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市政管网建设中顶管工艺技术的应用研究

       【摘要】随着城市的高速发展,市政建设的发展也十分突出,顶管技术的运用也越来越广泛。本文首先对某工程概况进行了介绍,然后从施工的基本原理及工艺流程、施工技术等方面对市政管网建设中的顶管工艺进行详细的介绍和阐述。 

  【关键词】建设;市政;顶管;千斤顶   

  随着城市的高速发展,对市政施工的要求也越来越高,顶管施工技术便是在这个背景下不断发展起来的。顶管施工技术在一定意义上避免了市政施工中建设中频繁的开挖,还给城市原本的正常生活秩序。顶管施工技术的具体工作原理是:通过工作井与接收井的开挖,然后通过工作井的预留口借助顶推机械将管道推进地下土层,并到达接收井的预留口的施工过程。当前顶管法施工作业大多依靠的是信息化及自动化,因此当前的市政施工具有高效、安全等特点,其发展空间和应用前景比较广阔。 

  一、某工程概况介绍 

  A市的市政排污管道工程离本市的繁华地带比较近,由于此段交通繁忙、地下的管线密集,如果进行渠箱明挖的施工方式,不仅难度大,而且给社会带来的负面影响较大。因此选用人工掘进顶管的方案。对于管材,其为II级预应力钢筋混凝土管,它的管径为D1550,它的管顶埋深达到4m;跨路净长达到40m,对于土层性质,其为砂砾层,地下水位达到—2.5m。 

  二、市政管网建设中的顶管工艺技术 

  (一)施工的基本原理及工艺流程 

  1、施工的基本原理 

  顶管施工的原理是借助主顶油缸以及其中的继间顶进力,然后通过一定的顶推力将顶管从穿过工作坑内的土层,一直顶进接收坑后再吊起。值得注意的是,还要同时把紧跟工具管或掘进机后的管道埋铺在两个工作坑之间[1]。 

  2、工艺流程 

  施工准备→测量放线→工作坑构筑→工作坑设备安装→管道出洞准备→挖土掘进→压力推进→接口安装→进洞→砌筑检查井→竣工验收。 

  (二)施工技术 

  1、工作坑的施工工艺 

  顶管施工的工作坑在开挖前需要考虑很多因素,诸如对井的设计位置进行检车,材料及设备的运输,排水和渣土的运送等方面都是影响开挖的因素。而工作坑的开挖断面则是要依据施工现场的具体实际环境和管道尺寸、出土方式、顶管机具大小、土质和水位等因素来确。必须保证工作面与工作坑的大小相一致[2]。在土质比较差的情况下,一般采用将搅拌桩当做维护结构的方式进行施工,同时这也可以起到止水帷幕的作用,工作坑采用的是挖空成井的方式,并进行垫层,对集水井和内衬墙等进行施工作业。 

  2、测量标志的设置 

  用经纬仪将地面管道的中心线引入到工作坑的两侧坑壁或支撑上,以此为顶管在测量时的基线,并设置可靠的高程点,并将地面的临时水准点引入到工作坑的底部,此外,还要设置两个高程点,选择不易发生碰撞或者不影响测量视线的地方作为设置位置,在设置工作坑的中心桩及其水准点的时候还要保持其和管道的中心桩紧靠,并考虑基础变形带来的影响。 

  3、顶管设备与安装要求 

  在顶进时用到的主要设备有控制箱、液压千斤顶和千斤顶等,一般情况下都用电动控制,由电泵作为驱动力。另外还配有顶铁,在顶管的过程中对顶力进行传递,对千斤顶的行程起到一定的延长作用。在工作坑的顶面上搭设工作台,主梁要采用型钢,并在其上面铺设15cm×15cm的方木,以此为承重平台,中间还要预留下管和出土的平台,并在平台口上设置活动的盖板,可以把合为一体的起重架与防雨棚作为工作棚。 

  4、顶进施工 

  下管前要对管子进行详细的检查,诸如对外观的检查,确定从外表看来无破损、无纵向裂缝,另外端嘶要平直,管壁表面无坑陷或鼓包,管壁应保持光沽,各方面都检查都合格的管子才可以使用,在下管前还要对起重设备进行检查,待检查合格后方可下管,在下管的时候工作坑内要严禁站人,如果和导轨间的距离小于10cm的时候,此时操作人员才可上前工作[3]。在测量第一节管子合格后才可以进行顶进,第一节管此时作为的是工具管,顶进的方向以及准确的高程等都是确保整段顶管质量的关键。 

  5、测量、校正(纠偏) 

  (1)顶管时的测量是非常重要的,要做到随顶随测随校正。运用激光经纬仪和及水准仪配合来进行测量。在下管前以及下管顶进的过程中都需要进行测量,并随时观测管是否发生了偏移。在对第一节管进行顶进时,以及在对偏差进行校正的过程中,要把测量间隔控制在300mm内,只有这样才能确保管道入土的正确位置;当管道进入土体后正常顶进时,测量间隔要控制在1000mm内。 

  (2)对顶管误差的纠偏校正要逐步缓缓的进行,通常使用的方法有:超挖纠偏方法,具体为当偏差在l0~20mm范围内时,可以利用此方法将进行纠偏,即为在管子偏向的反侧进行适当的超挖,而不是在偏向侧进行超挖甚至留坎,形成阻力,使在顶进过程中,管子收到较小阻力的一侧进行超挖,最终逐渐回到设计位置;顶木校正法:当偏差较大的时候如果在采用挖土校正的方法便会无效,此时可以借助圆或方木,将其一端顶在管子偏向的一侧的内管壁上,另外的一端支撑于垫有木板的管前土层之上,进行千斤顶的启动,利用顶木所产生的分力,对管子进行校正;千斤顶纠偏法:与顶木纠偏法的基本方法相同,只是用小千斤在在顶木上慢慢的强行对管的移位进行校正。 

  (3)对产生偏差的原因进行分析,通过对工具管和千斤顶伸缩量的调整来纠正偏斜,对两段式工具管中的纠偏千斤顶进行运用,致使偏斜一侧的千斤顶出于缸口,此时能针对管道偏差实施校正,致使偏差值不断变小,让管子返回到设计轴线的地方,进行施工的时候,不可忽视各个步骤,进而确保工程施工质量。 

  6、接口 

  在顶进钢筋混凝土管的时候,要在嘣管的连接处加放衬垫,衬垫一般为3~4层油毡或者麻辫,在完全顶进后,将起到临时连接作用的内胀圈拆除,进行内接1:3,并更换为打油麻石棉水泥或者用打油麻填塞膨胀形成的水泥砂浆,在进行填缝之前要对接缝进行清理,填打油麻,然后还要用清水不断地对缝隙进行润湿,最后进行打石棉水泥或者塞捣膨胀水泥砂浆的填充,填完后要及时的进行养护[4]。 

  三、总结 

  随着城市的高速发展,顶管施工技术变得越来越受欢迎,其应用的领域也越来越多,顶管施工方法一般不受地域及地理环境的限制,是一种比较简单的施工工艺,比较适合在城市排水管网等施工中加以应用推广。 

  参考文献 

  [1]何耀涛.市政工程中顶管施工技术要点[J].中国市政工程,2008. 

  [2]王成刚,张永山.浅析顶管法施工在工程中的应用[J].经济技术协作信息,2008(5):52-53. 

  [3]纬选江.大型地下顶于施工技术原理及应用[M].中国建筑工业出版社,2008. 

  [4]沈国来,黄爱明.浅谈顶管施工技术在市政管网工程中的应用[J].城市建设,2011(14). 

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