淺談市政排污混凝土管頂管施工技術

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【摘  要】隨著城市建設的發(fā)展混凝土管頂管施工應用已越來越普及，敷設新的排水等地下管線及地下通道，混凝土管長距離頂管施工已成為市政設施施工的最佳方案。該文詳盡分析了目前頂管技術特點、發(fā)展趨勢、鄭州地區(qū)地質特點、管網(wǎng)系統(tǒng)特點，認為目前在鄭州地區(qū)進行大規(guī)模管網(wǎng)施工的情況下，為了達到最小破壞和最大保護環(huán)境目的，采用頂管施工勢在必行。另外，本文還提出了頂管施工中值得注意的問題。就排污混凝土管長距離頂管施工技術做了相關分析。 

【關鍵詞】市政排污；混凝土管；頂管施工  1 鄭州地區(qū)管網(wǎng)特點  市政工程建設，切忌短期行為。在城市管網(wǎng)施工時，許多城市都存在每條馬路反復開挖的現(xiàn)象，嚴重防礙了市區(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、自來水、煤氣、排水、路燈等諸多設施都要挖開路面鋪設，鄭州在這方面的問題顯得比較突出，幾乎每天都有挖溝。鄭州市區(qū)管網(wǎng)有如下特點：第一，在老城區(qū)各種管網(wǎng)相互交錯，很多管線地下位置不明。第二，鄭州最近幾年建設的管網(wǎng)由于未能充分考慮地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的容造，使得鋪設的管線不能滿足發(fā)展的要求，所以造成在相同位置不同深度不斷埋設相同功能的管道的現(xiàn)象從而引發(fā)各種施工問題。第三，鄭州市在進行道路擴建、改建、新建的同時需要埋設大量雨水管線、通訊管線，按照規(guī)劃原則各種管線的位置基本在機動車道下面。第四、為滿足城市發(fā)展的需要，城市供水管道、排污管道的鋪設量非常大，故需要穿越道路、河流、各種建筑物。先進的頂管設備與頂管施工工藝可以比較好的解決市政管線鋪設所遇到的困難。  2 頂管工程設計要點  2.1 結構設計  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。整個鋼筒隔斷了輸送水外滲的通道，形成了一個抗?jié)B帶；第二，鋼筋骨架網(wǎng)：鋼筒內側焊接單層鋼筋網(wǎng)，使鋼筒內側混凝土更好地與鋼筒內壁結合。鋼筒外側焊接雙層鋼筋籠，鋼筋規(guī)格根據(jù)管道使用工況設計確定。這樣鋼筒內外鋼筋籠與鋼筒形成一個整體，共同承擔管道所承受的內水壓和外部荷載及施工荷載。第三，管體部分：鋼筒內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，達到混凝土對鋼材的良好防腐效果。  2.2 土壓平衡頂管機的工作原理  頂進時由工作井中的主頂進油缸推動頂管機前進，同時大刀盤旋轉切削土體，切削下的土體進入密封土倉與螺旋輸送機中，并被擠壓形成具有一定土壓的壓縮土體；經(jīng)過螺旋輸送機的旋轉，輸送出切削的土體。密封土倉內的土壓力值可通過螺旋輸送機的出土量或頂管機的前進速度來控制，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，從而保證開挖面的穩(wěn)定，防止地面的沉降或隆起。由于大刀盤無面板，其開口率接近100% ，所以設在隔倉板上的土壓計所測得的土壓力值近似于掘削面的土壓力。根據(jù)頂管機開挖面不同地層的特性，通過向刀盤正面和土倉內加入清水、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、流動性和止水性的泥狀土，不僅能被螺旋輸送機順利排出，還能頂住開挖面前的土壓力和地下水壓力，保持刀盤前面的土體穩(wěn)定。  2.3 工作坑  工作坑的施工以保證結構的穩(wěn)定性、安全性以及平面設計滿足各種設備安裝要求為依據(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。工作井四角加設鋼粱斜撐，千斤頂后背鋼板作用面加設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  泥漿池設在工作井旁，根據(jù)施工頂進速度平均每日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，既要有良好的流動性，又要有一定的稠度。注漿頂進時，通過混凝土管節(jié). 預留的注漿孔，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，從而減小頂進時的頂力。泥漿壁環(huán)形成的好壞，直接關系到減阻的效果。為了保證注漿的效果，在混凝土管前端均勻地布置了3 個壓漿孔，頂進時及時進行壓漿。機頭管后面的兩節(jié)混凝土管節(jié)上都有注漿孔，以后每隔兩節(jié)設置一節(jié)有注漿孔的管節(jié)?；炷凉芄?jié)上的壓漿孔有3 個，呈120 度環(huán)向均勻布置。頂進時，機頭管尾部的壓漿要及時，確保形成完整、有效的泥漿套?；炷凉芄?jié)上的壓漿孔供補壓漿用，補壓漿的次數(shù)及壓漿量需根據(jù)施工時的具體情況確定。由于頂進距離長，可采用大功率壓漿泵，以保證頂進距離過長時，頂管機機頭處注漿壓力。  3 頂管施工技術及注意問題  3.1 施工技術  頂進用管分多管節(jié)和單管節(jié)兩大類。多管節(jié)頂進管大多為鋼筋混凝土管，管節(jié)長度在2 到3 米之間。這類管都必須采用可靠的管接口，該接口必須在施工時和施工完成以后的使用過程中都不會滲漏。  工作井、接受井施工結束后，按工作井穿墻孔與接受井收孔的實際坐標測量放線，定出管道頂進軸線并將軸線投放到工作井測量平臺上和井壁上。在工作井四周建立測量控制網(wǎng)，并定期進行復核各控制點。另外，用高精度水準儀將甲方所提供水準點引進工作井接受井內，并在沉降區(qū)外設置水準后視點，以便校核井內水準點。測量采用t2 經(jīng)緯儀將頂管軸線放人工作井內，井內安放儀器的測量點設置在預先設置的預埋鐵件上。穿墻孔的后視標記與儀器測點之間所造成的頂管后視線與頂管實際軸線的偏差應在o.2mm 之內。所引入井內的水準后視點的偏差小于o.5mm。頂管施工中，若混凝土管運行軌跡符合設計要求，即進入曲線段后，每節(jié)混凝土管曲線側應有符合曲線半徑的數(shù)值正確的開縫。此時應及時利用混凝土管預埋件，用鋼板進行固定，以防止利用中繼環(huán)頂進形成的曲線變形?；蛞蛑欣^環(huán)有效行程縮短后，無法向前推進。必要時，可將中繼環(huán)頂力中心偏向內側，以防止中繼環(huán)折角過大而損壞。如果曲線段混凝土管運行大干設計半徑，混凝土管開縫過小，則應在管壁處設置千斤頂將開縫擴大至設計要求，并及時在縫內填塞木墊板，并用鋼板固定，這樣逐一調整，直到符合曲率要求再頂進。  3.2 頂管施工應注意的問題  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：此外對于要經(jīng)過回填土地段，需要提前加固處理，以防頂管施工后地表有過大的下沉。有毒氣體的檢測與防護，頂管施工的地層一般會通過淤泥層，腐爛動、植物體會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操作的情況下，需要定時監(jiān)測管內有毒氣體含量，采用通風裝置予以解決。  超前探查地下管線，盡管先進的頂管設備具有在施工時探查前進路線不遠距離管線的能力，但是采用在地面提前查明地下管線仍是值得開展的，這對于保證通訊、電力、上水、排水、煤氣等其它管線安全運營，確保公眾正常生活仍有必要。穿越建筑時對基礎的探查，頂管在建筑物基礎下施工時，需要明確施工路線上所遇到的基礎類型，對于部分基礎頂管頂進前可采取托換、加固措施。頂進計算其一包括準確計算頂進推力，根據(jù)計算結果選定相應的油缸類型和確定中繼間的分布；其二是工作井設計，根據(jù)計算得到的最大頂力，提出工作井的加固方案。  4 結束語  通過施工中逐步分析、探索，混凝土管頂管施工技術將能更快地發(fā)展，將先進的科學技術同施工實際相結合，以滿足城市市政排污工程發(fā)展的需要。