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普通顶管施工技术在一般工程中的应用

        摘要: 结合工程实例,对照施工规范,对普通顶管施工的各个关键过程分别加以分析和总结,提出了部分改进建议。 

  关键词: 普通顶管;出土;纠偏;技术;应用 

  0 引言 

  目前我国顶管施工技术已较先进和成熟,普通顶管技术适应性强、成本低。下面将结合工程实例,以总结的形式对普通顶管施工的各个阶段分别加以论述,以便更好地将该技术推广到一般工程应用中。 

  1 工程概况 

  我公司所承包的是禹州市城市污水治理工程中的一部分,即桩号为1+220—2+210段,全长1037米,(其中?准1200mm的顶管512米,?准1000mm的顶管525m)。工程中最大管道埋深为6.43米,最大的顶进长度是75米,全程共筑18座,其中沉沙井4座,跌水井一座。 

  2 工程实施 

  2.1 顶管工艺 本工程采用的是开放式的顶管施工法,主要程序如下:首先就是在顶进管两端分别建立一个顶进工作坑和接收坑,然后准备安装设施,分别通过起吊装置把安装设备吊入导轨上,确认位置调整准确后,由工人进入工作面开始运作。这些程序完成后反复进行循环,因此被顶进管道方可缓缓前进。循环过程如下图: 

  2.2 工作坑布置 工作坑就是顶管施工现场临时性的设施,因为工作坑是一个竖井,所以在顶进过程中,需要把顶管的管节吊入工作坑内进行安装,而在管内的土方将被陆续运走。 

  本工程的特点就是检查井的位置,而且为了能够提高工作坑的利用率,就需要在每个空中采用调头双向顶进方式。因此在井里设立9个顶进工作坑分别在w26、w28、w30、w32、w34、w35、w37、w39、w4l处共设立,其余井位均作为接收坑,共9个,如下图。 

  通过计算,工作坑平面尺寸为7.0×4.0m。 

  2.3 起吊装置 起吊设备选取的是能吊起2.5T重管节的CDl—3—9型电动葫芦,既能满足出土时起吊频繁的要求,也比吊车实用率高。电动葫芦运行轨道与顶管轴线在同一垂面上。 

  2.4 后背墙 后背墙采用装配式简易型,而为了保证后背的承受力和稳定性,我们选择由20mm厚,长*宽=1.8*1.8m的钢板作后垫、再堆叠一排15×15cm的方木组成一个3×2m的简易后背墙。一般来说,后背墙面与顶管轴线垂直。 

  2.5 顶进设备和传力机具 管道最终顶入是靠QY-200型活塞式双作用液压千斤顶来完成的,由顺铁和环铁组成的顶铁为主要的传力工具。而千斤顶的主要功能就是保证在液压作用下顶力能够自动伸、缩。保证因为受压后变形的空隙因为顶力的作用被压缩,各部件能够接触紧密,复原空隙。在选择千斤顶的时候尽量选择行程大一些的。 

  2.6 导轨 导轨的作用就是控制管道的高程、轴向和坡度,为工作坑中的安装提供参照体系。在本工程安装中,我们采用的是滑动式导轨。在安装时,我们可以通过计算来确定轨道面的高程等。 

  2.7 内胀圈及管口垫圈 顶管管材为平口钢筋混凝土管时,我们采用的是内胀圈。而内胀圈主要作用就是将两节相邻的管子连接起来,使接口处于韧性连接,这样能够避免内胀圈因为受力产生错口,能够保证顶进过程中管节高程和方向的准确性。为了防止内胀圈移动,本工程所使用的都是由8mm厚的钢板卷焊成的,由两个半圆组成,内胀圈直径比砼管内径小30mm,宽度为200mm的内胀圈,这样在进行接口的时候,把内胀圈用两个半圆固定住即可。为保证两管节连接不漏水,规范规定在两管节间应留有10—15mm宽、40mm深的缝隙,以便后期接口填封。 

  2.8 工具管 在普通顶管法施工中,工具管的作用主要有两个,一是减少切土的阻力;二是防止管檐下土方坍塌。 

  2.9 掘进与出土 根据施工设计的有关资料介绍,当管径小于1500mm时,管内出土利用的是弧形斗车装载,卷扬机水平牵引完成,但是在实际应用中这种工艺有以下问题:a.弧形斗车使用不当,滚轮易受到侧向压力,至使转动显得笨拙;b.弧形斗车的轮轴是按管内行走设计的,在地面运输时因侧向张力很大(如图3),滚轮极易变形损坏,造成转动不灵活,使用不方便;c.用卷扬机牵引的时候,斗车不易控制,操作不当就会翻车,尤其是轮子被卡后,容易发生安全质量事故。 

  2.10 测量 为了控制好管道的顶进方向,就需要保证管道的设计坡度和高程,以此来对管道的走向进行观测。 

  测量过程中还要强调“对首节管中与管中心线平行的管道前后两点的观测,来分析掌握管道的走向,从而制定出纠偏措施”这句。 

  2.11 纠偏 管道在顶进的过程中,由于阻力分布不均,极易造成工具管前进的方向发生偏移或旋转。这就需要我们及时对管道的施工进行纠正,避免施工偏差超过允许值。因此,在顶管过程中要做到“勤顶、勤挖、勤测、勤纠”。 

  3 经济效益分析 

  本工程虽然采用普通顶管施工技术,但按常规施工要求,也需配置如油缸、工具管、卷扬机及全站测距仪等基本设备,这些设备的购置至少需100余万元。经过一番论证、分析后,对施工方案进行了优化,最终只购置了两台千斤顶、一套经纬仪和两套水准仪,其它机具全部采用自制加工,经一番调试改进,其性能均接近或超过同类成套设备,而全部投资仅15万元。在土方的挖运方面,由于改用双轮斗车运土,共节约电费和人工费12万元。通过改变测量方案,实行先挖后顶的施工工艺,采用双轮斗车运土等,提高了工效,使整个工程工期提前了26天,节约人工工资14万元。利用刨花板垫圈替代油麻垫圈,共节约材料费3万元。由此可见,该技术的应用可获得良好的经济效益,另外,该技术与开槽施工相比具有占地少、投资小、地面干扰少、施工管理方便等诸多优点,值得大力推广使用。 

  参考文献: 

  [1]柳金海.不良条件管道工程设计与施工手册[M].北京:中国物价出版社,1992. 

  [2]孙连溪等.实用给水排水工程施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1998. 

  [3]左时均.顶管施工技术的应用[J].青海交通科技,2009(02). 

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