市政給排水工程中的頂管施工技術(shù)

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摘要：市政給排水施工密切影響著居民的生活，因此必須要重視它的發(fā)展。其中頂管技術(shù)在施工中發(fā)揮著重要作用，可以幫助施工順利進(jìn)行，提高施工工作效率。

關(guān)鍵詞：頂管技術(shù)；市政給排水；施工；

前言

頂管施工技術(shù)無(wú)需開挖路面、交通不被斷行、管道埋深范圍大、對(duì)周邊環(huán)境影響小等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在一定程度上解決了管道埋設(shè)施工中對(duì)道路交通的堵塞和城市建筑物的破壞等難題，在穩(wěn)定土層和環(huán)境保護(hù)方面凸顯優(yōu)勢(shì)。對(duì)交通繁忙、人口密集、地面建筑物眾多、地下管線復(fù)雜的城市創(chuàng)造一個(gè)潔凈、舒適的環(huán)境是非常重要的，市政工程建設(shè)中有著非常廣泛的應(yīng)用前景。

1 頂管技術(shù)

一般情況下，頂管施工管道埋深平均深度在9米左右，主要利用主頂千斤頂及管道中繼間千斤頂?shù)耐屏Γ瑢⒐艿缽墓ぷ骺觾?nèi)穿過涂層一直推到接收坑，同時(shí)，將緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后的管道埋設(shè)在兩坑之間。分為人工頂管、機(jī)械頂管、水射流頂管、擠壓頂管等四大類，工作中根據(jù)管徑、土層狀況、管線長(zhǎng)度、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性來選定。

頂管施工一般分為以下幾個(gè)方面：

（1）人工機(jī)械頂管 — 開放式頂進(jìn)。成本低，對(duì)土質(zhì)要求相對(duì)高。

（2）泥水平衡頂管 — 成本高。速度快，對(duì)土質(zhì)要求不高。

（3）土壓平衡頂管 — 先進(jìn)、方便高效，管理要求高，施工作業(yè)嚴(yán)格。

（4）氣壓平衡頂管 — 用壓縮氣體來保持挖掘面的穩(wěn)定。

以上頂管施工方法，常用的是人工機(jī)械和泥水平衡頂管；而土壓平衡頂管施工工法越來越受到業(yè)內(nèi)人士和技術(shù)人員的歡迎。

2 頂管管道整體受力情況

在市政給排水管道施工中，要考慮管道的土壓力情況，要根據(jù)具體的情況分析管道施工方案，保證各方面的施工要求。土壓力受到很多因素的影響，例如管道的材質(zhì)、工作環(huán)境、施工操作等。下面介紹三個(gè)不同國(guó)家規(guī)范的土壓力的具體情況。（如圖1所示）

圖1

3 頂管技術(shù)的施工工藝

（1）頂管施工順序?yàn)椋汗ぷ骶┕ぜ绊殴軠?zhǔn)備→頂進(jìn)設(shè)備安裝→吊裝砼管到軌道上→安裝接口、管線→安放頂鐵→注漿→開啟油泵頂進(jìn)→處泥→管道貫通→砌檢查井→回填密實(shí)→閉水試驗(yàn)。

（2）頂管施工工藝流程圖：

（3）管道頂進(jìn)應(yīng)連續(xù)作業(yè)。管道頂進(jìn)過程中，遇下列情況時(shí)，應(yīng)暫停頂進(jìn)，并應(yīng)及時(shí)處理，以保證頂管施工質(zhì)量：

a、工具管前方遇到障礙；

b、后背墻變形嚴(yán)重；

c、頂鐵發(fā)生扭曲現(xiàn)象；

e、管位偏差過大且校正無(wú)效；

f、頂力超過管端的允許頂力；

g、油泵、油路發(fā)生異常現(xiàn)象；

h、接縫中漏泥漿。

4 頂管工作井設(shè)計(jì)及設(shè)備安裝

4.1確定工作井尺寸

工作井應(yīng)有足夠的空間和工作面，保證下管、安裝頂進(jìn)設(shè)備和操作間距，井底長(zhǎng)、寬尺寸可按如下公式計(jì)算：

井底長(zhǎng)度：L=L1+L2+L3+L4+L5。

式中：

L—工作井底長(zhǎng)，m；

L1—管子頂進(jìn)管尾端留置長(zhǎng)度，混凝土管一般留0·3m；

L2—每節(jié)管長(zhǎng)度，m；

L3—出土工作間隙，一般為1·0 m～1·5 m；

L4——千斤頂長(zhǎng)度，m；

L5—靠背厚度，m。

坑底寬度：W=D+（2·4～3·2），

式中：

W—工作坑底寬度，m，

D—頂進(jìn)管子外徑，m。

4.2工作井設(shè)備安裝

工作井設(shè)備安裝包括：導(dǎo)軌的安裝、后座墊鐵的安裝、油缸支架及油缸的安裝、穿墻止水設(shè)備的安裝、激光導(dǎo)航系統(tǒng)安裝和泥漿循環(huán)系統(tǒng)安裝。地面設(shè)備安裝工作井地面設(shè)備安裝包括：監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝、主控制室及主頂裝置安裝、泥漿棚搭設(shè)及泥漿系統(tǒng)設(shè)備安裝。安裝千斤頂時(shí)，應(yīng)保證千斤頂?shù)捻斄ξ恢煤晚斶M(jìn)抗力位置在同一軸線上，并確保四個(gè)千斤頂用力均衡，避免產(chǎn)生頂進(jìn)力偶。同時(shí)工作井的起重采用龍門吊。

4.3頂管設(shè)計(jì)

頂力是頂管工作中的重要因素，在實(shí)施頂管作業(yè)之前，必須要對(duì)選擇的頂管頂力做一個(gè)預(yù)算。后背主頂千斤的頂力要克服各種阻力方能前進(jìn)，預(yù)先需要計(jì)算的頂力主要包括工具管迎面阻力和管道摩阻力兩部分組成。

4.3.1頂管選擇頂進(jìn)管一般選用鋼筋砼管，如沒有腐蝕要求可選用鋼管。頂進(jìn)管的直徑選擇是首先根據(jù)工程需要、工程性質(zhì)確定內(nèi)徑，根據(jù)頂進(jìn)管所受荷載確定砼管的壁厚及配筋，進(jìn)而確定外徑。頂進(jìn)管的長(zhǎng)度對(duì)頂管過程的經(jīng)濟(jì)性和可控性有很大的影響。在直線推頂?shù)那闆r下使用長(zhǎng)管可以減少裝管的次數(shù)，達(dá)到良好的效果，但隨著管長(zhǎng)度的增長(zhǎng)，容易偏離原定頂進(jìn)的路線，比使用短管恢復(fù)正確路線更加困難。同時(shí)建造頂壓坑時(shí)頂壓坑的長(zhǎng)度也要增大，挖坑、支護(hù)、回填、修復(fù)的費(fèi)用將相應(yīng)地增加。反之，短管比較容易向周圍土層中擠入，致使整個(gè)管列呈蛇形彎曲，這便降低了管路頂進(jìn)的可控性，因此很短的管利用直線上推頂也較困難。一般情況下，管長(zhǎng)度須相對(duì)于管徑來衡量，當(dāng)L/D外≤1.10時(shí)，為短管；當(dāng)L/D外=1.15時(shí)，為標(biāo)準(zhǔn)管；當(dāng)L/D外≥2.10時(shí)為長(zhǎng)管。

4.3.2頂管迎面阻力計(jì)算

對(duì)于采用土壓平衡和泥水平衡的頂管，通常迎面土壓力都控制在主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力之間，一般泥水平衡泥倉(cāng)壓力和土壓平衡掘進(jìn)機(jī)土壓力應(yīng)為前靜止土壓力的1.0一1，1倍。因此迎面阻力的預(yù)算可以近似采用管中心所受的靜止土壓力，即：

PF=r（H+Dl/2）K0лDl2/4

式中：

K0—靜止土壓力系數(shù)，與土性質(zhì)有關(guān)，粘性土中，K0的取值范圍為0.33～O.7；也可按K0=1-sinφ計(jì)算。

r—土體重度，kN/m3；

D1—工具管的半徑，m；

H—頂管覆土厚度，m。

C、管外壁摩阻力計(jì)算

管外壁摩阻力的預(yù)算可以根據(jù)GB50268-97《給排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》中第6.4.8條規(guī)定，頂管的管外壁摩阻力可按下式計(jì)算：

F=frD1[2H+（2H+D1）tan2（450-φ/2）+w/rD1]L

式中：

F—計(jì)算的管外壁摩阻力，kN；

r—管道處土層的重度，kN/m3；

D1—管道外徑，m；

H—頂管覆土厚度，m；

φ—管道處土層內(nèi)摩擦角，（0）；

w—管道單位長(zhǎng)度的自重，kN/m

L—管道的計(jì)算頂進(jìn)長(zhǎng)度，m；

f—頂進(jìn)時(shí)，管道表面與其周圍土層之間的摩擦系數(shù)。

5 頂管施工注意事項(xiàng)

（1）在對(duì)地基澆筑的過程中不可以出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的停澆情況，需要采取連續(xù)性的澆筑，這樣才可以保證施工質(zhì)量不會(huì)存在問題，還有澆筑速度不可以過快，要采用合適的速度。

（2）挖土的時(shí)候需要查看地形和地質(zhì)情況，挖開土層的時(shí)候要立即進(jìn)行頂管，后面的工作也要隨即完成，還要嚴(yán)格控制注漿情況，壓力不合適或者注漿量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)影響頂管工作。

（3）要嚴(yán)格控頂管施工速度，特別是頂進(jìn)的速度，加強(qiáng)對(duì)施工的控制和管理。

（4）完成頂進(jìn)時(shí)，需要注意是否有土層水土流失情況。

6 結(jié)語(yǔ)

由于頂管技術(shù)占有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，它被廣泛應(yīng)用在建筑施工中。頂管技術(shù)應(yīng)用在市政給排水施工中，可以減少施工對(duì)周圍環(huán)境的影響，也可以有效控制施工成本。以后這項(xiàng)技術(shù)會(huì)發(fā)揮更大的作用，給人們的生活帶來更大的便利。

參考文獻(xiàn)：

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