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談頂管技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用
頂管技術(shù)由于其在市政工程施工中的眾多優(yōu)點(diǎn)而逐漸被廣泛應(yīng)用,本論文在簡(jiǎn)單介紹了項(xiàng)管技術(shù)的施工特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)分析了頂管技術(shù)在市政工程建設(shè)中的應(yīng)用,并討論了頂管施工的工藝問(wèn)題,對(duì)于進(jìn)一步提高頂管施工的質(zhì)量水平具有一定借鑒意義。
摘要：頂管技術(shù)，又稱(chēng)為非開(kāi)挖管道敷設(shè)技術(shù)，指的是采用少開(kāi)挖或者不開(kāi)挖的技術(shù)對(duì)地下管線進(jìn)行鋪設(shè)、更換，施工策略安全且經(jīng)濟(jì)，是一項(xiàng)綜合了電子技術(shù)、地質(zhì)學(xué)、液壓制約、機(jī)械冶金和化學(xué)等多門(mén)學(xué)科綜合性的土建工程。
關(guān)鍵詞：頂管技術(shù);市政工程;優(yōu)點(diǎn);施工策略
1、引言
頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后而發(fā)展起來(lái)的一種地下管線管道施工策略, 由于不開(kāi)挖地面，所以能夠穿越公路、鐵道、河川、地面建筑、堤下構(gòu)筑物以及地下管線等，在給排水、燃?xì)�、電力、通信等管道施工中�?yīng)用越來(lái)越廣泛。它很適合運(yùn)用到市政工程，是一種能安全有效地進(jìn)行環(huán)境保護(hù)的施工策略，對(duì)城市環(huán)境的影響能降低到最低點(diǎn)。它不但能克服傳統(tǒng)開(kāi)挖法施工的缺點(diǎn)，而且還有很多的優(yōu)越性。頂管施工分為非開(kāi)挖頂管和開(kāi)挖頂管。
1、非開(kāi)挖頂管與開(kāi)挖頂管相比較具有以下優(yōu)點(diǎn):
1.1工程質(zhì)量好,穿越管線能夠做到完全滿足設(shè)計(jì)曲線和埋深,不受地下水位變化影響,質(zhì)量可靠。
1.2有利于保護(hù)環(huán)境,不影響路面的正常通行, 沒(méi)有粉塵污染。
1.3施工人員相對(duì)較少,采用開(kāi)挖策略進(jìn)行穿越至少需要10人至20人, 而采用管道定向鉆穿越技術(shù)只需8人, 甚至更少。
1.4施工占地相對(duì)較少,工期相對(duì)要短。
1.5應(yīng)用范圍比較廣泛,不受水流、氣候和環(huán)境的影響。陸地、海上、市區(qū)以及鐵路、河流的穿越均可采用。
1.6由于成孔孔徑僅略大于管徑,空隙率僅10%,且為泥漿充填,不會(huì)造成上部土層等結(jié)構(gòu)下沉。因此該工藝特別適合于公路、鐵路下鋪設(shè)管線。
2、頂管技術(shù)施工應(yīng)用過(guò)程
2.1 勘察和技術(shù)準(zhǔn)備
首先，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的踏勘和調(diào)查。包括以下幾個(gè)事項(xiàng)：進(jìn)行人、車(chē)流情況的現(xiàn)場(chǎng)觀察，以確定人流和車(chē)流的交通組織路線，適當(dāng)在路口設(shè)置交通導(dǎo)向牌，并在交通高峰期安排指揮人員疏導(dǎo)交通。對(duì)附近之排水系統(tǒng)進(jìn)行摸底，以設(shè)計(jì)出最優(yōu)的排泥水線路，并考慮在必要時(shí)期設(shè)置施工的臨時(shí)排水管道，避開(kāi)污水橫流。對(duì)施工區(qū)域的煤氣、供水、電力以及通訊等管道進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定位，后進(jìn)行標(biāo)示，并進(jìn)行相應(yīng)的臨時(shí)關(guān)停和搬遷。調(diào)查附近橋梁的橋臺(tái)基礎(chǔ)、樁基間距及深度，明確附近頂管技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用.建筑物的基坑所采取的結(jié)構(gòu)形式以及長(zhǎng)度是不是在頂管的頂進(jìn)軸線內(nèi)，以確定是否采取噴錨結(jié)構(gòu)施工。
其次，進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備�？梢箜敼苁┕^(qū)域的業(yè)主和設(shè)計(jì)方提供詳盡的地質(zhì)材料，對(duì)土層的力學(xué)參數(shù)、物理性質(zhì)以及分布狀況等進(jìn)行詳盡了解。地下水狀況及其變化規(guī)律應(yīng)摸清，例如地下水源和水面標(biāo)高是否受到了潮汐影響而產(chǎn)生變化。如果存在砂層，要弄清含砂量的數(shù)值、砂的細(xì)度情況、砂的級(jí)配關(guān)系。巖層要弄清是否存在裂隙發(fā)育。對(duì)于風(fēng)化巖層，要弄清是強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化還是弱風(fēng)化，以及巖層的抗壓抗剪強(qiáng)度、巖層是砂巖還是粉沙質(zhì)泥巖以及它的結(jié)構(gòu)等。一般而言，業(yè)主和設(shè)計(jì)方提供的地質(zhì)資料不詳細(xì)，甚至出現(xiàn)截然不同的情況。因此，作為施工單位，應(yīng)當(dāng)要求業(yè)主補(bǔ)鉆。在業(yè)主應(yīng)承的條件下，施工單位可在頂進(jìn)線路中進(jìn)行補(bǔ)鑒別孔，局部的理由進(jìn)行點(diǎn)補(bǔ)技術(shù)孔。
2.2 確定頂管的線路和井位
設(shè)備的條件和施工周邊的環(huán)境，決定了頂進(jìn)距離。由于工作井造價(jià)較昂貴，為節(jié)約開(kāi)支要少用工作井，盡量安排向著兩個(gè)方向頂進(jìn)。設(shè)計(jì)院現(xiàn)行設(shè)計(jì)管道時(shí)多按明挖方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查后要盡量地優(yōu)化路線的設(shè)計(jì)，避開(kāi)結(jié)構(gòu)物、樹(shù)木，以及不利于頂管的一些土層。檢查井位的設(shè)計(jì)，最好每個(gè)工作井都有，或者設(shè)計(jì)在接收井內(nèi)。在線路設(shè)計(jì)上，要充分考慮其與附近結(jié)構(gòu)物的距離，避開(kāi)沖突，以便日后的檢查井作業(yè)。檢查井的間距，可以在現(xiàn)行規(guī)范的前提下與設(shè)計(jì)單位進(jìn)行協(xié)商適當(dāng)加長(zhǎng)。遇到頂進(jìn)深度的范圍內(nèi)的土層較復(fù)雜的情況，要和設(shè)計(jì)部門(mén)進(jìn)行協(xié)商，采取降低或者抬高標(biāo)高的措施。
2.3 管材和頂力的設(shè)計(jì)
在管材設(shè)計(jì)上，由于管材的鋼筋布置、配筋量、砼的強(qiáng)度、端部細(xì)部處理和一般的承受縱向線的荷載的那些排水管道存在區(qū)別，因此一般可依據(jù)軸心所受的壓柱來(lái)設(shè)計(jì)管材。設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到頂管需糾偏處理這一情況時(shí)，應(yīng)當(dāng)要考慮管道偏心受壓以及局部的應(yīng)力集中情況，從而預(yù)留一定的安全系數(shù)。頂力的大小，與土層變化情況、所采用的設(shè)備形式、是否存在糾偏、所采用的管材形式，機(jī)頭切削的形式、后靠背剛度、注漿壓力、工作井的形式、以及頂進(jìn)的速度等等多個(gè)因素相關(guān)。而實(shí)踐證明，現(xiàn)行可考慮的是采用整體的三維模型，可以考慮使用多參數(shù)的系統(tǒng)對(duì)頂管的頂進(jìn)過(guò)程當(dāng)中各個(gè)結(jié)構(gòu)受力的情況進(jìn)行模擬。
2.4 施工過(guò)程
在施工過(guò)程中，遇到管線中存有污物與施工殘留物的情況，要及時(shí)進(jìn)行清理，避開(kāi)對(duì)閥門(mén)、儀表、設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p害。在安裝前后，要對(duì)管道進(jìn)行清掃，可焊一段清一段，以減少在系統(tǒng)封閉之后的清掃工作量。清掃后，可以整體或者分段地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行打壓，對(duì)系統(tǒng)的氣密性以及強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)。打壓過(guò)程中，需要注意季節(jié)產(chǎn)生的影響。
3、實(shí)施頂管作業(yè)
3.1頂管頂力的預(yù)算。
在實(shí)施頂管作業(yè)之前，必須要對(duì)頂管頂力做一個(gè)預(yù)算，這是整個(gè)頂管作業(yè)工作勝利進(jìn)行的一個(gè)保證。頂力是頂管工作中的重要因素，后背主頂千斤的頂力要克服各種阻力方能前進(jìn)，頂管在施工中，影響頂管頂力的的主要因素有：①地質(zhì)條件，主要包括含砂量，粘聚力，內(nèi)摩擦角，地下雜質(zhì)和地下水位;②管材自重，頂力隨著管材重量的增大而呈現(xiàn)線性上升趨勢(shì)，管材越重，頂力越大。③摩擦阻力，頂管管外的摩擦力影響因素很多，比如注漿效果直接關(guān)系到頂力的大小;注漿的頂力明顯減小，未注漿頂管管外壁的單位面積摩阻力約為20-30kN，有時(shí)會(huì)再增大2 倍;注漿后頂力可減少1/3- 1/4;④頂進(jìn)慣入阻力，頂進(jìn)開(kāi)始或者一直前進(jìn)的情況下，頂力慣入的的阻力相對(duì)要小些，但是頂進(jìn)過(guò)程中停止時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，重新啟動(dòng)頂力會(huì)增大。由于停頓時(shí)間長(zhǎng)，四周松土?xí)湓诠鼙谏媳?shí)，同時(shí)水分也會(huì)從減阻漿液里離析出來(lái)，失去減阻支承作用，頂進(jìn)阻力則增大;⑤管道上垂直、水平的側(cè)壓力。管材如果不偏離方向，頂力的阻力相對(duì)要小，而管材線路在頂進(jìn)過(guò)程中不斷出現(xiàn)偏差，校正過(guò)多，因阻力增加也會(huì)使頂力增大。這些因素往往復(fù)雜地交織在一起，在施工現(xiàn)場(chǎng)難以及時(shí)計(jì)算出來(lái)。所以迫切需要總結(jié)、歸納、綜合頂管頂力的策略。
3.2頂管出洞。
頂管出洞是頂管作業(yè)中一個(gè)很值得注意的理由，頂管出洞，即頂管機(jī)和第一節(jié)管子從工作井中破出洞口封門(mén)進(jìn)入土中。開(kāi)始正常頂管前的過(guò)程，是頂管技術(shù)中的關(guān)鍵工序，也是容易發(fā)生事故的工序。為防止管線出現(xiàn)偏斜，應(yīng)采取工具管調(diào)零，在工具管下的井壁上加設(shè)支撐，若發(fā)現(xiàn)下跌立即用主頂油缸進(jìn)行糾偏，工具管出洞前預(yù)先設(shè)定一個(gè)初始角彌補(bǔ)下跌等措施。
3.3頂管測(cè)量制約。
頂管施工發(fā)生方向偏移是時(shí)常發(fā)生的理由，因此頂管測(cè)量制約工作應(yīng)是頂管施工的重點(diǎn)。施工時(shí)應(yīng)該進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)測(cè)量，其精度要求很高，在井周?chē)荚O(shè)一個(gè)高精度的制約網(wǎng)，用以測(cè)放、檢查和修正工作井井區(qū)和井下的測(cè)量點(diǎn)，如軸線點(diǎn)、井下的測(cè)量起始點(diǎn)和后視點(diǎn)等。同時(shí)還要測(cè)量提供的機(jī)頭折角、傾斜儀基數(shù)和走動(dòng)趨勢(shì)、前后尺讀數(shù)比較、機(jī)尾處地面沉降量等等。0.50 以上的大動(dòng)作糾偏須盡量避開(kāi)，也應(yīng)爭(zhēng)取在非重要地段進(jìn)行并注意觀測(cè)。當(dāng)然在實(shí)施作業(yè)時(shí)能夠使用自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)是最好的。自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)是由頂管工作井井下一臺(tái)固定于儀器墩上的激光導(dǎo)航儀及工具管前倉(cāng)的指示板組成。而激光導(dǎo)航儀與安裝于制約室內(nèi)的計(jì)算機(jī)通過(guò)專(zhuān)用雙向通訊電纜連接。利用工具頭前方糾偏千斤頂頂進(jìn)行程的制約，來(lái)實(shí)現(xiàn)頂進(jìn)方向制約。所以說(shuō)，通過(guò)各種手段加強(qiáng)頂管測(cè)量制約工作有利于市政工程的發(fā)展。
4、結(jié)語(yǔ)
時(shí)代要前進(jìn)，城市要發(fā)展。市政設(shè)施配套完善，地下各種管道建設(shè)將會(huì)大量增加，頂管設(shè)計(jì)和施工也會(huì)增加。管徑加大，長(zhǎng)度加長(zhǎng)，有直有曲，種類(lèi)繁多，這將是今后大城市頂管施工的發(fā)展趨勢(shì)。因此，我們要重視這個(gè)良機(jī)，進(jìn)一步地完善和提高我們的頂管設(shè)計(jì)和施工技術(shù)，使之綜合施工技術(shù)達(dá)到國(guó)際水平。
參考文獻(xiàn)
1 蔡曉東;張寶銘;頂管工藝在市政給水管道施工中的應(yīng)用[J];建設(shè)科技;2012年14期
2 高峻嶺;頂管技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用及施工要點(diǎn)分析[J];甘肅科技;2009年11期
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