了解。地下水狀況及其變化規律應摸清，例如地下水源和水面標高是否受到了潮汐影響而產(chǎn)生變化。如果存在砂層，要弄清含砂量的數值、砂的細度情況、砂的級配關(guān)系。巖層要弄清是否存在裂隙發(fā)育。對于風(fēng)化巖層，要弄清是強風(fēng)化、中風(fēng)化還是弱風(fēng)化，以及巖層的抗壓抗剪強度、巖層是砂巖還是粉沙質(zhì)泥巖以及它的結構等。一般而言，業(yè)主和設計方提供的地質(zhì)資料不詳細，甚至出現截然不同的情況。因此，作為施工單位，應當要求業(yè)主補鉆。在業(yè)主應承的條件下，施工單位可在頂進(jìn)線(xiàn)路中進(jìn)行補鑒別孔，局部的理由進(jìn)行點(diǎn)補技術(shù)孔。
2.2 確定頂管的線(xiàn)路和井位
設備的條件和施工周邊的環(huán)境，決定了頂進(jìn)距離。由于工作井造價(jià)較昂貴，為節約開(kāi)支要少用工作井，盡量安排向著(zhù)兩個(gè)方向頂進(jìn)。設計院現行設計管道時(shí)多按明挖方式進(jìn)行設計，因此進(jìn)行現場(chǎng)調查后要盡量地優(yōu)化路線(xiàn)的設計，避開(kāi)結構物、樹(shù)木，以及不利于頂管的一些土層。檢查井位的設計，最好每個(gè)工作井都有，或者設計在接收井內。在線(xiàn)路設計上，要充分考慮其與附近結構物的距離，避開(kāi)沖突，以便日后的檢查井作業(yè)。檢查井的間距，可以在現行規范的前提下與設計單位進(jìn)行協(xié)商適當加長(cháng)。遇到頂進(jìn)深度的范圍內的土層較復雜的情況，要和設計部門(mén)進(jìn)行協(xié)商，采取降低或者抬高標高的措施。
2.3 管材和頂力的設計
在管材設計上，由于管材的鋼筋布置、配筋量、砼的強度、端部細部處理和一般的承受縱向線(xiàn)的荷載的那些排水管道存在區別，因此一般可依據軸心所受的壓柱來(lái)設計管材。設計過(guò)程中，遇到頂管需糾偏處理這一情況時(shí)，應當要考慮管道偏心受壓以及局部的應力集中情況，從而預留一定的安全系數。頂力的大小，與土層變化情況、所采用的設備形式、是否存在糾偏、所采用的管材形式，機頭切削的形式、后靠背剛度、注漿壓力、工作井的形式、以及頂進(jìn)的速度等等多個(gè)因素相關(guān)。而實(shí)踐證明，現行可考慮的是采用整體的三維模型，可以考慮使用多參數的系統對頂管的頂進(jìn)過(guò)程當中各個(gè)結構受力的情況進(jìn)行模擬。
2.4 施工過(guò)程
在施工過(guò)程中，遇到管線(xiàn)中存有污物與施工殘留物的情況，要及時(shí)進(jìn)行清理，避開(kāi)對閥門(mén)、儀表、設備造成嚴重損害。在安裝前后，要對管道進(jìn)行清掃，可焊一段清一段，以減少在系統封閉之后的清掃工作量。清掃后，可以整體或者分段地對系統進(jìn)行打壓，對系統的氣密性以及強度進(jìn)行檢驗。打壓過(guò)程中，需要注意季節產(chǎn)生的影響。
3、實(shí)施頂管作業(yè)
3.1頂管頂力的預算。
在實(shí)施頂管作業(yè)之前，必須要對頂管頂力做一個(gè)預算，這是整個(gè)頂管作業(yè)工作勝利進(jìn)行的一個(gè)保證。頂力是頂管工作中的重要因素，后背主頂千斤的頂力要克服各種阻力方能前進(jìn)，頂管在施工中，影響頂管頂力的的主要因素有：①地質(zhì)條件，主要包括含砂量，粘聚力，內摩擦角，地下雜質(zhì)和地下水位;②管材自重，頂力隨著(zhù)管材重量的增大而呈現線(xiàn)性上升趨勢，管材越重，頂力越大。③摩擦阻力，頂管管外的摩擦力影響因素很多，比如注漿效果直接關(guān)系到頂力的大小;注漿的頂力明顯減小，未注漿頂管管外壁的單位面積摩阻力約為20-30kN，有時(shí)會(huì )再增大2 倍;注漿后頂力可減少1/3- 1/4;④頂進(jìn)慣入阻力，頂進(jìn)開(kāi)始或者一直前進(jìn)的情況下，頂力慣入的的阻力相對要小些，但是頂進(jìn)過(guò)程中停止時(shí)間過(guò)長(cháng)，重新啟動(dòng)頂力會(huì )增大。由于停頓時(shí)間長(cháng)，四周松土會(huì )坍落在管壁上抱實(shí)，同時(shí)水分也會(huì )從減阻漿液里離析出來(lái)，失去減阻支承作用，頂進(jìn)阻力則增大;⑤管道上垂直、水平的側壓力。管材如果不偏離方向，頂力的阻力相對要小，而管材線(xiàn)路在頂進(jìn)過(guò)程中不斷出現偏差，校正過(guò)多，因阻力增加也會(huì )使頂力增大。這些因素往往復雜地交織在一起，在施工現場(chǎng)難以及時(shí)計算出來(lái)。所以迫切需要總結、歸納、綜合頂管頂力的策略。
3.2頂管出洞。
頂管出洞是頂管作業(yè)中一個(gè)很值得注意的理由，頂管出洞，即頂管機和第一節管子從工作井中破出洞口封門(mén)進(jìn)入土中。開(kāi)始正常頂管前的過(guò)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(xiàn)出現偏斜，應采取工具管調零，在工具管下的井壁上加設支撐，若發(fā)現下跌立即用主頂油缸進(jìn)行糾偏，工具管出洞前預先設定一個(gè)初始角彌補下跌等措施。
3.3頂管測量制約。
頂管施工發(fā)生方向偏移是時(shí)常發(fā)生的理由，因此頂管測量制約工作應是頂管施工的重點(diǎn)。施工時(shí)應該進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)測量，其精度要求很高，在井周?chē)荚O一個(gè)高精度的制約網(wǎng)，用以測放、檢查和修正工作井井區和井下的測量點(diǎn)，如軸線(xiàn)點(diǎn)、井下的測量起始點(diǎn)和后視點(diǎn)等。同時(shí)還要測量提供的機頭折角、傾斜儀基數和走動(dòng)趨勢、前后尺讀數比較、機尾處地面沉降量等等。0.50 以上的大動(dòng)作糾偏須盡量避開(kāi)，也應爭取在非重要地段進(jìn)行并注意觀(guān)測。當然在實(shí)施作業(yè)時(shí)能夠使用自動(dòng)測量系統是最好的。自動(dòng)測量系統是由頂管工作井井下一臺固定于儀器墩上的激光導航儀及工具管前倉的指示板組成。而激光導航儀與安裝于制約室內的計算機通過(guò)專(zhuān)用雙向通訊電纜連接。利用工具頭前方糾偏千斤頂頂進(jìn)行程的制約，來(lái)實(shí)現頂進(jìn)方向制約。所以說(shuō)，通過(guò)各種手段加強頂管測量制約工作有利于市政工程的發(fā)展。
4、結語(yǔ)
時(shí)代要前進(jìn)，城市要發(fā)展。市政設施配套完善，地下各種管道建設將會(huì )大量增加，頂管設計和施工也會(huì )增加。管徑加大，長(cháng)度加長(cháng)，有直有曲，種類(lèi)繁多，這將是今后大城市頂管施工的發(fā)展趨勢。因此，我們要重視這個(gè)良機，進(jìn)一步地完善和提高我們的頂管設計和施工技術(shù)，使之綜合施工技術(shù)達到國際水平。
參考文獻
1 蔡曉東;張寶銘;頂管工藝在市政給水管道施工中的應用[J];建設科技;2012年14期
2 高峻嶺;頂管技術(shù)在市政工程中的應用及施工要點(diǎn)分析[J];甘肅科技;2009年11期
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