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、發(fā)展趨勢、鄭州地區(qū)地質(zhì)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(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  市政工程建設(shè)，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(fù)開挖的現(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、自來水、煤氣、排水、路燈等諸多設(shè)施都要挖開路面鋪設(shè)，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(shè)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(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)各種施工問題。第三，鄭州市在進行道路擴建、改建、新建的同時需要埋設(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(shè)量非常大，故需要穿越道路、河流、各種建筑物。先進的頂管設(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)計要點  2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)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(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)計確定。這樣鋼筒內(nèi)外鋼筋籠與鋼筒形成一個整體，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(zhuǎn)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(zhuǎn)，輸送出切削的土體。密封土倉內(nèi)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(shè)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(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(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性以及平面設(shè)計滿足各種設(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(jié)，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(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(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(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，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。混凝土管節(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(shù)及注意問題  3.1 施工技術(shù)  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(jié)束后，按工作井穿墻孔與接受井收孔的實際坐標(biāo)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(fù)核各控制點。另外，用高精度水準(zhǔn)儀將甲方所提供水準(zhǔn)點引進工作井接受井內(nèi)，并在沉降區(qū)外設(shè)置水準(zhǔn)后視點，以便校核井內(nèi)水準(zhǔn)點。測量采用t2 經(jīng)緯儀將頂管軸線放人工作井內(nèi)，井內(nèi)安放儀器的測量點設(shè)置在預(yù)先設(shè)置的預(yù)埋鐵件上。穿墻孔的后視標(biāo)記與儀器測點之間所造成的頂管后視線與頂管實際軸線的偏差應(yīng)在o.2mm 之內(nèi)。所引入井內(nèi)的水準(zhǔn)后視點的偏差小于o.5mm。頂管施工中，若混凝土管運行軌跡符合設(shè)計要求，即進入曲線段后，每節(jié)混凝土管曲線側(cè)應(yīng)有符合曲線半徑的數(shù)值正確的開縫。此時應(yīng)及時利用混凝土管預(yù)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(nèi)側(cè)，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(shè)計半徑，混凝土管開縫過小，則應(yīng)在管壁處設(shè)置千斤頂將開縫擴大至設(shè)計要求，并及時在縫內(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。  3.2 頂管施工應(yīng)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(nèi)操作的情況下，需要定時監(jiān)測管內(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，盡管先進的頂管設(shè)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(chǔ)的探查，頂管在建筑物基礎(chǔ)下施工時，需要明確施工路線上所遇到的基礎(chǔ)類型，對于部分基礎(chǔ)頂管頂進前可采取托換、加固措施。頂進計算其一包括準(zhǔn)確計算頂進推力，根據(jù)計算結(jié)果選定相應(yīng)的油缸類型和確定中繼間的分布；其二是工作井設(shè)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(jié)束語  通過施工中逐步分析、探索，混凝土管頂管施工技術(shù)將能更快地發(fā)展，將先進的科學(xué)技術(shù)同施工實際相結(jié)合，以滿足城市市政排污工程發(fā)展的需要。