哈爾濱市開發區松花路供水管線的施工方法

鄭 宇

(哈爾濱市江堤管理處，哈爾濱 150086)

哈爾濱市開發區松花路供水管線的施工方法

鄭 宇

(哈爾濱市江堤管理處，哈爾濱 150086)

在確定頂管施工方法后，設計頂管的造型，配置了設備及適合的施工方法，滿足了穩定和精度要求。

供水管線;機械頂管;設備;檢查方法;強度;穩定

哈爾濱市開發區松花路供水管線工程是哈爾濱市開發區工程計劃之一，對保證開發區正常供水，促進各地區經濟發展，有著重要意義。共計總長2 331.21 m，管材為球墨鑄鐵管，DN1000 L=1 726.42 m，支線 8條、DN500 L=48 m、DN300 L=186.79 m、DN200 L=370 m。工程位于平房區起步區，起點樁號為K5+926.42;終點為樁號K+200。由于開槽施工遇到建筑物(廠房)無法開槽施工，經設計單位審批，決定變成頂管施工，管材為DN1600鋼板管內穿DN1000鋼板管，采用人工掘土機械頂進的方法。

1 頂管施工方法的確定

在黏性土或砂性土層，且無地下水影響時，宜采用手掘式或機械挖掘式頂管法;當土質為砂礫土時，可采用具有支撐的工具管或注漿加固土層的措施;在軟土層且無障礙物的條件下，該段、管頂以上土層較厚時，宜采用擠壓式或網格式頂管法;在黏性土層中必須控制地面隆陷時，宜采用土壓平衡頂管法;在粉砂土層中且需要控制地面隆陷時，宜采用加泥式土壓平衡或泥水平衡頂管法;在頂進長度較短、管徑小的金屬時，宜采用一次頂進的擠密土層頂管法。

2 頂管坑的造型及設備

2.1 頂管坑的造型

1)管坑開挖前首先安照設計圖紙及項目經理部研究設置頂管坑的位置，采用測量儀器放線并設置測量控制點，采用垂球法控制平面與高程位置。

2)管坑大小及深度。工作坑兩個，其中頂管坑長8 m，寬4 m，深5 m;接收坑長7 m，寬4 m，深5 m。

開挖采用人工開挖機械吊裝，人工將坑挖至2 m左右后，安裝平臺及架子安裝設備后，人工挖土機械吊土直至要求深度，溝槽必須平整，垂直無凸凹現象。

2.2 設備

1)千斤頂：千斤頂是掘進頂管的主要設備。

2)高壓油泵：有電動機帶動油泵工作，選用額定核動力為31.5 MPa液壓油泵，經分配器，控制閥進入千斤頂，各千斤頂的進油管并聯一起，保證各千斤頂活塞的出力和行程一致。

3)頂鐵：頂鐵是傳遞和分散頂力的設備。要求它能承受頂進壓力而不變形并且便于搬動。根據頂鐵位置的不同，可分為橫頂鐵、順頂鐵和U性頂鐵3種。

4)工作坑上設活動式平臺，平臺用30#工字鋼梁，上鋪15×15 cm方木。工作坑井口處安裝一滑動平臺，作為下管及出土使用。在工作平臺上設起重架，上裝電動卷揚機，其起重量應大于管子重量。

2.3 工作井的結構

工作坑的支撐宜形成封閉式框架，矩形工作坑的四角應加斜撐。

3 套管人工頂進發

采用人工掘土機械頂進法不影響鐵路的正常交通;不影響地面建筑物(長房)正常使用;穿越管道發生故障時可進行檢修，一般事故不致造成路基下沉;設置套管，穿越管道安全可靠;頂進平面與高程位置較易控制。此法操作如下：

1)開挖工作坑，處理基礎、支設后背、導軌與頂進設備。

2)將一節套管置于導軌上，用經緯儀、水準儀校正其平面與高程的位置，使其滿足設計要求。

3)派2人至管內，1人在工作面上挖土，1人用小車將松土運出管外至工作坑，在用電葫蘆將土運至地面上。

4)啟動千斤頂，將套管頂進，采用2臺液壓千斤頂作為主項。頂進開始時，就緩慢進行，待各接觸部位密合后，在按正常速度頂進。

頂進若發現有油路壓力突然增高，應停止頂進，檢查原因經過處理后方可繼續頂進，油路壓力不得過大，速度不得過快。挖出的土方要及時外運，及時頂進，使頂力限制在較小范圍內。第一節套管頂入工作面后，使其預留0.3 m左右的管子在導軌上，供作第二節套管頂進前穩管用，第二節套管在導軌上就位后，即可續頂。

5)頂進中應用水準儀監測管道是否偏離中心位置，否則，應進行糾偏后在行頂進。為防止頂進管管節錯位，需在兩管節之間的接口處加設內撐環，待管子全部頂進土中后拆除內撐環，換上內套管，并打塞填料予以接口。

4 頂管允許偏差及檢查方法

頂管允許偏差及檢查方法具體見表1。

表1 頂管允許偏差及檢驗方法

5 頂力計算與后背設計

本工程是將壁板加厚作為千斤頂的后背墻。后背作為千斤頂的支撐結構，要有足夠的強度和風度，且壓縮變形要均勻。所以，應進行強度和穩定性計算。

5.1 推力的理論計算

式中：F為總推力;F1為迎面阻力;F2為頂進阻力。

式中：D為管外徑，P為控制土壓力。

式中：Ko為靜止土壓力系數，一般取0.55;Ho為地面至掘進機中心的厚度，取最大值4 m;γ為土的濕重量，取1.9 t/m3。

式中：f為管外表面平均綜合摩阻力;D為管外徑;L為頂距。

5.2 后背的計算

后背在頂力作用下，產生壓縮。壓縮方向與頂力作用一致。當停止頂進，頂力消失，壓縮變形隨之消失。這種彈性變形即象是正常的，頂管中，后背不應當破壞，產生不允許的變形。

后背部允許出現上下或左右的不均勻壓縮。否則，千斤頂在余面后背上，造成頂進偏差。為了保證頂進質量和施工案例，施工時應后背的強度和剛度計算。

后靠背受力計算公式中：R為總推力之反力(一般大于推力的1.2～1.6);a為系數(取1.5～2.5)此處取2;B為后座墻的寬度，m，此處取4 m;γ為土的容重，kN/m3;H為后座墻的高度，m，此處取6.15 m;Kp為被動土壓系數;C為土的內聚力，kPa，一般情況下取10，kPa;h為地面到后座墻頂部土體的高度，m，此處取4.5 m。

當給排水管道通過鐵路、河流及重要建筑物等障礙物時，不能采用一般開挖溝槽的施工方法，而應視具體條件與要求，采用不開槽的頂管套管(內穿管)施工、架空管橋施工、倒虹管施工等一些特殊的施工方法，以便高效優質地完成管道工程任務。

［1］GB50268-2008給水排水管道工程施工及驗收規范［S］.北京：中國建筑工業出版社，2008.

［2］鄭達謙.給水排水工程施工［M］.北京：中國建筑工業出版社，1998.

TU991.36

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1007-7596(2011)04-0139-02

2011-02-10

鄭宇(1963-)，女，黑龍江哈爾濱人，助理工程師。