摘要当前,从减少道路交通影响,改善市容、市貌的角度出发,各城市都在积极推行顶管技术。介绍顶管施工的适用范围及其优越性,对其施工质量控制要点进行分析与探讨,并提出顶管施工中值得注意的问题。
关键词顶管;管道;施工;质量;控制
随着城市建设不断发展,采用非开挖铺设管道技术显得越来越重要。顶管施工技术就是在不开挖地表的情况下,利用液压顶进工作站从顶进工作坑将待铺设的管道顶入,然后在顶管机之后直接铺设管道的非开挖地下管道的施工技术。随着城市建设规模、建筑密度不断加大,在繁华大都市的市政建设项目中,顶管技术以其独有的优势,将会被更为广泛的应用。
1顶管施工的适用范围及其优越性
当地面建筑物较多,无法采用开槽工艺直接进行地下管线施工,或开槽施工支护费用过大,易造成建筑物的破坏,以及碴土堆放及外运造成市区污染,给市民工作和生活带来不便时,宜采用顶管施工工艺,进行地下管网的施工。同时,随着工业的发展,城市人口急剧增加,工业和生活污水的直接排放已造成江、河水源严重污染,仅靠自然净化远远不能满足污水净化要求,这种状况已严重影响工、农业生产及人们身体健康。为此许多城市已建立污水处理系统,进行了雨污分流。而这些独立的污水管网系统,就大量应用了顶管施工工艺。实践证明,顶管施工在雨、污合流管道建设中发挥了独特的优越性,其表现在:
1)避免地上建筑物拆迁或重复建设、沿线地下管线搬迁或保护措施。因此大大地减少前期工作量,节省投资。 2)开挖部分仅是工作坑,土方开挖量少,占用场地小,且安全、对交通影响少。3)机械化程度高,施工作业人员少,工作效率高,施工进度快。4)施工过程中,地面沉降量得到了有效的控制,因此保护了周围环境和建筑物。5)在管道顶进过程中,只挖去管道断面的土方,比开槽明挖施工挖土量少。6)建设公害少,文明施工程度比开槽施工高。
2顶管施工质量控制要点
2.1工作井施工质量控制要点
工作井深度一般都在5m以上,是施工人员工作场地,由于每个工作井一般要连续工作一个月左右,所以工作井的施工质量对施工人员安全、工作环境及施工进度都有着密切的关系。工作井的砌体圆曲度要均匀一致,才能保证在外侧土压力的作用下,井壁砖砌体均处于环向受压状态,从而充分利用砌体材料的抗压强度。
沉井形成后,在沉井内进行顶管操作,沉井法比较适用于长输管道顶管工作坑。沉井在顶管施工中具有独特的优点:隔水性能好、占地面积小、能够防止作业坑内渗水、给顶管施工提供了有力的后背支撑力,同时也给顶管及焊接施工提供了安全可靠的施工作业空间。由于不需要支护结构,与大开挖相比,具有挖土量少,对邻近建筑物影响较小等特点,因此,在埋深时通常采用沉井法施工。
2.2后背墙施工质量控制要点
后背墙枕木与土壁直接接触,接触面要保证平整、严密,才能使管道在顶进过程中后背墙外侧土体受力时压缩变形均匀,同时要防止土体不平顶进时局部土体受力而破坏,具体控制指标应根据施工验收规范逐项检查。
当后背墙外侧土体含水率较大时,在顶进受力时土体压缩,撤力时土体回弹,这种反复循环作用容易造成土体液化,使后背墙土体失去承载力,从而导致顶管无法顶进。可根据土质类型分别采用轻型井点管、或电渗井点降水。当后背墙外侧土体出现局部塌方时,应先清理土方,再用袋装碎石堆填空隙密实,顶进时通过袋装碎石传力至土壁,使外侧土壁都能均匀受力。
2.3管道轴线、标高控制方法及纠偏措施
1)管道轴线和标高是顶管工程最主要的两项技术指标,它控制的准确程度直接关系到管道能否满足使用要求。管道顶进前,先根据设计图纸及交桩记录,将水准点引测到工作坑下部井壁,并予以标识,同时将管道轴线方向点引测到工作井下部前后井壁上,并作标识,且依据基准点进行复核,以此作为顶管方向及标高控制基准点。在导轨安装时,要保证导轨坡降标高符合设计要求,从而更容易的控制顶进管道的标高和轴线。测量仪器尽可能选用水准仪和激光经纬仪,既便于准确读数,又提高测量效率。利用井壁基准点进行标高、轴线的控制,做到每顶进一次,测量一次标高、轴线。2)当管道顶进中出现偏差时可采取如下纠偏方法。挖土纠偏:一侧适当超挖,而在对方一侧不超挖或适量少挖,让首节管子的调向逐渐回到设计位置。此法主要用于轴线偏差在10―30mm。顶木纠偏:用圆木或方木1根,一端支在垫有木板的管前土体上,另一端顶在管子偏向设计一侧内管壁上,支架稳固后,开动千斤顶,利用顶进时顶木斜支管子所产生的分力,使管子方向得以校正。此法主要用于轴线偏差大于30mm情况。千斤顶纠偏:配合挖土纠偏法,在超挖的一侧管端壁支上1个5―10t的小千斤顶,千斤顶底座上接一短顶木,利用小千斤顶的顶力使首节管子的调向,使其在顶进中逐渐回到设计位置。纠偏时,采取逐步顶进逐步纠偏的原则,限制每一次纠偏量,禁止一次纠偏量过大,防止产生反向偏差。
2.4管道注浆减摩
采用向管道外壁压入一定量的减阻泥浆,在管道外围形成一个泥浆套,减小管节外壁和土层之间的摩擦阻力,从而减小顶进时的顶力。泥浆套形成的好坏,直接影响到减阻的效果。同时,利用泥浆套的支承作用,减少粉质粘土坍塌形成的地层流失,以控制地面沉降。对顶管机头尾端的压浆要紧随管道顶进同步进行压浆,在中部管节处须跟踪补浆,泥浆的实际用量要比理论用量大得多,一般可达到理论值的4―5倍。通过以上压浆措施,以达到预期效果。
3顶管施工应注意的问题
1)工程地质和水文地质条件。因沿管线的土层变化频繁,所以在顶管施工前必须详细了解土层的变化情况,另外当经过回填土地段时需提前加固处理,以防顶管施工后地表出现过大的下沉。2)有毒气体的检测与防护。顶管施工顶进时一般会穿过淤泥层,由于腐烂的动、植物会在地下形成有毒气体聚集,从而危害施工人员的健康,因此当有人在顶管内操作时,需要定时监测管内有毒气体含量,并使用通风装置予以解决。3)顶进计算。首先要准确计算顶进推力,并根据计算结果选定相应的千斤顶,顶力最主要是要克服顶管的顶壁与土之间的摩擦力而把管道顶推入土中。其次是工作井设计,应根据计算得到的最大顶力提出工作井的相应加固方案,并验算沉井后依靠土体来承受顶管顶力是否会产生滑动现象。4)遇淤泥流砂的处理。在地质资料反映的淤泥流砂地段,换用铁格栅工具头,利用千斤顶向前顶进,对顶进过程中流入管内的淤泥和流砂用人工装车外运,该段顶完后在接收井拆除再换上手掘式工具头继续施工。5)管道渗漏的处理。对管道中的渗漏点,先凿出V形槽埋入导水管,用双快水泥封闭管道四周,待水泥具有一定强度后再用手动泵压入水泥水玻璃浆液封堵。
4结束语
顶管施工是一门施工管理要求高、涉及知识面广、施工作业要求严的综合性施工技术,并已具有较大的社会和经济效益,是保护环境的一种安全有效的施工方法。随着顶管工程的不断增多,其技术和工艺也将不断得到改进和完善。
参考文献
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[2]冯硕.市政排污混凝土管长距离顶管施工技术.2007.
[3]陈志斌,宋旭丹.市政排污混凝土管长距离顶管施工技术.2008.