排水管網(wǎng)頂管施工技術(shù)應(yīng)用分析

羅偉鋒

(廣東省工業(yè)設(shè)備安裝公司，廣東 廣州510080)

頂管法施工方法經(jīng)常用于城市管道的建設(shè)，該方法有占地面積少，施工控制嚴格，可保證交通暢通的優(yōu)點。在穿越鐵路、公路、河流、建筑物等障礙物時可減少沿線的拆遷工作量，降低工程造價。

1.頂管施工原理及流程

1.1 原理。頂管施工是借助于主頂油缸及管道間、中繼間等推力，把工具管或掘進機從工作坑內(nèi)穿過土層一直推進到接收坑內(nèi)吊起，與此同時，把緊隨工具管或掘進機后的管道埋設(shè)在兩坑之間。

1.2 要求

1）頂進管道

①抗腐蝕性強，能夠承受一定的動靜荷載以及管道內(nèi)外部的壓力，有良好的過流性能，較低的成本；②有較高的軸向承載能力，能緊密地配合尺寸，端部要平整垂直，管道要平直；③防水接頭設(shè)置在管道壁內(nèi)，不允許突出管道的內(nèi)外壁；④管道接頭具有傳遞軸向荷載的能力，在發(fā)生一定角度的偏斜時仍具有防水能力。

2）薈坑導(dǎo)軌。基坑導(dǎo)軌是安裝在工作坑內(nèi)為管子出洞時提供一個基準的設(shè)備，導(dǎo)軌本身必須具備堅固、挺直、不易變形等特性。

1.3 流程。施工工藝流程為:構(gòu)件設(shè)備材料、機械準備→兩側(cè)檢查井坑 (工作坑)開挖→頂管設(shè)備安裝→頂鋼套管→頂鋼筋混凝土管→兩側(cè)檢查井施工→閉水試驗→其他段施工→基坑回填恢復(fù)。

2.工程概況

某工程依據(jù)設(shè)計圖紙要求，廠區(qū)排水管網(wǎng)采用平口鋼筋混凝土管作為主干排水管，屬改造工程，廠區(qū)的道路、廠房等設(shè)施已全部投產(chǎn)使用。主廠房排水管網(wǎng)設(shè)計路線必須穿越廠區(qū)主干道，未考慮采用特種方法施工及生產(chǎn)協(xié)調(diào)等問題。經(jīng)與設(shè)計、業(yè)主方協(xié)商，為了保證生產(chǎn)的連續(xù)性，考慮采用頂承抽式鋼筋混凝土管過路施工的方法能夠解決該問題，同時對原廠區(qū)地下管網(wǎng)進行排查，選擇最有利、對生產(chǎn)影響較小的地勢進行排水管道過路施工。

3.施工方法

3.1 最佳施工方案的選擇

1)地區(qū)條件:-1.5m～-5.3m屬粉土層，原路基地基處理至-1.5m，排水管底設(shè)計標高-3.9m，排水坡度i=3%，承載力滿足設(shè)計要求。2)暫定的施工方法:道路兩側(cè)開挖基坑，考慮明溝集水井排水設(shè)置，排水管道過路鋼套管，考慮設(shè)計鋼筋混凝土排水管本段設(shè)計為D500管人工挖土方較困難，采用變更設(shè)計為D800鋼筋混凝土排水管(僅過路段)兩側(cè)設(shè)檢查井。

3.2 具體施工工序

3.2.1 基坑(工作坑)土方開挖。采取i=1：1.25坡度進行土方開挖，保證邊坡穩(wěn)定。

3.3.2 鋼套管及管枕加工。1)鋼套管采用δ=12鋼板卷制加工，內(nèi)徑同承插管最大外徑2)管枕預(yù)制加工，采用預(yù)制混凝土構(gòu)件，混凝土施工依規(guī)定進行。

3.3.3 測量放線。根據(jù)規(guī)劃施工，先用經(jīng)緯儀在現(xiàn)場地面上準確放出管道鋪設(shè)的中線控制樁，控制樁必須保護好，待工作坑挖好后，再用經(jīng)緯儀將管道中線控制樁引至工作坑保護好，確保施工使用時管道中線的準確度。

3.3.4 工作坑設(shè)置

1）工作坑設(shè)置及規(guī)格。為節(jié)約成本和優(yōu)化施工圖設(shè)計基礎(chǔ)，采取檢查井所在位置工作坑，避免修筑檢查井時重復(fù)開挖，坑底尺寸為5m×4m，高度根據(jù)污水管道設(shè)計埋深確定。2）工作坑底板設(shè)置。澆筑底板混凝土墊層，坑底面應(yīng)盡量整平，清除浮泥。底板墊層混凝土強度為C10，厚度為100mm。底板預(yù)埋導(dǎo)軌以便于管道頂進。3）工作坑后頂基座設(shè)置。由于該路段地下土質(zhì)強度不夠，不能作為后頂基座，需另設(shè)整體式鋼筋混凝土墻作為頂座，頂座墻的整體強度需保證在設(shè)計頂進力作用下不被破壞，后座墻尺寸設(shè)計為1m×0.8m×1m，混凝土強度為C25，為現(xiàn)場澆筑鋼筋混凝土，內(nèi)置Φ12@200雙向鋼筋網(wǎng)。頂座墻完成后加墊20mm厚的鋼板組成裝配式后墻，滿足頂管的最大頂力。

4.管道頂進主要施工技術(shù)

4.1 下管就位。l)起重設(shè)備檢查起重設(shè)備經(jīng)檢查、試吊，確認安全可靠方可下管。下管時工作坑內(nèi)嚴禁站人。當(dāng)距導(dǎo)軌小于50cm，操作人員方可進前工作。吊運時應(yīng)用專用吊鉤或柔性吊鎖，嚴禁用鋼絲繩穿入管內(nèi)起吊。2)混凝土管道檢查頂管所用混凝土管應(yīng)無破損及縱向裂縫，端面要平直、管壁無坑陷及鼓包，管壁應(yīng)光潔，檢查合格的管子方可用起重設(shè)備吊到工作坑的導(dǎo)軌上就位。3)管口及密封膠圈檢查下管時確保管口完好無損，將管口工作面清掃干凈，均勻涂抹潤滑劑。套在管口的密封膠圈應(yīng)平順、無扭曲現(xiàn)象。膠圈在使用前應(yīng)逐個檢查，不得有裂縫、破損、氣泡、飛邊等缺陷。4)管道就位。第一節(jié)管子下到導(dǎo)軌上，測量管子中心及前端和后端的管底高程，確認安裝合格后方可頂進。第一節(jié)管作為工具管，頂進方向與高程的準確，是保證整段頂管質(zhì)最的關(guān)鍵。

4.2 頂進施工控制。開始時，應(yīng)緩慢進行，待各接觸面部位密合后再按正常速度頂進，頂進施工應(yīng)連續(xù)頂進。頂進時晝夜三班不間斷施工，防止因中途停置而導(dǎo)致摩擦力增加，造成頂進困難，頂進的混凝土管在接口時一定保證嚴密。

4.3 管道糾偏。頂進過程中出現(xiàn)中心偏差±19mm或高程偏差±11mm。偏差趨勢應(yīng)及時糾偏。糾偏用調(diào)整部分內(nèi)統(tǒng)一布置在一個斷面上的4個可調(diào)式千斤頂調(diào)正機頭，通過控制各方位的千斤頂?shù)纳炜s，調(diào)整工具管刃角走向?qū)崿F(xiàn)的。糾偏時每頂進20一30cm測量一次。頂進時，必須加強第一節(jié)管道頂進質(zhì)量控制，減少起頂誤差，因此導(dǎo)向軌、千斤頂受力點、管底滑道、管側(cè)超挖必須嚴格按施組要求進行。鑒于土層土質(zhì)的特殊性，本工程采取綜合防偏措施。

1)加強管道聯(lián)結(jié)鋼性，管口用膨脹螺栓做予埋件，管道接口施工完成后用。σ=1cm鋼板焊接聯(lián)結(jié)。焊接聯(lián)結(jié)完成以后用鋼板接口設(shè)內(nèi)外鋼套環(huán)補充加強管道接口鋼性，減小局部不平衡力對管道項進方向的影響，確保管道不因局部外力而發(fā)生軸向變形。外套環(huán)利用承插鋼圈，內(nèi)套環(huán)利用。σ=1m的鋼板制作，套環(huán)寬0.3m；2)管底設(shè)置混凝土預(yù)制塊滑道，用滑道控制頂進方向及高程；3)工具管上設(shè)糾偏千斤頂組，及時小范圍調(diào)整工具管方向；4)工具管前端兩狽吸時用木楔穩(wěn)定頂進方向。空隙用砂礫回填。

4.4 帶井閉水試驗。1）注水漫泡管道兩端管堵如用磚砌，必須養(yǎng)護3-4d達到一定強度后，再向閉水段的檢查井內(nèi)注水。閉水試驗的水位，應(yīng)為試驗段上游管內(nèi)頂以上2m。注水過程同時檢查管堵、管道、井身，無漏水和嚴重滲水，再浸泡管和井，1-2d后進行閉水試驗。2)閉水試驗將水灌至規(guī)定的水位，開始記錄，對滲水量的測定時間，不少于30min。根據(jù)井內(nèi)水面的下降值計算滲水量，滲水量不超過規(guī)定的允許滲水量即為合格。

4.5 土方回填。頂坑、檢查井坑和管溝，在填土前將杭槽內(nèi)雜物清理干凈。回填土?xí)r必須保證檢查井結(jié)構(gòu)和混凝土管道的安全，管道及井室等不移位、不破壞、接口不破損。還土不準含有碎磚、石塊及大于1Ocm的硬石塊。土方回填前，要對土壤取樣試驗，提供土壤最佳含水量及最大干密度，以保證回填時達到密實度要求。檢查井四周回填壓實同時、逐層進行。四周壓實面的高差不得超過300mm；管頂以上500mm范圍內(nèi)使用電夯夯實，每層厚度不大于200mm:管頂500mm以上，每層厚度不大于300mm，壓實度滿足設(shè)計、施工要求。

4.經(jīng)濟效益分析

1)常規(guī)施工過路管、鋼套管成本較大，時間長；2)減少了管道開挖土方量、路面恢復(fù)工程量；3)增加了鋼套管、增大了管徑，單頂管施工難度降低，對鋼筋混凝土承插管保護較好，防水效果得到保證；4)最重要的是生產(chǎn)未因此停產(chǎn)，日產(chǎn)值較高，節(jié)約費用大于材料增加、管徑增大的費用；5)土方邊坡穩(wěn)定性好，比全面大開挖安全性提高；6)頂管施工技術(shù)要求高，而成本較低。

結(jié)束語。頂管施工是一種現(xiàn)代化管道敷設(shè)技術(shù)，在城市地下管線施工中，也包括給水、排水、煤氣、動力電纜、通信電纜、發(fā)電廠循環(huán)水冷凍系統(tǒng)等許多管道的施工得到了廣泛的應(yīng)用。利用頂管法施工與傳統(tǒng)的明挖覆蓋法相比，可以減少對施工周邊環(huán)境的影響，縮短工期。該技術(shù)將是未來的發(fā)展方向。

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