淺談市政排污混凝土管頂管施工技術(shù)

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【摘  要】隨著城市建設(shè)的發(fā)展混凝土管頂管施工應(yīng)用已越來(lái)越普及，敷設(shè)新的排水等地下管線及地下通道，混凝土管長(zhǎng)距離頂管施工已成為市政設(shè)施施工的最佳方案。該文詳盡分析了目前頂管技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢(shì)、鄭州地區(qū)地質(zhì)特點(diǎn)、管網(wǎng)系統(tǒng)特點(diǎn)，認(rèn)為目前在鄭州地區(qū)進(jìn)行大規(guī)模管網(wǎng)施工的情況下，為了達(dá)到最小破壞和最大保護(hù)環(huán)境目的，采用頂管施工勢(shì)在必行。另外，本文還提出了頂管施工中值得注意的問(wèn)題。就排污混凝土管長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)做了相關(guān)分析。 

【關(guān)鍵詞】市政排污；混凝土管；頂管施工  1 鄭州地區(qū)管網(wǎng)特點(diǎn)  市政工程建設(shè)，切忌短期行為。在城市管網(wǎng)施工時(shí)，許多城市都存在每條馬路反復(fù)開(kāi)挖的現(xiàn)象，嚴(yán)重防礙了市區(qū)的交通，困擾了居民生活，縮短了路面的壽命。配套的通訊、供電、自來(lái)水、煤氣、排水、路燈等諸多設(shè)施都要挖開(kāi)路面鋪設(shè)，鄭州在這方面的問(wèn)題顯得比較突出，幾乎每天都有挖溝。鄭州市區(qū)管網(wǎng)有如下特點(diǎn)：第一，在老城區(qū)各種管網(wǎng)相互交錯(cuò)，很多管線地下位置不明。第二，鄭州最近幾年建設(shè)的管網(wǎng)由于未能充分考慮地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的容造，使得鋪設(shè)的管線不能滿足發(fā)展的要求，所以造成在相同位置不同深度不斷埋設(shè)相同功能的管道的現(xiàn)象從而引發(fā)各種施工問(wèn)題。第三，鄭州市在進(jìn)行道路擴(kuò)建、改建、新建的同時(shí)需要埋設(shè)大量雨水管線、通訊管線，按照規(guī)劃原則各種管線的位置基本在機(jī)動(dòng)車(chē)道下面。第四、為滿足城市發(fā)展的需要，城市供水管道、排污管道的鋪設(shè)量非常大，故需要穿越道路、河流、各種建筑物。先進(jìn)的頂管設(shè)備與頂管施工工藝可以比較好的解決市政管線鋪設(shè)所遇到的困難。  2 頂管工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)  2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)  第一，鋼筒：鋼筒采用1.5mm 厚冷扎鋼板制成，兩端由鋼制承口環(huán)和插口環(huán)形成頂管的接口，接口采用雙膠圈的接口形式，便于管道安裝和接口密封性的檢驗(yàn)。整個(gè)鋼筒隔斷了輸送水外滲的通道，形成了一個(gè)抗?jié)B帶；第二，鋼筋骨架網(wǎng)：鋼筒內(nèi)側(cè)焊接單層鋼筋網(wǎng)，使鋼筒內(nèi)側(cè)混凝土更好地與鋼筒內(nèi)壁結(jié)合。鋼筒外側(cè)焊接雙層鋼筋籠，鋼筋規(guī)格根據(jù)管道使用工況設(shè)計(jì)確定。這樣鋼筒內(nèi)外鋼筋籠與鋼筒形成一個(gè)整體，共同承擔(dān)管道所承受的內(nèi)水壓和外部荷載及施工荷載。第三，管體部分：鋼筒內(nèi)外澆注混凝土形成管體，鋼筒和鋼筋骨架籠埋置于混凝土中，達(dá)到混凝土對(duì)鋼材的良好防腐效果。  2.2 土壓平衡頂管機(jī)的工作原理  頂進(jìn)時(shí)由工作井中的主頂進(jìn)油缸推動(dòng)頂管機(jī)前進(jìn)，同時(shí)大刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)切削土體，切削下的土體進(jìn)入密封土倉(cāng)與螺旋輸送機(jī)中，并被擠壓形成具有一定土壓的壓縮土體；經(jīng)過(guò)螺旋輸送機(jī)的旋轉(zhuǎn)，輸送出切削的土體。密封土倉(cāng)內(nèi)的土壓力值可通過(guò)螺旋輸送機(jī)的出土量或頂管機(jī)的前進(jìn)速度來(lái)控制，使此土壓力與切削面前方的靜止土壓力和地下水壓力保持平衡，從而保證開(kāi)挖面的穩(wěn)定，防止地面的沉降或隆起。由于大刀盤(pán)無(wú)面板，其開(kāi)口率接近100% ，所以設(shè)在隔倉(cāng)板上的土壓計(jì)所測(cè)得的土壓力值近似于掘削面的土壓力。根據(jù)頂管機(jī)開(kāi)挖面不同地層的特性，通過(guò)向刀盤(pán)正面和土倉(cāng)內(nèi)加入清水、粘土漿、各種配比與濃度的泥漿或發(fā)泡劑等添加材料，使一般難以施工的硬黏土、砂土、含水砂土和砂礫土改變成具有塑性、流動(dòng)性和止水性的泥狀土，不僅能被螺旋輸送機(jī)順利排出，還能頂住開(kāi)挖面前的土壓力和地下水壓力，保持刀盤(pán)前面的土體穩(wěn)定。  2.3 工作坑  工作坑的施工以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性以及平面設(shè)計(jì)滿足各種設(shè)備安裝要求為依據(jù)，形式采用全封閉現(xiàn)澆鋼筋混凝土矩形井，施工采用逆筑法分層施工。工作井四角加設(shè)鋼粱斜撐，千斤頂后背鋼板作用面加設(shè)6ocm 厚鋼筋混凝土后備墻，滿足千斤頂最大作用力需要。  2.4 觸變泥漿  泥漿池設(shè)在工作井旁，根據(jù)施工頂進(jìn)速度平均每日10~12m，日平均注漿量15~ 18m3 ，確定泥漿池尺寸為4m×2.5m×2m 。觸變泥漿選用嘭潤(rùn)土、堿、水按l 比0.5 比5 的比例混合拌制，拌制完成后，在泥漿池中靜制、發(fā)酵10h 后，待形成一定的粘度和稠度后投入使用。  觸變泥漿的性能要穩(wěn)定，施工期間要求泥漿不失水不沉淀不固結(jié)，既要有良好的流動(dòng)性，又要有一定的稠度。注漿頂進(jìn)時(shí)，通過(guò)混凝土管節(jié). 預(yù)留的注漿孔，向管道外壁壓入一定量的減阻泥漿，在管道外圍形成一個(gè)泥漿壁環(huán)，減小管節(jié)外壁和土層間的摩阻力，從而減小頂進(jìn)時(shí)的頂力。泥漿壁環(huán)形成的好壞，直接關(guān)系到減阻的效果。為了保證注漿的效果，在混凝土管前端均勻地布置了3 個(gè)壓漿孔，頂進(jìn)時(shí)及時(shí)進(jìn)行壓漿。機(jī)頭管后面的兩節(jié)混凝土管節(jié)上都有注漿孔，以后每隔兩節(jié)設(shè)置一節(jié)有注漿孔的管節(jié)?；炷凉芄?jié)上的壓漿孔有3 個(gè)，呈120 度環(huán)向均勻布置。頂進(jìn)時(shí)，機(jī)頭管尾部的壓漿要及時(shí)，確保形成完整、有效的泥漿套?；炷凉芄?jié)上的壓漿孔供補(bǔ)壓漿用，補(bǔ)壓漿的次數(shù)及壓漿量需根據(jù)施工時(shí)的具體情況確定。由于頂進(jìn)距離長(zhǎng)，可采用大功率壓漿泵，以保證頂進(jìn)距離過(guò)長(zhǎng)時(shí)，頂管機(jī)機(jī)頭處注漿壓力。  3 頂管施工技術(shù)及注意問(wèn)題  3.1 施工技術(shù)  頂進(jìn)用管分多管節(jié)和單管節(jié)兩大類(lèi)。多管節(jié)頂進(jìn)管大多為鋼筋混凝土管，管節(jié)長(zhǎng)度在2 到3 米之間。這類(lèi)管都必須采用可靠的管接口，該接口必須在施工時(shí)和施工完成以后的使用過(guò)程中都不會(huì)滲漏。  工作井、接受井施工結(jié)束后，按工作井穿墻孔與接受井收孔的實(shí)際坐標(biāo)測(cè)量放線，定出管道頂進(jìn)軸線并將軸線投放到工作井測(cè)量平臺(tái)上和井壁上。在工作井四周建立測(cè)量控制網(wǎng)，并定期進(jìn)行復(fù)核各控制點(diǎn)。另外，用高精度水準(zhǔn)儀將甲方所提供水準(zhǔn)點(diǎn)引進(jìn)工作井接受井內(nèi)，并在沉降區(qū)外設(shè)置水準(zhǔn)后視點(diǎn)，以便校核井內(nèi)水準(zhǔn)點(diǎn)。測(cè)量采用t2 經(jīng)緯儀將頂管軸線放人工作井內(nèi)，井內(nèi)安放儀器的測(cè)量點(diǎn)設(shè)置在預(yù)先設(shè)置的預(yù)埋鐵件上。穿墻孔的后視標(biāo)記與儀器測(cè)點(diǎn)之間所造成的頂管后視線與頂管實(shí)際軸線的偏差應(yīng)在o.2mm 之內(nèi)。所引入井內(nèi)的水準(zhǔn)后視點(diǎn)的偏差小于o.5mm。頂管施工中，若混凝土管運(yùn)行軌跡符合設(shè)計(jì)要求，即進(jìn)入曲線段后，每節(jié)混凝土管曲線側(cè)應(yīng)有符合曲線半徑的數(shù)值正確的開(kāi)縫。此時(shí)應(yīng)及時(shí)利用混凝土管預(yù)埋件，用鋼板進(jìn)行固定，以防止利用中繼環(huán)頂進(jìn)形成的曲線變形。或因中繼環(huán)有效行程縮短后，無(wú)法向前推進(jìn)。必要時(shí)，可將中繼環(huán)頂力中心偏向內(nèi)側(cè)，以防止中繼環(huán)折角過(guò)大而損壞。如果曲線段混凝土管運(yùn)行大干設(shè)計(jì)半徑，混凝土管開(kāi)縫過(guò)小，則應(yīng)在管壁處設(shè)置千斤頂將開(kāi)縫擴(kuò)大至設(shè)計(jì)要求，并及時(shí)在縫內(nèi)填塞木墊板，并用鋼板固定，這樣逐一調(diào)整，直到符合曲率要求再頂進(jìn)。  3.2 頂管施工應(yīng)注意的問(wèn)題  沿管線土層變化頻繁，所以在頂管施工前必須了解土層的變化情況：此外對(duì)于要經(jīng)過(guò)回填土地段，需要提前加固處理，以防頂管施工后地表有過(guò)大的下沉。有毒氣體的檢測(cè)與防護(hù)，頂管施工的地層一般會(huì)通過(guò)淤泥層，腐爛動(dòng)、植物體會(huì)在地下形成有毒氣體聚集體，危害施工人員的健康和生命，所以有人員在頂管內(nèi)操作的情況下，需要定時(shí)監(jiān)測(cè)管內(nèi)有毒氣體含量，采用通風(fēng)裝置予以解決。  超前探查地下管線，盡管先進(jìn)的頂管設(shè)備具有在施工時(shí)探查前進(jìn)路線不遠(yuǎn)距離管線的能力，但是采用在地面提前查明地下管線仍是值得開(kāi)展的，這對(duì)于保證通訊、電力、上水、排水、煤氣等其它管線安全運(yùn)營(yíng)，確保公眾正常生活仍有必要。穿越建筑時(shí)對(duì)基礎(chǔ)的探查，頂管在建筑物基礎(chǔ)下施工時(shí)，需要明確施工路線上所遇到的基礎(chǔ)類(lèi)型，對(duì)于部分基礎(chǔ)頂管頂進(jìn)前可采取托換、加固措施。頂進(jìn)計(jì)算其一包括準(zhǔn)確計(jì)算頂進(jìn)推力，根據(jù)計(jì)算結(jié)果選定相應(yīng)的油缸類(lèi)型和確定中繼間的分布；其二是工作井設(shè)計(jì)，根據(jù)計(jì)算得到的最大頂力，提出工作井的加固方案。  4 結(jié)束語(yǔ)  通過(guò)施工中逐步分析、探索，混凝土管頂管施工技術(shù)將能更快地發(fā)展，將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)同施工實(shí)際相結(jié)合，以滿足城市市政排污工程發(fā)展的需要。