淺論頂管技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用研究_工程管理

1、淺論頂管技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用研究頂管技術(shù)由于其在市政工程施工中的眾多優(yōu)點(diǎn)而漸漸被廣泛應(yīng)用，本論文在簡潔介紹了項(xiàng)管技術(shù)的施工特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析了頂管技術(shù)在市政工程建設(shè)中的應(yīng)用，并爭論了頂管施工的工藝問題，對于進(jìn)一步提高頂管施工的質(zhì)量水平具有肯定借鑒意義。引言地下管網(wǎng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，日夜肩負(fù)著傳送信息和能量的重要任務(wù)。為城市處理污水的系統(tǒng)、自來水、煤氣、電力和通訊設(shè)施等等都屬于地下管網(wǎng)之內(nèi)，要對上述市政設(shè)施進(jìn)行改建、新建、擴(kuò)建，需要工程技術(shù)人員進(jìn)行平安的管道安裝。傳統(tǒng)的挖槽埋管地下管線施工技術(shù)由于對地面交通影響較大，使原來就擁擠繁忙的城市交通猶如雪上加霜，同時(shí)給市民工作、生活帶

2、來很多不便，特殊在人口稠密的城市和交通擁擠的地區(qū)以及不允許開挖的地段，這個(gè)沖突就更加突出。市政工程如何使這些安裝工程對城市的影響減至最小，如何盡可能削減對人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊?。已?jīng)成了一個(gè)迫切解決的問題。非開挖技術(shù)將完全能解決這些難題，供應(yīng)平安及經(jīng)濟(jì)的施工方法。非開挖技術(shù)是指利用少開挖和不開挖技術(shù)來進(jìn)行地下管線的鋪設(shè)或更換的工藝。頂管技術(shù)就是在這種狀況下進(jìn)展起來的一種非開挖技術(shù)，其在國外已廣泛使用，在國內(nèi)也已漸漸普及。隨著頂管技術(shù)在市政工程的廣泛運(yùn)用，本論文主要爭論在頂管作業(yè)施工過程中消失了一些詳細(xì)的技術(shù)問題，值得施工技術(shù)人員重視，并以此和同行共享。1 頂管施工的特點(diǎn)頂管法又稱為非開挖管道敷設(shè)技

3、術(shù)，它具有不需要開挖面層，就能穿越地面構(gòu)筑物和地下管線吸大路、鐵路、河道的特點(diǎn)，相比開挖敷設(shè)技術(shù)，投資和工期將大大節(jié)約。同時(shí)，頂管施工技術(shù)可以降低噪音，削減粉塵，減輕對城區(qū)的交通條件和環(huán)境狀況的干擾和破壞，屬于真正的無污染、高效率的施工技術(shù)。頂管施工法由于其上述多方面的優(yōu)點(diǎn)，在市政工程中尤其是在市政管線工程中得到了廣泛地應(yīng)用。概括起來，頂管施工技術(shù)具有幾大方面的優(yōu)點(diǎn)：施工面由線縮成點(diǎn)，占地面積小;地面活動(dòng)不受施工影響，對交通干擾小;噪音和震驚低，城市中施工對居民生活環(huán)境干擾小，不影響現(xiàn)有管線及構(gòu)筑物的使用;可以在很深的地下或水下敷設(shè)管道，可以平安穿越鐵路、大路、河流、建筑物，削減沿線的拆遷工作

4、量，降低工程造價(jià)。2 頂管技術(shù)施工應(yīng)用分析2.1 頂進(jìn)管的選擇頂進(jìn)管一般選用鋼筋砼管，如沒有腐蝕要求可選用鋼管。鋼筋砼管的規(guī)格設(shè)計(jì)、配筋和應(yīng)力驗(yàn)算應(yīng)遵守有關(guān)鋼筋砼的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程，特殊是有關(guān)鋼筋砼管的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程。頂進(jìn)管直徑的選擇：頂進(jìn)管的直徑選擇是首先依據(jù)工程性質(zhì)、工程需要確定內(nèi)徑，依據(jù)頂進(jìn)管所受荷載確定砼管的配筋及壁厚，進(jìn)而確定外徑。由于頂管工程工作面上需要配備挖土工人，所以一般管內(nèi)徑不小于500mm;頂進(jìn)管長度的選擇：頂進(jìn)管的長度對頂管過程的可控性和經(jīng)濟(jì)性有很大的影響。在直線推頂?shù)臓顩r下使用長管可以削減裝管的次數(shù)，取得良好的效果，但隨著管長度的增長，假如偏離原定的路線，使之恢復(fù)正確路線

5、要比使用短管更加困難。建筑頂壓坑時(shí)頂壓坑的長度也要增大，挖坑、支護(hù)、回填、修復(fù)的費(fèi)用將相應(yīng)地增加。一般狀況下，管長度須相對于管徑來衡量，當(dāng)L/D外1.10時(shí)，為短管;當(dāng)L/D外=1.15時(shí)，為標(biāo)準(zhǔn)管;當(dāng)IJD外2.10時(shí)為長管。2.2 頂管施工的前期預(yù)備現(xiàn)場平面布置：平面總體布置包括起重設(shè)備、自動(dòng)掌握室、料具間、管片堆場、拌漿棚及拌漿材料堆場、注水系統(tǒng)、棄土坑的布置等。始發(fā)工作井內(nèi)安裝放射架、頂管機(jī)、前頂鐵、主推千斤頂、反力架等頂進(jìn)設(shè)備，工作井邊側(cè)設(shè)置下井扶梯供施工人員上下;頂管機(jī)進(jìn)、出洞處以及后靠土體加固：為確保頂管機(jī)出洞的肯定平安，需對后靠土體及進(jìn)、出洞區(qū)域土體進(jìn)行高壓旋噴樁加固。為防止頂

6、管機(jī)進(jìn)、出預(yù)留洞導(dǎo)致泥水流失，并確保在頂進(jìn)過程中壓注的觸變泥漿不流失，必需在工作井安裝止水裝置。2.3 頂管施工的工藝頂管施 叉稱為頂進(jìn)法施工，是指利用頂進(jìn)設(shè)備將預(yù)制成橢圓形或圓形構(gòu)造物漸漸頂入路基，以構(gòu)成立體交義通道或涵洞的施工方法。頂管施工需先在確定的管段之間設(shè)置工作井和接收井，然后在工作井內(nèi)安裝推力設(shè)備將導(dǎo)軌上的頂管機(jī)頭推入土體，由機(jī)頭導(dǎo)向，將預(yù)制的鋼筋混凝土管向前頂進(jìn)，前端土體通過工作井運(yùn)出，最終完成管道鋪設(shè)。2.3.1 頂管井的設(shè)計(jì)頂管井分工作井與接收井兩種 ，頂管井的建筑結(jié)構(gòu)有許多種類，一般使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。工作井的結(jié)構(gòu)形式通常有單孔井和單排孔井。前者外形有圓形、正方形、矩形等，

7、后者則大多為矩形，它們的結(jié)構(gòu)受力性能由高至低依次為圓形一正方形一矩形。2.3.2 頂管施工工序穿墻：打開穿墻悶板將工具管頂出井外，并安裝穿墻止水裝置，主要技術(shù)施工措施1)穿墻管內(nèi)填夯壓密實(shí)的紙筋粘土或低強(qiáng)度水泥粘土拌和土，以起到臨時(shí)性阻水擋土作用;2)為確保穿墻孔外側(cè)肯定范圍內(nèi)土體基本穩(wěn)定并有足夠強(qiáng)度，工作井工具管穿墻前，對穿墻管外側(cè)實(shí)行注漿固結(jié)措施;3)穿墻前對可能消失的問題進(jìn)行分析并制定相應(yīng)處理措施;4)悶板開啟后快速推動(dòng)工具管，同時(shí)做好穿墻止水，本工程采納止水法蘭加壓板，中間安入20mm厚的自然優(yōu)質(zhì)橡膠止水板環(huán)，要求具有較高的拉伸率和耐磨性，借助管道頂進(jìn)帶動(dòng)安裝好的橡膠板形成逆向止水裝置

8、，應(yīng)防止因穿墻管外側(cè)的土體暴露時(shí)間過長而產(chǎn)生擾動(dòng)流變。頂管出洞：頂管出洞是頂管作業(yè)中一個(gè)很值得留意的問題，頂管出洞，即頂管機(jī)和第一節(jié)管子從工作井中破出洞口封門進(jìn)入土中。開頭正常頂管前的過程，是頂管技術(shù)中的關(guān)鍵工序，也是簡單發(fā)生事故的工序。為防止管線消失偏斜，應(yīng)實(shí)行工具管調(diào)零，在工具管下的井壁上加設(shè)支撐，若發(fā)覺下跌馬上用主頂油缸進(jìn)行糾偏，工具管出洞前預(yù)先設(shè)定一個(gè)初始角彌補(bǔ)下跌等措施。注漿減阻：在頂管施工中還有一個(gè)重要的技術(shù)措施就是通過壓注觸變泥漿填充管道四周的空隙，形成一道泥漿愛護(hù)套，起到支撐地層，削減地面沉降，削減頂進(jìn)阻力的作用。在施工中，首先對頂管機(jī)頭尾部壓漿，并要與頂進(jìn)工作同步，然后在中續(xù)

9、間和混凝土管道的適當(dāng)位置進(jìn)行跟蹤補(bǔ)漿，以補(bǔ)充在頂進(jìn)中的泥漿損失。注漿工序一般多應(yīng)用于長距離頂管施工中。頂管糾偏：糾偏是指機(jī)頭偏離設(shè)計(jì)軸線后，利用設(shè)置在后部的糾偏千斤頂組，轉(zhuǎn)變機(jī)頭端面的方向，削減偏差，使管道沿設(shè)計(jì)軸線頂迸。頂進(jìn)糾偏是采納調(diào)整4臺糾偏千斤頂組方法，進(jìn)行糾偏操作，若管道偏左則千斤頂采納左伸右縮，反之亦然。3 膨潤土懸浮液在疏松土層中的應(yīng)用在無粘性的疏松土層中以及在粘性很小的土壤中，例如在砂礫土中，若不實(shí)行其它幫助措施，土層由于本身極不穩(wěn)定，以致在刃腳推動(dòng)之后立即就會(huì)坍落在管壁上。所以對這類土壤來說，膨潤土懸浮液的支承作用尤其具有重要意義。為了起到這種支承作用，先決條件是要盡可能精確

10、地把握膨潤土懸浮漓在砂礫上中的特性。膨潤上懸浮液將滲人土層的孔隙內(nèi)，布滿孔隙，并連續(xù)在其中流淌。流速取決于孔隙的橫斷面與懸浮液的流變特性，同時(shí)也取決于壓漿壓力。因此為了在同樣的壓漿壓力下達(dá)剄相同的滲入深度，在孔隙橫斷面很小的細(xì)粒土層中便需要低流限的懸浮液，面孔隙橫斷面較大的粒粒土層則需要高流限的懸浮液。在克服流淌阻力的過程中，壓漿壓力隨著滲入深度的增加而成比例地衰減，所以相應(yīng)每一種壓漿壓力，都有一個(gè)完全確定的滲入深度。盡管就某種場合來說，隨著管子的推動(dòng)同時(shí)在管子整個(gè)圓周上和管路全部長度上勻稱地壓漿證明是適宜的，而在另一些場合下，正確的方法則又可能是分段壓漿。例如現(xiàn)已得知，在管子下半部，膨潤土在

11、頂進(jìn)過程中比靜止?fàn)顟B(tài)下更簡單流出，而上半部的壓漿則是在管路靜止的狀況下更簡單進(jìn)行。因此最好是將管子下半都的注漿孔和上半部的注漿孔分別組合起來。這種半側(cè)壓出韻緣由在于，靜止?fàn)顟B(tài)的管道以其全部很大的重量沉落于底部。這樣便在管道的頂部形成了小空隙，或者至少是形成了一個(gè)壓力較低的區(qū)域。因而在這種狀態(tài)下，膨?yàn)懲猎诠茼斕幈仍诠艿撞扛唵瘟鞒?。反之，在頂壓力和浮力同時(shí)作用下，管道有向上拱起的傾向。這時(shí)管道離地升起，于是管底下便利形成了一個(gè)低壓區(qū)，致使膨潤土更加簡單滲入其中并勻稱地散開。4 頂進(jìn)管在膨潤土懸浮浪中受到的浮力只要頂進(jìn)管在整個(gè)圓周上被膨潤土懸浮液所包圍，浮力定律便對它有效，即使懸浮液層的厚度很小也同樣如此。在鋼筋混凝土管狀況下，浮力均為管子自重的1.4倍。這樣，只要通過正確地壓人膨潤土懸浮液，從而在土層中圍繞頂進(jìn)管形成一個(gè)支承環(huán)帶，并保持懸浮液壓力等于土壓力，于是管子就會(huì)在膨潤土懸浮液中漂移起來。為此必需的前提在于懸浮液應(yīng)是液體狀態(tài)的，亦即呈現(xiàn)為表觀流限相應(yīng)較低的溶膠狀態(tài)。在懸浮液的膨潤土含量低到接近運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的穩(wěn)定極限時(shí)，這個(gè)條件便能得到滿意。浮力可使管外璧摩阻力減小，由于管底部由于自重產(chǎn)生的法向力削減了。這一效果首先會(huì)對大直徑管子的長距離推頂產(chǎn)生有利的影響 5 結(jié)語頂管設(shè)計(jì)在市政工程中，特殊是深覆土大管徑的管道工程和交通繁忙的