淺談給排水管道的頂管施工技術(shù)應(yīng)用

1、淺談給排水管道的頂管施工技術(shù)應(yīng)用    摘要：本文通過(guò)對(duì)廣東某開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)規(guī)劃路沿線(xiàn)頂管施工段的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，闡述了頂管施工技術(shù)在給排水管道工程中的應(yīng)用，并取得了顯著的成效。關(guān)鍵詞：頂管  平衡  泥水  工作井        0 引言        該市政規(guī)劃路給排水施工項(xiàng)目位于廣東某開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)，該工程中的W334W337設(shè)計(jì)為頂管

2、施工段。管材采用帶橡膠圈III級(jí)鋼筋混凝土承插管，管徑為1500mm，總長(zhǎng)270m。其中工作井、接收井均采用矩形鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)。        1 頂管施工技術(shù)方案選擇        1.1 經(jīng)調(diào)查分析研究及結(jié)合本公司在設(shè)備和施工及相關(guān)的技術(shù)能力，采用了密封泥水平衡式頂管工藝進(jìn)行施工。        1.2 泥水式平衡頂管機(jī)

3、相比于土壓式平衡頂管機(jī)，能有效平衡地下水、對(duì)付流沙和淤泥質(zhì)地層。同時(shí)泥水式平衡頂管施工比土壓式平衡頂管施工具有以下優(yōu)點(diǎn)：可連續(xù)頂進(jìn)作業(yè)，施工速度快；人員不用進(jìn)入管道作業(yè)，安全性高；在淤泥質(zhì)和砂層中頂進(jìn)，對(duì)地質(zhì)環(huán)境影響小，能有效控制施工精度，而且成本低等。        1.3 頂管施工主要設(shè)備 該工程選取了GTNS1500泥水平衡頂管機(jī)，50T吊機(jī)1臺(tái)、25T吊機(jī)1臺(tái)，后座泵站2套、整體式頂進(jìn)構(gòu)架2套、泥水處理系統(tǒng)2套、激光水準(zhǔn)儀1臺(tái)、全站儀1臺(tái)、水準(zhǔn)儀1臺(tái)、經(jīng)緯儀1臺(tái)，另外還有通用設(shè)備電焊機(jī)、

4、水泵等。        1.4 頂管施工工藝流程 施工前期準(zhǔn)備測(cè)量放樣、復(fù)核工作井施工攪拌樁施工工作井上下設(shè)備安裝準(zhǔn)備工具頭吊裝下井、全套設(shè)備調(diào)試工具頭穿墻頂進(jìn)后續(xù)吊放管道管道頂進(jìn)、測(cè)量控制及糾偏管道排泥和廢泥漿外運(yùn)下一管節(jié)吊放就位下段頂管頂進(jìn)管道貫通、回收工具頭閉水試驗(yàn)竣工驗(yàn)收、清場(chǎng)。        1.5 施工順序 頂管法施工采取先施工頂管工作井及接收井，后頂進(jìn)管道，然后施工檢查井的施工順序。

5、頂管工作井及接收井施工、管節(jié)制作、頂進(jìn)施工、檢查井施工盡可能平行交叉進(jìn)行，以縮短工期。        2 頂管工程力學(xué)參數(shù)確定        2.1 頂力計(jì)算        本工程采用頂管總頂力計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算：        F=F0+F1 

6、       F0=peBC2/4        F1=RSL        F0初始頂力（kN）        F1管壁摩擦力（kN）        綜合系數(shù)，本工程取淤泥質(zhì)土系數(shù)值1  

7、      pe土倉(cāng)的壓力（kpa），pe=150kpa        BC=管外徑（m），取2.238m        R綜合摩擦阻力（kpa），本工程取淤泥質(zhì)土值2；        S管外周長(zhǎng)（m），=3.1415*2.2387.03m；     

8、;   L推進(jìn)長(zhǎng)度（m），本工程考慮L=400m。        初始頂力：F0=1.5*150*2.2382*/4=885kN        管壁摩擦力：F1=2*7.03*400=5624kN        總推力：F=885+5624=6509 kN=651T    

9、60;   說(shuō)明：以上的管壁摩擦力計(jì)算沒(méi)有考慮觸變泥漿減摩效果，施工是采用觸變泥漿減摩，可以有效折減管壁摩阻力。        工具頭正面泥水壓力：F1=×D2/4×P其中         F1頂管泥水阻力(t)        D頂管外徑(m)    

10、0;   頂管泥水最大壓力(t/m2)        與土層密實(shí)度、土層含水量、地下水位狀況有關(guān)。根據(jù)有關(guān)工程統(tǒng)計(jì)資料和本工程的分析，估算工具頭正面泥水壓力為50t/m2左右，F(xiàn)1=×D2/4×P×2.2382/4×50196T        管壁摩擦阻力： F2=S×L×f其中     

11、    S頂管外周長(zhǎng)(m)        L最長(zhǎng)一段頂管長(zhǎng)度(m)        f綜合摩擦力系數(shù)(T/ m2)        f與管道的埋設(shè)深度、土質(zhì)、地下水位等因素有關(guān)。根據(jù)有關(guān)工程統(tǒng)計(jì)資料和本工程的分析，估算綜合摩擦力系數(shù)f=1.3T/m2。F2=S×L×f=×2.238&

12、#215;60×1.0421T        在考慮一次頂進(jìn)距離為60-70m時(shí)，頂管總阻力為以上阻力之和：F=F1+F2617t根據(jù)該管徑鋼管的要求，其不能承受的以上頂力，頂力較大，需要增加中繼環(huán)，頂進(jìn)的后座采用4個(gè)200T的千斤頂，中繼環(huán)采用10個(gè)30T千斤頂，共計(jì)300T。頂管中繼環(huán)布置按照“工具頭20m中繼環(huán)后座60m”來(lái)布置。另外，頂管過(guò)程還要采用減阻措施，通常減少管壁摩擦阻力的措施有：管壁與泥土間壓觸變泥漿減阻(優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土拌制而成)，注漿需要管節(jié)間的密封良好，否則漿體會(huì)在管節(jié)間泄漏起不到應(yīng)有的

13、作用，減阻效果好時(shí)，f綜合摩擦力系數(shù)可以降低到0.3-0.8T/m2左右，將觸變泥漿的減阻作為保險(xiǎn)系數(shù)。        2.2 管材受力計(jì)算 鋼管內(nèi)徑d=2220mm，厚度t=18mm，每節(jié)管長(zhǎng)度6000mm，管的端頭采用焊接接頭。端面受力面積s=× (2.238×2.238-2.22×2.22)/4=0.063m2        可承受的最大頂力為：F=s×5000

14、T/m2/4=78.8T。        3 各主要工序施工方法        3.1 頂進(jìn)前準(zhǔn)備所有機(jī)械設(shè)備交班檢查 頂進(jìn)前，機(jī)械工需要進(jìn)行交接班手續(xù)，將記錄的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況表交給下一個(gè)班組的機(jī)械工，并進(jìn)行口頭的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況交班，剛上班的機(jī)械工需要對(duì)控制臺(tái)、各個(gè)泥漿泵、管道、測(cè)量系統(tǒng)、工具頭等進(jìn)行例行檢查。    3.2 工具頭刀盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)、開(kāi)進(jìn)出渣漿泵

15、0;交班和例行檢查完畢后，接通電源，將工具頭的刀盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)設(shè)備的參數(shù)穩(wěn)定后，開(kāi)進(jìn)出渣漿泵，開(kāi)始泥漿循環(huán)。        3.3 調(diào)整進(jìn)出渣漿泵流量達(dá)到平衡 工具頭的操作全部采用在管道外(工作井上)控制臺(tái)控制，只需1個(gè)機(jī)手操作，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工具頭刀具的轉(zhuǎn)動(dòng)、糾偏控制、壓力顯示、時(shí)時(shí)監(jiān)控(工具頭安裝了攝像頭、控制臺(tái)上安裝了電視機(jī))。頂進(jìn)千斤頂，觀察工作倉(cāng)的土壓力表，調(diào)節(jié)渣漿泵的流量達(dá)到工作倉(cāng)的泥水平衡，其平衡的原理是，當(dāng)進(jìn)泥和吸泥泵穩(wěn)定工作時(shí)，調(diào)節(jié)進(jìn)泥和吸泥的泵量，使工作倉(cāng)內(nèi)應(yīng)保持一定壓力，倉(cāng)內(nèi)泥水壓力

16、應(yīng)與地下水壓力相平衡，泥水壓力過(guò)大，地面隆起；泥水壓力過(guò)小，地面沉陷，所以控制頂進(jìn)與出泥的速度相當(dāng)關(guān)鍵。        3.4 泥水處理系統(tǒng)處理好砂土、裝車(chē)、外運(yùn) 采用泥水平衡式工具頭出土，需要在工具頭中注入含有一定泥量的泥漿，通過(guò)大刀盤(pán)切削工具頭前方的原狀土，與注入的泥水?dāng)嚢?，泥水通過(guò)吸泥泵排到地表泥水處理系統(tǒng)處理，泥漿可以反復(fù)循環(huán)使用，處理好的泥沙用泥漿車(chē)外運(yùn)。        3.5 測(cè)量工具頭的偏位、

17、作好記錄、糾偏 測(cè)量方法，在工作井后座位置設(shè)置測(cè)量機(jī)座，測(cè)量基座由地面引入地下，避免工作井的變形引起的誤差，將全站儀放置在其上調(diào)平后，使全站儀發(fā)射的激光沿著頂進(jìn)方向水平射出，打在工具頭的測(cè)量靶位上，通過(guò)望遠(yuǎn)鏡讀出工具頭的偏差。每隔0.5m記錄一次。        3.6 1個(gè)行程頂完后，整體式頂進(jìn)構(gòu)架調(diào)節(jié)頂塊 當(dāng)頂完1個(gè)行程后，停止頂進(jìn)，調(diào)節(jié)整體式頂進(jìn)構(gòu)架頂塊，可繼續(xù)頂進(jìn)下一個(gè)行程。        3.7&

18、#160;觸變泥漿系統(tǒng) 頂進(jìn)過(guò)程中，需要經(jīng)常進(jìn)行壓觸變泥漿工作，以減少頂進(jìn)的阻力，觸變泥漿系統(tǒng)由拌漿、注漿和管道三部分組成。拌漿是把注漿材料兌水以后再攪拌成所需的漿液(造漿后應(yīng)靜置24小時(shí)后方可使用)。注漿是通過(guò)注漿泵進(jìn)行的，根據(jù)壓力表和流量表，它可以控制注漿的壓力(壓力控制在水深的1.11.2倍)和注漿量(計(jì)量桶控制)。管道分總管和支管，總管安裝在管道內(nèi)一側(cè)，支管則把總管內(nèi)壓送過(guò)來(lái)的漿液輸送到每個(gè)注漿孔上去。注漿孔布置為：工具頭后3節(jié)管各設(shè)一道、之后每間距5m設(shè)一道補(bǔ)漿孔(間隔2節(jié)砼管)。        注漿流程：造漿靜置注漿頂管推進(jìn)(注漿) 頂管停頂停止注漿        3.8 頂完一節(jié)管后，拆開(kāi)各管路、鋼管吊裝、各管路安裝 頂完一節(jié)管后，拆開(kāi)所有管線(xiàn)（電力電纜、信號(hào)線(xiàn)、油管、進(jìn)出泥漿管、觸變泥漿管），進(jìn)行鋼管吊裝焊接后，安裝好所有