浅议市政给排水工程中顶管施工技术 8页

'浅议市政给排水工程中顶管施工技术　　【摘要】：顶管法施工是一种现代化的管道敷设施工方法。顶管法施工作为暗挖施工方法的一种，经常用于城市市政管道的建设中。本文就市政给排水工程中的顶管施工技术进行了探讨。以推广顶管技术的应用。关键词：市政给排水顶管技术施工中图分类号：TU99文献标识码：A文章编号：1、前言顶管施工技术是指在不开挖地表的情况下，利用液压顶进工作站从顶进工作坑将待铺设的管道顶入，从而在顶管机之后直接铺设管道的非开挖地下管道的施工技术。时至今日，顶管施工技术已有100多年的历史，在国外已广泛使用；我国从1953年开始引进并使用此项技术．也已逐渐普及，在减少道路交通影响、改善市容和市貌方面发挥了重要作用。2、工程概况该市政规划路排水施工项目位于肇庆高新区内，该工程中的W334～W337设计为顶管施工段。管材采用带橡胶圈III级钢筋混凝土承插管，管径为1500mm，总长270m。其中工作井、接收井均采用矩形钢筋混凝土沉井结构。3、顶管施工技术方案选择3.18 经调查分析研究及结合在设备和施工及相关的技术能力，采用了密封泥水平衡式顶管工艺进行施工。3.2泥水式平衡顶管机相比于土压式平衡顶管机，能有效平衡地下水、对付流沙和淤泥质地层。同时泥水式平衡顶管施工比土压式平衡顶管施工具有以下优点：①可连续顶进作业，施工速度快；②人员不用进入管道作业，安全性高；③在淤泥质和砂层中顶进，对地质环境影响小，能有效控制施工精度，而且成本低等。3.3顶管施工主要设备。该工程选取了GTNSΦ1500泥水平衡顶管机，50T吊机1台、25T吊机1台，后座泵站2套、整体式顶进构架2套、泥水处理系统2套、激光水准仪1台、全站仪1台、水准仪1台、经纬仪1台，另外还有通用设备电焊机、水泵等。3.4顶管施工工艺流程。施工前期准备→测量放样、复核→工作井施工→搅拌桩施工→工作井上下设备安装准备→工具头吊装下井、全套设备调试→工具头穿墙顶进→后续吊放管道→管道顶进、测量控制及纠偏→管道排泥和废泥浆外运→下一管节吊放就位→下段顶管顶进→管道贯通、回收工具头→闭水试验→竣工验收、清场。3.5施工顺序。顶管法施工采取先施工顶管工作井及接收井，后顶进管道，然后施工检查井的施工顺序。顶管工作井及接收井施工、管节制作、顶进施工、检查井施工尽可能平行交叉进行，以缩短工期。8 4、顶管工程力学参数确定4.1顶力计算该工程采用顶管总顶力计算的经验公式进行计算：F=F0F1F0=αpeBC2π/4F1=RSLF0——初始顶力（kN）F1——管壁摩擦力（kN）α——综合系数，该工程取淤泥质土系数值1pe——土仓的压力（kpa），pe=150kpaBC=管外径（m），取2.238mR——综合摩擦阻力（kpa），该工程取淤泥质土值2；S——管外周长（m），3.1415×2.238＝7.03m；L——推进长度（m），该工程考虑L=400m。初始顶力：F0=1.5×150×2.2382×π/4=885kN管壁摩擦力：F1=2×7.03×400=5624kN总推力：F=8855624=6509kN=651T说明：以上的管壁摩擦力计算没有考虑触变泥浆减摩效果，施工是采用触变泥浆减摩，可以有效折减管壁摩阻力。工具头正面泥水压力：F1=π×D2/4×P其中F1——顶管泥水阻力(t)D——顶管外径(m)8 σ——顶管泥水最大压力(t/m2)σ与土层密实度、土层含水量、地下水位状况有关。根据有关工程统计资料和该工程的分析，估算工具头正面泥水压力为50t/m2左右，F1=π×D2/4×P＝π×2.2382/4×50＝196T管壁摩擦阻力：F2=S×L×f其中S—顶管外周长(m)L—最长一段顶管长度(m)f—综合摩擦力系数(T/m2)f与管道的埋设深度、土质、地下水位等因素有关。根据有关工程统计资料和该工程的分析，估算综合摩擦力系数f=1.3T/m2。F2=S×L×f=π×2.238×60×1.0＝421T在考虑一次顶进距离为60-70m时，顶管总阻力为以上阻力之和：F=F1F2≈617t根据该管径钢管的要求，其不能承受的以上顶力，顶力较大，需要增加中继环，顶进的后座采用4个200T的千斤顶，中继环采用10个30T千斤顶，共计300T。顶管中继环布置按照“工具头20m—中继环—后座60m”来8 布置。另外，顶管过程还要采用减阻措施，通常减少管壁摩擦阻力的措施有：管壁与泥土间压触变泥浆减阻(优质膨润土拌制而成)，注浆需要管节间的密封良好，否则浆体会在管节间泄漏起不到应有的作用，减阻效果好时，f—综合摩擦力系数可以降低到0.3-0.8T/m2左右，将触变泥浆的减阻作为保险系数。4.2管材受力计算。钢管内径d=2220mm，厚度t=18mm，每节管长度6000mm，管的端头采用焊接接头。端面受力面积s=π×(2.238×2.238-2.22×2.22)/4=0.063m2可承受的最大顶力为：F=s×5000T/m2/4=78.8T。5、各主要工序施工方法5.1顶进前准备所有机械设备交班检查。顶进前，机械工需要进行交接班手续，将记录的设备运转情况表交给下一个班组的机械工，并进行口头的设备运转状况交班，刚上班的机械工需要对控制台、各个泥浆泵、管道、测量系统、工具头等进行例行检查。5.2工具头刀盘转动、开进出渣浆泵。交班和例行检查完毕后，接通电源，将工具头的刀盘转动，当设备的参数稳定后，开进出渣浆泵，开始泥浆循环。5.38 调整进出渣浆泵流量达到平衡。工具头的操作全部采用在管道外(工作井上)控制台控制，只需1个机手操作，可实现对工具头刀具的转动、纠偏控制、压力显示、时时监控（工具头安装了摄像头、控制台上安装了电视机）。顶进千斤顶，观察工作仓的土压力表，调节渣浆泵的流量达到工作仓的泥水平衡，其平衡的原理是，当进泥和吸泥泵稳定工作时，调节进泥和吸泥的泵量，使工作仓内应保持一定压力，仓内泥水压力应与地下水压力相平衡，泥水压力过大，地面隆起；泥水压力过小，地面沉陷，所以控制顶进与出泥的速度相当关键。5.4泥水处理系统处理好砂土、装车、外运采用泥水平衡式工具头出土，需要在工具头中注入含有一定泥量的泥浆，通过大刀盘切削工具头前方的原状土，与注入的泥水搅拌，泥水通过吸泥泵排到地表泥水处理系统处理，泥浆可以反复循环使用，处理好的泥沙用泥浆车外运。5.5测量工具头的偏位、作好记录、纠偏。测量方法，在工作井后座位置设置测量机座，测量基座由地面引入地下，避免工作井的变形引起的误差，将全站仪放置在其上调平后，使全站仪发射的激光沿着顶进方向水平射出，打在工具头的测量靶位上，通过望远镜读出工具头的偏差。每隔0.5m记录一次。5.61个行程顶完后，整体式顶进构架调节顶块。当顶完1个行程后，停止顶进，调节整体式顶进构架顶块，可继续顶进下一个行程。5.78 触变泥浆系统。顶进过程中，需要经常进行压触变泥浆工作，以减少顶进的阻力，触变泥浆系统由拌浆、注浆和管道三部分组成。拌浆是把注浆材料兑水以后再搅拌成所需的浆液(造浆后应静置24小时后方可使用)。注浆是通过注浆泵进行的，根据压力表和流量表，它可以控制注浆的压力(压力控制在水深的1.1～1.2倍)和注浆量(计量桶控制)。管道分总管和支管，总管安装在管道内一侧，支管则把总管内压送过来的浆液输送到每个注浆孔上去。注浆孔布置为：工具头后3节管各设一道、之后每间距5m设一道补浆孔(间隔2节砼管)。注浆流程：造浆静置→注浆→顶管推进(注浆)→顶管停顶→停止注浆5.8顶完一节管后，拆开各管路、钢管吊装、各管路安装顶完一节管后，拆开所有管线（电力电缆、信号线、油管、进出泥浆管、触变泥浆管），进行钢管吊装焊接后，安装好所有管线，继续顶进。6、结语顶管工程实施过程，加强监督管理,抓住关键问题和重要工序,严格遵守设计及施工规范技术标准，能有效地控制质量问题的出现。顶管工艺的施工从技术上讲是完全可行的，相对于开槽埋管从社会效益与经济效益上来讲更具有优越性。参考文献：[1]王飞.浅谈顶管法的应用与技术措施[J].科技信息(科学教研),2008,(22)[2]何耀涛.市政工程中顶管施工技术要点.中国市政工程[M],2008(12)[3]张志诚.陈焕壮提高市政给水管线工程质量浅议8 2007(13)8'