談頂管技術在市政工程中的應用

　　頂管技術由于其在市政工程施工中的眾多優點而逐漸被廣泛應用,本論文在簡單介紹了項管技術的施工特點的基礎上,重點分析了頂管技術在市政工程建設中的應用,并討論了頂管施工的工藝問題,對于進一步提高頂管施工的質量水平具有一定借鑒意義。

　　摘要：頂管技術，又稱為非開挖管道敷設技術，指的是采用少開挖或者不開挖的技術對地下管線進行鋪設、更換，施工策略安全且經濟，是一項綜合了電子技術、地質學、液壓制約、機械冶金和化學等多門學科綜合性的土建工程。

　　關鍵詞：頂管技術;市政工程;優點;施工策略

　　1、引言

　　頂管施工是繼盾構施工之后而發展起來的一種地下管線管道施工策略, 由于不開挖地面，所以能夠穿越公路、鐵道、河川、地面建筑、堤下構筑物以及地下管線等，在給排水、燃氣、電力、通信等管道施工中應用越來越廣泛。它很適合運用到市政工程，是一種能安全有效地進行環境保護的施工策略，對城市環境的影響能降低到最低點。它不但能克服傳統開挖法施工的缺點，而且還有很多的優越性。頂管施工分為非開挖頂管和開挖頂管。

　　1、非開挖頂管與開挖頂管相比較具有以下優點:

　　1.1工程質量好,穿越管線能夠做到完全滿足設計曲線和埋深,不受地下水位變化影響,質量可靠。

　　1.2有利于保護環境,不影響路面的正常通行, 沒有粉塵污染。

　　1.3施工人員相對較少,采用開挖策略進行穿越至少需要10人至20人, 而采用管道定向鉆穿越技術只需8人, 甚至更少。

　　1.4施工占地相對較少,工期相對要短。

　　1.5應用范圍比較廣泛,不受水流、氣候和環境的影響。陸地、海上、市區以及鐵路、河流的穿越均可采用。

　　1.6由于成孔孔徑僅略大于管徑,空隙率僅10%,且為泥漿充填,不會造成上部土層等結構下沉。因此該工藝特別適合于公路、鐵路下鋪設管線。

　　2、頂管技術施工應用過程

　　2.1 勘察和技術準備

　　首先，進行現場的踏勘和調查。包括以下幾個事項：進行人、車流情況的現場觀察，以確定人流和車流的交通組織路線，適當在路口設置交通導向牌，并在交通高峰期安排指揮人員疏導交通。對附近之排水系統進行摸底，以設計出最優的排泥水線路，并考慮在必要時期設置施工的臨時排水管道，避開污水橫流。對施工區域的煤氣、供水、電力以及通訊等管道進行現場定位，后進行標示，并進行相應的臨時關停和搬遷。調查附近橋梁的橋臺基礎、樁基間距及深度，明確附近頂管技術在市政工程中的應用.建筑物的基坑所采取的結構形式以及長度是不是在頂管的頂進軸線內，以確定是否采取噴錨結構施工。

　　其次，進行技術準備。可要求頂管施工區域的業主和設計方提供詳盡的地質材料，對土層的力學參數、物理性質以及分布狀況等進行詳盡了解。地下水狀況及其變化規律應摸清，例如地下水源和水面標高是否受到了潮汐影響而產生變化。如果存在砂層，要弄清含砂量的數值、砂的細度情況、砂的級配關系。巖層要弄清是否存在裂隙發育。對于風化巖層，要弄清是強風化、中風化還是弱風化，以及巖層的抗壓抗剪強度、巖層是砂巖還是粉沙質泥巖以及它的結構等。一般而言，業主和設計方提供的地質資料不詳細，甚至出現截然不同的情況。因此，作為施工單位，應當要求業主補鉆。在業主應承的條件下，施工單位可在頂進線路中進行補鑒別孔，局部的理由進行點補技術孔。

　　2.2 確定頂管的線路和井位

　　設備的條件和施工周邊的環境，決定了頂進距離。由于工作井造價較昂貴，為節約開支要少用工作井，盡量安排向著兩個方向頂進。設計院現行設計管道時多按明挖方式進行設計，因此進行現場調查后要盡量地優化路線的設計，避開結構物、樹木，以及不利于頂管的一些土層。檢查井位的設計，最好每個工作井都有，或者設計在接收井內。在線路設計上，要充分考慮其與附近結構物的距離，避開沖突，以便日后的檢查井作業。檢查井的間距，可以在現行規范的前提下與設計單位進行協商適當加長。遇到頂進深度的范圍內的土層較復雜的情況，要和設計部門進行協商，采取降低或者抬高標高的措施。

　　2.3 管材和頂力的設計

　　在管材設計上，由于管材的鋼筋布置、配筋量、砼的強度、端部細部處理和一般的承受縱向線的荷載的那些排水管道存在區別，因此一般可依據軸心所受的壓柱來設計管材。設計過程中，遇到頂管需糾偏處理這一情況時，應當要考慮管道偏心受壓以及局部的應力集中情況，從而預留一定的安全系數。頂力的大小，與土層變化情況、所采用的設備形式、是否存在糾偏、所采用的管材形式，機頭切削的形式、后靠背剛度、注漿壓力、工作井的形式、以及頂進的速度等等多個因素相關。而實踐證明，現行可考慮的是采用整體的三維模型，可以考慮使用多參數的系統對頂管的頂進過程當中各個結構受力的情況進行模擬。

　　2.4 施工過程

　　在施工過程中，遇到管線中存有污物與施工殘留物的情況，要及時進行清理，避開對閥門、儀表、設備造成嚴重損害。在安裝前后，要對管道進行清掃，可焊一段清一段，以減少在系統封閉之后的清掃工作量。清掃后，可以整體或者分段地對系統進行打壓，對系統的氣密性以及強度進行檢驗。打壓過程中，需要注意季節產生的影響。

　　3、實施頂管作業

　　3.1頂管頂力的預算。

　　在實施頂管作業之前，必須要對頂管頂力做一個預算，這是整個頂管作業工作勝利進行的一個保證。頂力是頂管工作中的重要因素，后背主頂千斤的頂力要克服各種阻力方能前進，頂管在施工中，影響頂管頂力的的主要因素有：①地質條件，主要包括含砂量，粘聚力，內摩擦角，地下雜質和地下水位;②管材自重，頂力隨著管材重量的增大而呈現線性上升趨勢，管材越重，頂力越大。③摩擦阻力，頂管管外的摩擦力影響因素很多，比如注漿效果直接關系到頂力的大小;注漿的頂力明顯減小，未注漿頂管管外壁的單位面積摩阻力約為20-30kN，有時會再增大2 倍;注漿后頂力可減少1/3- 1/4;④頂進慣入阻力，頂進開始或者一直前進的情況下，頂力慣入的的阻力相對要小些，但是頂進過程中停止時間過長，重新啟動頂力會增大。由于停頓時間長，四周松土會坍落在管壁上抱實，同時水分也會從減阻漿液里離析出來，失去減阻支承作用，頂進阻力則增大;⑤管道上垂直、水平的側壓力。管材如果不偏離方向，頂力的阻力相對要小，而管材線路在頂進過程中不斷出現偏差，校正過多，因阻力增加也會使頂力增大。這些因素往往復雜地交織在一起，在施工現場難以及時計算出來。所以迫切需要總結、歸納、綜合頂管頂力的策略。

　　3.2頂管出洞。

　　頂管出洞是頂管作業中一個很值得注意的理由，頂管出洞，即頂管機和第一節管子從工作井中破出洞口封門進入土中。開始正常頂管前的過程，是頂管技術中的關鍵工序，也是容易發生事故的工序。為防止管線出現偏斜，應采取工具管調零，在工具管下的井壁上加設支撐，若發現下跌立即用主頂油缸進行糾偏，工具管出洞前預先設定一個初始角彌補下跌等措施。

　　3.3頂管測量制約。

　　頂管施工發生方向偏移是時常發生的理由，因此頂管測量制約工作應是頂管施工的重點。施工時應該進行三維動態測量，其精度要求很高，在井周圍布設一個高精度的制約網，用以測放、檢查和修正工作井井區和井下的測量點，如軸線點、井下的測量起始點和后視點等。同時還要測量提供的機頭折角、傾斜儀基數和走動趨勢、前后尺讀數比較、機尾處地面沉降量等等。0.50 以上的大動作糾偏須盡量避開，也應爭取在非重要地段進行并注意觀測。當然在實施作業時能夠使用自動測量系統是最好的。自動測量系統是由頂管工作井井下一臺固定于儀器墩上的激光導航儀及工具管前倉的指示板組成。而激光導航儀與安裝于制約室內的計算機通過專用雙向通訊電纜連接。利用工具頭前方糾偏千斤頂頂進行程的制約，來實現頂進方向制約。所以說，通過各種手段加強頂管測量制約工作有利于市政工程的發展。

　　4、結語

　　時代要前進，城市要發展。市政設施配套完善，地下各種管道建設將會大量增加，頂管設計和施工也會增加。管徑加大，長度加長，有直有曲，種類繁多，這將是今后大城市頂管施工的發展趨勢。因此，我們要重視這個良機，進一步地完善和提高我們的頂管設計和施工技術，使之綜合施工技術達到國際水平。

　　參考文獻

　　1 蔡曉東;張寶銘;頂管工藝在市政給水管道施工中的應用[J];建設科技;2012年14期

　　2 高峻嶺;頂管技術在市政工程中的應用及施工要點分析[J];甘肅科技;2009年11期

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