談頂管技術(shù)在城市集中供熱工程中的應(yīng)用

王繼平

(山西省第三建筑工程公司，山西長治 046000)

0 引言

在地下管線錯綜復(fù)雜、城市道路負(fù)荷不斷加大的城市中心進(jìn)行大規(guī)模的集中供熱工程建設(shè)，傳統(tǒng)的開挖溝槽埋管施工技術(shù)只會讓本來就擁堵的城市變得更加擁堵，同時給市民工作和生活帶來諸多不便，這個矛盾的凸顯已經(jīng)成為了一個迫在眉睫的問題，頂管技術(shù)就是解決此類問題的一個有效手段。

1 工程概況

解放西路頂管工程:熱電聯(lián)供集中供熱管道工程穿越解放西路，采用頂管法施工。根據(jù)設(shè)計文件，頂入套管規(guī)格為54 m兩根1 520 mm×14 mm的螺旋焊縫鋼套管，套管凈間距0.8 m，頂管工作井9 m×6 m，接收井4 m×4 m。

2 頂管施工技術(shù)

當(dāng)?shù)叵鹿艿赖匿佋O(shè)通過頂管施工方法在交通、建筑、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等方面帶來良好效益時，就應(yīng)該優(yōu)先選用這種非開挖施工方法，它是一種不需要開挖地表或以最小的地表開挖量進(jìn)行各種地下管道鋪設(shè)的施工技術(shù)。

3 頂管程序

人工頂管工藝是頂進(jìn)管前安裝工具管，人工掘進(jìn)的頂進(jìn)施工工藝。頂進(jìn)過程中采用觸變泥漿處理，頂完后注漿回填加固。為保證工程的安全和可靠，每個頂管段的頂管工作要連續(xù)不斷地進(jìn)行。一般頂管程序如圖1所示。

圖1 人工頂管程序

4 頂管技術(shù)的應(yīng)用

4.1 技術(shù)準(zhǔn)備

1)施工組織設(shè)計的編寫;2)施工進(jìn)度計劃的編制;3)管理組織機(jī)構(gòu)的設(shè)置。

4.2 頂管始發(fā)

1)全部設(shè)備經(jīng)過檢查并經(jīng)過試運轉(zhuǎn)。主要包括液壓、電器、壓漿、氣壓、水壓、照明、通訊、通風(fēng)等操作系統(tǒng)是否正常工作，各種電表、壓力表、換向閥、傳感器、流量計等是否能正確顯示其處于正常工作狀態(tài)，然后進(jìn)行聯(lián)動調(diào)試，確認(rèn)沒有故障后，方可準(zhǔn)備頂管始發(fā)。

2)檢查頂鐵是否是中心受壓，受力是否均勻。頂鐵之間、頂鐵與后背之間是否墊實。

3)檢查工作范圍內(nèi)的降水效果是否達(dá)到要求，測量監(jiān)控是否到位。

4.3 作業(yè)坑的布置

1)工作坑的選址應(yīng)盡量避開房屋、地下管線、池塘、架空電線等不利于頂管施工的場所。在一些特殊條件下，如離房屋很近，則應(yīng)采用特殊方法施工工作坑。

2)對工作坑地點的選擇、施工方法、施工進(jìn)度以及設(shè)備布置等都應(yīng)作詳細(xì)的說明，必要時要配有附圖;對工作坑的受力情況應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的計算，是否可行與安全，是否需要采取特殊措施。本工程工作坑平面尺寸為9 m×6 m。

工作坑的基礎(chǔ)應(yīng)平整、夯實。當(dāng)在地下水位以上且土質(zhì)較好時，工作坑內(nèi)一般采用方木基礎(chǔ);當(dāng)在地下水位以下時，應(yīng)澆筑混凝土基礎(chǔ)。為防止工作坑地基沉降，導(dǎo)致管子頂進(jìn)位置誤差過大，應(yīng)在坑底修筑基礎(chǔ)或加固地基。含水弱土層通常采用混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)尺寸根據(jù)地基承載力、施工荷載、操作要求而定，基礎(chǔ)寬不小于管外徑，長度至少為1.2倍～1.3倍單節(jié)管長。基礎(chǔ)一般厚度為15 cm～25 cm的C10混凝土，卵石墊層厚約10 cm。為了安放導(dǎo)軌，應(yīng)在混凝土基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)埋方木軌枕。在粉砂地基并有少量地下水時，為了防止擾動地基，可鋪設(shè)厚為10 cm～20 cm的卵石或級配砂石，在其上安裝軌枕，鋪設(shè)導(dǎo)軌。

4.4 后背墻與后背的布置

后背墻與后背:后背墻與后背是千斤頂?shù)闹谓Y(jié)構(gòu)，后背的作用是減少對后背墻單位面積的壓力。以裝配式后背墻采用較多，裝配式后背墻是指工作坑開挖以后，采用方木、工字鋼、槽鋼、鋼板等型鋼或其他材料加工的構(gòu)件，在現(xiàn)場組裝的后背墻。后背墻的許可頂力值一般應(yīng)不小于1.5倍的最大阻力。采用原土后背墻時，應(yīng)保證有足夠的高度、寬度和長度，長度通常應(yīng)保證不少于7 m，使其具有可靠的穩(wěn)定性。其許可頂力值可由土壓力公式計算決定。

后背墻的底端應(yīng)在工作坑底以下，不宜小于50 cm，這樣在增加施工工作量不大的條件下，利用后背墻的抗力與其高度的平方成正比的規(guī)律，以充分發(fā)揮其抗力。

后背土壁應(yīng)鏟修平整，保持壁面與頂進(jìn)方向垂直。該工程1 520 mm×14 mm的螺旋焊縫鋼管頂管，后背應(yīng)支設(shè)為:靠墻面橫排8根25 cm×25 cm×400 cm方木，立放5根25 cm×25 cm×220 cm方立木，立木前再置3 cm×160 cm×200 cm鋼板一塊。后背墻要有充分的強(qiáng)度和足夠的剛度。

內(nèi)在質(zhì)量決定了紡織產(chǎn)品是否具有良好的使用質(zhì)量，是一個產(chǎn)品能否讓消費者在使用過程中擁有穩(wěn)定使用性能的重要指征。同時，內(nèi)在質(zhì)量也決定了紡織產(chǎn)品的使用周期，確保消費者可以在一定時間內(nèi)正常使用該產(chǎn)品。對于紡織品，內(nèi)在質(zhì)量一般來說涉及4個方面：纖維含量，安全性能、色牢度以及物理性能。表6對FZ/T 73044《針織配飾品》和FZ/T 82006-2018《機(jī)織配飾品》的內(nèi)在質(zhì)量進(jìn)行對比。

4.5 主頂設(shè)備

主頂設(shè)備主要由千斤頂、千斤頂架、頂鐵等裝置組成。千斤頂要固定在千斤頂支架上，并與管道中心的垂線對稱，其合力的作用點應(yīng)在管道中心的垂直線上;千斤頂?shù)挠吐繁仨毑⒙?lián)，每臺千斤頂要有進(jìn)油、退油的控制系統(tǒng);千斤頂活塞退回時，油壓不得過大，速度不得過快。安裝后的頂鐵軸線應(yīng)與管道軸線平行、對稱，頂鐵與導(dǎo)軌之間的接觸面不得有泥土、油污;更換頂鐵時，應(yīng)先使用長度大的頂鐵;頂鐵拼裝后應(yīng)鎖定。

4.6 頂管作業(yè)

1)解放西路地下水位高，頂進(jìn)時宜采用“先挖后頂，隨挖隨頂”的施工順序，頂管作業(yè)不應(yīng)中斷，當(dāng)必須暫時停止頂進(jìn)時，也要盡量縮短停歇時間，以免加大增加的土壓力。在頂進(jìn)過程中要有嚴(yán)格的放樣復(fù)核制度，并做好原始記錄;必須避免后背墻在頂進(jìn)時移位和變形，要定時復(fù)測并及時調(diào)整;在初始推進(jìn)階段，方向主要是主頂千斤頂控制，一方面要減慢主頂推進(jìn)速度，另一方面要不斷調(diào)整機(jī)頭。

2)套管施工。啟動千斤頂，將套管頂進(jìn)，千斤頂行程終了，復(fù)位千斤頂，加塞墊塊后復(fù)頂。本工程地下水位較高，為保證頂管施工質(zhì)量，可采用套管與基礎(chǔ)同時頂進(jìn)的施工方法，在工作坑內(nèi)鋪設(shè)枕木和鋼軌，在鋼軌上支設(shè)基礎(chǔ)模板，基礎(chǔ)側(cè)向模板要包上一部分套管。在底部模板上鋪兩層油氈，兩層油氈之間要均勻地涂以潤滑黃油。于油氈上綁扎基礎(chǔ)鋼筋，澆筑混凝土作業(yè)，且應(yīng)將頂管首端頂進(jìn)工作帽與基礎(chǔ)混凝土澆筑在一起。基礎(chǔ)經(jīng)養(yǎng)護(hù)后，使套管與工作帽相接，固定套管，綁扎套管兩側(cè)縱向鋼筋，再澆筑套管兩側(cè)混凝土，并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。待基礎(chǔ)部分混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，即可于套管內(nèi)挖土，將套管與基礎(chǔ)一并頂入土層。

3)土方運輸。根據(jù)出土量、運輸距離和現(xiàn)場堆土條件，可用人力車、機(jī)動翻斗車或自卸汽車將棄土運送至堆土場，然后再用垂直吊機(jī)或鏟車堆高，做到文明施工。堆土場應(yīng)具有良好的排水和通行條件。為減少揚(yáng)塵，施工場地應(yīng)按規(guī)定作硬化處理，沿線安排灑水車，灑水降塵，并設(shè)專人清掃。施工過程中做到“活完、料凈、腳下清”。

4)注漿減阻。長距離頂管施工中，為了減小頂進(jìn)阻力而必須注入潤滑漿，從而降低了頂進(jìn)時的摩阻力，注入的潤滑漿應(yīng)均勻地覆蓋于整個管道表面。注漿壓力和注入的漿液量應(yīng)該隨時進(jìn)行監(jiān)控，以避免對管道和鄰近的建筑物造成破壞，它是頂管施工中不可忽視的一個重要環(huán)節(jié)。

4.7 頂管的質(zhì)量要求

1)頂管作業(yè)時，每頂進(jìn)1 m都要進(jìn)行一次頂進(jìn)，發(fā)現(xiàn)偏移及時糾正，方向糾偏每次不能超過5′～20′。

2)水平偏差不應(yīng)大于套管長度的2%。

3)管道接頭密封良好，必要時按要求進(jìn)行管道密封檢驗。

4.8 頂管質(zhì)量的檢查與校正

4.8.1 頂管施工產(chǎn)生偏差的原因

1)工作坑內(nèi)導(dǎo)軌偏差;2)頂管段土層類型變化引起土層承載力變化，地層正面阻力不均勻;3)頂管段地下水狀況變化;4)頂管推進(jìn)速度過快或過慢的影響;5)頂管施工方法不妥，或遇軟土或流砂，使頂管施工產(chǎn)生偏差;6)頂管在施工過程中遇到大石塊、樁基礎(chǔ)或者其他障礙物時，造成偏差;7)頂管長度過長，產(chǎn)生偏差的可能性增加;8)后背墻嚴(yán)禁變形;9)頂鐵或者頂環(huán)發(fā)生扭曲變形現(xiàn)象等等。

4.8.2 頂管質(zhì)量的控制

在頂管施工中，特別是在施工熱力管道等重力管道時，對施工精度要求特別高。所以，既要保證所鋪設(shè)的管道必須符合管道的既定功能要求，又要保證所產(chǎn)生的偏差不能損壞到其他的建筑和設(shè)備。在安裝測量裝置時，所用的測量儀器應(yīng)和工作坑的坑底和坑壁分開，避免這些位置在施工中由于頂進(jìn)力的施加產(chǎn)生位移，從而和起始位置不一致，則很容易產(chǎn)生誤差。

頂管允許偏差與檢驗方法如表1所示。

表1 頂管允許偏差與檢驗方法

4.8.3 頂管糾偏應(yīng)遵循的原則

1)應(yīng)在頂進(jìn)中糾偏;

2)應(yīng)采用小角度逐漸糾偏;

3)糾正頂管掘進(jìn)機(jī)旋轉(zhuǎn)時，宜采用挖土方法進(jìn)行調(diào)整或采用改變切削刀盤的轉(zhuǎn)動方向;

4)頂管穿越道路，還必須遵循道路有關(guān)技術(shù)安全規(guī)定。

4.9 工程竣工

工程竣工后，要編寫竣工報告，完成資料的歸檔和移交，并恢復(fù)路面。

5 結(jié)語

頂管技術(shù)在市政工程中，特別是城市集中供熱的大管徑管道工程中顯得尤為重要，我們既要做到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，又要確保施工質(zhì)量，使頂管施工規(guī)范化，頂管技術(shù)更上一個新臺階。

［1］ 鄧雅婷.地下建筑與工程專業(yè)揭密及院校介紹［J］.高校招生，2010(1):67-68.

［2］ 張振宇.盾構(gòu)法施工技術(shù)在我國的應(yīng)用與發(fā)展［J］.武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2005(4):43-44.

［3］ 馬福海.發(fā)展中的中國非開挖事業(yè)［J］.非開挖技術(shù)，2006(3):56-57.