論述頂管施工技術(shù)在復(fù)雜城市環(huán)境條件下電力工程施工中的應(yīng)用

涂家駒

四川省明遠(yuǎn)電力集團(tuán)有限公司 四川成都 610000

1 頂管施工技術(shù)的重要性

1.1 節(jié)約施工成本、減少能源消耗

在城市經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，建筑行業(yè)的發(fā)展也呈現(xiàn)出欣欣向榮的局面，地面構(gòu)筑物的數(shù)量越來越多，地下管道與管線層層分布、交錯(cuò)敷設(shè)。在開展市政工程施工時(shí)，通常需要全面勘察地面與地下的管道、管線布置情況，如果某區(qū)域的管道管線分布繁多而復(fù)雜，還需要采用開槽工藝處理，明顯增加了施工成本，還可能對(duì)地面構(gòu)筑物造成破壞。開槽過程中會(huì)產(chǎn)生大量土方，嚴(yán)重影響施工周圍環(huán)境。

1.2 滿足車輛出行的需求

復(fù)雜城市環(huán)境下，交通狀況往往比較擁擠，城市道路錯(cuò)綜復(fù)雜，尤其是高峰期的交通系統(tǒng)，十分繁忙和脆弱。在此情況下如果為了埋管埋線而大規(guī)模的開挖，無(wú)疑會(huì)造成交通堵塞甚至阻斷，加重城市交通系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，給人們的出行造成極大不便。而頂管施工技術(shù)則能很好的彌補(bǔ)這一弊端，在無(wú)需大肆開挖的情況下就能修復(fù)、敷設(shè)地下管道管線，不會(huì)給路面交通系統(tǒng)產(chǎn)生影響，而且還能避免給城市環(huán)境帶來污染。

2 頂管施工的技術(shù)原理

首先在管道一段挖一個(gè)工作井，施工人員進(jìn)入工作井，根據(jù)設(shè)計(jì)方案，結(jié)合混凝土管的外徑尺寸在管道敷設(shè)的位置橫向挖洞。挖掘過程中，使用千斤頂?shù)葘I(yè)設(shè)備把管節(jié)一段段的頂?shù)酵炼磧?nèi)，不斷重復(fù)，直至第一個(gè)管節(jié)能夠完全頂住接收井。

3 電力工程施工中頂管施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 工程概況

某小學(xué)供電系統(tǒng)的施工，需要在兩條道路的交叉處接出1根電壓為10kV的供電線纜，設(shè)計(jì)管徑是DN600mm、頂管機(jī)的直徑是DN1100mm、總頂管的長(zhǎng)度是87m。出口工作坑附近有一棟高度30m以下的居民樓。頂進(jìn)施工開始的位置，周邊道路車流量較大，尤其是高峰段，來校接送孩子的車輛很多，施工場(chǎng)地嚴(yán)重受限。通過地質(zhì)測(cè)繪與鉆探取芯調(diào)查，工程場(chǎng)地的地質(zhì)情況如下：①第四系人工填土：主要成分是泥、粉質(zhì)黏土、砂石塊、砂；還有一小部分的建筑垃圾，屬于結(jié)構(gòu)較為松散的近5a內(nèi)的回填土，填土層厚度2.4-3.0m。②粉質(zhì)黏土：具有可塑性、淺黃色、韌性和干強(qiáng)度適中，不存在搖震反應(yīng)，切面較為光澤。粉質(zhì)黏土的層厚為2.5-9.0m。修正后的標(biāo)貫擊數(shù)N為13.5-15.7擊，平均14.7擊。

3.2 施工參數(shù)設(shè)計(jì)

（1）頂管深度。相關(guān)規(guī)范中明確指出：供電管線和各個(gè)管線交叉時(shí)，供水、排水、熱力、燃?xì)狻⑼ㄐ畔到y(tǒng)的最小垂直凈距均為0.5m。但實(shí)際情況是，各管線中，雨水管道的埋置最深，達(dá)到了2.49m。因此設(shè)計(jì)供電管道的埋深必須在2.99m以上。根據(jù)規(guī)范要求，設(shè)計(jì)擬敷設(shè)DN600mm的供電管道埋深是3.4m，在此情況下，管道會(huì)處于粉質(zhì)黏土層中。

（2）確定頂管的頂力：

γ：管道所處土層的重度，單位KN/m3’

D1：管道外徑，單位m；

H：管道頂部以上覆蓋土層厚度，單位m；

φ：管道所處土層的內(nèi)摩擦角，單位°；

ω：管道單位長(zhǎng)度的自重，單位kN/m；

L：管道的計(jì)算頂進(jìn)長(zhǎng)度，單位m；

f：頂進(jìn)過程中，管道表面和周圍土層的摩擦系數(shù)，取0.5；

Ps：頂進(jìn)過程中，頂管掘進(jìn)機(jī)的迎面阻力，單位kN；

Ds：掘進(jìn)機(jī)的外徑，單位m；

N：土的標(biāo)準(zhǔn)貫入指數(shù)，單位擊。

（3）注漿參數(shù)。頂管施工的全過程都應(yīng)該貫穿注漿操作，在頂進(jìn)的同時(shí)注漿，能夠保證泥漿套的連續(xù)和飽滿，有效減阻。注漿量按公式（3）計(jì)算：

Q：頂進(jìn)一節(jié)混凝土套管的注漿量，單位m3；

D：管道外徑，單位m；

Dg：頂管機(jī)外徑，單位m；

L：每節(jié)套管的長(zhǎng)度，取3m。

計(jì)算結(jié)果為：每節(jié)套管理論上需要0.104m3的注漿量。但還要考慮泥漿損失的部分，因此實(shí)際的注漿量應(yīng)在此基礎(chǔ)上增加50%。

注漿壓力根據(jù)公式（4）計(jì)算：

PA：泥漿套頂部的水壓力與主動(dòng)土壓力，單位kPa；

p：注漿壓力，單位kPa；

γw：水的重度，單位kN/m3；

H：管道頂部以上的覆蓋土層厚度，單位m；

φ：管道所在土層的內(nèi)摩擦角，單位°；

H1：土面或者卸力拱以上的水柱高度，單位m；

c：土的內(nèi)聚力，單位kPa。

計(jì)算結(jié)果為：注漿壓力取值：105.793kPa≤p≤136.427kPa，最終取值136kPa。

總之，頂管施工技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)在于，可以在不開挖地面的情況下敷設(shè)地下管道管線，避免了對(duì)路面交通、環(huán)境造成的影響，節(jié)約了大量施工成本，而且技術(shù)完善、可靠、完全，便于后續(xù)養(yǎng)護(hù)與維修，非常適用于復(fù)雜城市環(huán)境下的電力工程施工。