城市供水管道工程顶管施工技术 8页

城市供水管道工程顶管施工技术摘要：随着经济的不断发展,城市供水管道工程占据着国民经济增长的首要地位。它直接影响着人们的工作和生活。本文从顶管施工的设备的选择、顶管技术施工要点、顶管施工技术工艺及加强城市供水管道工程顶管施工技术研究的意义等几个方面进行了分析。关键词：城市；供水管道；顶管施工中图分类号：TU74文献标识码：A一、前言近年来，由于城市管道工程的不断壮大，城市供水管道工程顶管施工技术的问题引起了人们的广泛重视。虽然我国在此方面取得了一定的成绩，但依然存在一些问题和不足需要改进，在经济突飞猛进的新时期，加强城市供水管道工程顶管施工技术的研究，对我国城市供水工程有着重要意义。二、工程概况深圳市清林径引水调蓄工程第四标段顶管工程分布于中心城水厂支线管道、倚山路管道、猫仔岭水厂支线（Ⅱ）段清水路管道。8\n其中中心城水厂支线管道顶管工程由体育中心门前顶管、赛场路顶管、龙翔大道顶管3段组成，顶管桩号及长度分别为：ZXC0+124.000~0+290.000计166m、ZXC0+510.000~0+560.000计50m、ZXC0+910.000~0+802.930计107.07m；顶管材质型号均为22mm厚Q345型钢管、直径DN2000；顶管工作井为矩形钢筋砼工作井，其中体育中心门前顶管工作井与龙翔大道顶管工作井尺寸均为：长×宽×高=11.0m×7.7m×11.42m，赛场路顶管工作井尺寸为：长×宽×高=11.0m×6.4m×10.92m。三、顶管设备的选择本段顶管穿过的地层主要为粉质粘土层。根据本段水文地质条件，采用泥水平衡顶管机顶进的施工方法。泥水平衡顶管机前面有切削泥土的刀盘，刀盘后面是泥水仓，泥水仓与后面的操作控制仓是隔离的，泥水仓只与两条进排泥管道连通。管道顶进时，顶管机前的刀盘旋转切削泥土，这时进泥管道往泥水仓输送一定比重的泥水，而排泥管则将泥水仓中的沙土和泥水一起由泥砂泵抽走，送到工作井上面的泥浆池内进行沉淀或处理，进排泥管道上都有阀门控制，进排泥管的阀门是同时开关的，在阀门打开时，两条管道就形成了泥浆循环系统。泥水仓内的泥水有一定的压力，可以平衡挖掘面的水压力和土压力，从而保持挖掘面的稳定。泥水平衡法适应各种土质的施工，特别在地下水位较高的情况下，施工比较安全，施工效率也较高。根据顶力计算选择顶管设备（中心城水厂支线体育中心门前DN2000顶管）8\n按GB50268-97《XW给水排水管道工程施工及验收规范》顶管顶力按下式计算：F=F1十F2其中F―总推力Fl―迎面阻力F2―顶进阻力F1＝π/4*D2*P(D―管外径2.044mP―控制土压力)P＝Ko*γ*Ho式中Ko―静止土压力系数，一般取0.55Ho―地面至掘进机中心的厚度，平均取值6mγ―土的湿重量，取1.9t/m3P＝0.55*1.9*6＝6.27t/m2F1=3.14/4*2.0442*6.27＝20.56tF2＝πD*f*L式中f―管外表面平均（根据顶进距离平均残坡积土）综合摩阻力，取0.8t/m2D―管外径2.044mL―顶距166mF2＝3.14*2.044*0.8*166＝852.3t。8\n因此，总推力F=20.56+852.3＝872.86t。根据总推力、工作井所能承受的最大顶力及管材轴向允许推力比较后，取最小值作为油缸的总推力。工作井(DN2000mm顶管)设计允许承受的最大顶力为1200t，管材轴向允许推力1000t，主顶油缸选用5台200t(1000KN)级油缸。每只油缸顶力控制在180t以下，这可以通过油泵压力来控制，千斤顶总推力900t。因此我们无需增加额外的顶进系统即可满足要求。四、顶管技术施工要点1、顶管出洞顶管出洞是指顶管机头和第一节钢管，从工作井中破除前墙洞口封门进入土中，开始正常顶管之前的过程，是顶管的关键工序。在井内、外的准备工作全部准备好后，可将机头吊放到井内轨道上，调整好方向，开始顶管出洞。工作井壁前墙有机头及管道出洞的预留洞口，为防止井外水土从预留洞口与机头外壁之间的缝隙流入工作井内，预留洞口与管道间设有密封装置。（1）破墙出洞当机头前端进入洞口密封圈后，即可破墙出洞，工作井预留洞口是采用砖砌体临时封堵，在顶前采用风镐凿除内层一部分封堵墙体，然后将机头推进，依靠机头前端刃口破除外层墙体，随即进行顶管正常推进。如工作井周围地下水较丰富，应预先在出洞口的地层内灌注浆，使其土体固结，防止井外的水渗进工作井内。（2）出洞操作8\n顶管出洞对操作者要求也很高，这是由于工作井施工与出洞口封门拆除不可避免会使洞口外土体扰动，使顶头出洞时正面阻力及周围摩阻力都较小。而顶头出洞的主顶管千斤顶顶力是巨大的，因此控制操作哪怕是出现少量的供油不均，使各千斤顶行程不等，也足以使顶头和第一节管子偏离设计轴线。此时，扰动过的土体难以对机头产生较大反力，也难以对机头起到导向约束作用，故此时产生的偏差很难纠正，甚至纠不过来。因此，出洞顶进时，一定要十分小心，要实时测量监控，保证机头和第一节管子位置正确。出洞和初顶时，机头和后续几节管子最好用螺杆连成整体，这在浅层顶管和约束导向能力很差的软土中尤为重要。机头与第一节管道顶出后，后续几节管子顶进仍需仔细操作，加强测量与控制。顶管机下方两侧设有止退插销，在顶管机出洞时，当千斤顶松开应插入止退插销，防止顶管被正面的压力向后推回。2、管道顶进8\n完成顶管出洞，即开始管道的正常顶进。机头顶进与抽排泥水泥土量同步进行，而且机头切入的土量与排出的泥水中所含土量应大致相等。机头内切入的土量过多，必然会增加顶力，顶力的增加可能扰动土体引起地面隆起或沉降。机头内排出的泥水中的土量过多，可能造成挖掘面坍塌，使地面沉降，故顶管操作时要特别强调顶进与取土的同步与一致。顶管只有在界面压力和顶进与出土保持在这种动态平衡状态下，才能保证对地面影响最小，顶管质量最好，工作效率最高。为达到这一要求，首先需要克服的是地下水渗流对土体稳定的破坏作用。地下顶管通常都会遇到地下水，如果采用敞开式顶进，地下水从机头前方渗流到管道内，必然造成水土过多流失，甚至引起机头前方土体坍塌，这样就会对顶管内施工人员安全造成威胁。本工程采用泥水平衡法顶进施工，可避免地下水的渗流破坏，但要注意地下水过多时，会稀释循环泥浆的浓度，减小泥水对挖掘面的平衡压力，造成挖掘面失稳，这时应该补充粘土，保证泥浆浓度在1.20~1.25。泥水平衡工艺是否能安全顺利实施，关键是泥水舱的泥水能否保持所需压力，使开挖面土体保持稳定。要达到这一目的，必须随时掌握泥水仓中的泥水压力，可通过隔膜压力表读取，如压力过小，可测泥浆的比重和浓度，增加粘土投入量，使泥水仓舱泥水保持压力不下降。3、出土与顶进泥水平衡法的挖土是靠顶进机前面的刀盘，将挖掘面的土体切削粉碎后混进泥水仓的泥水，通过泥砂泵抽排到工作井的上面的泥砂沉淀池中，再经过泥砂沉淀和泥水分离处理或晾晒后，运出到指定的弃土场。8\n顶进施工时，是边挖掘边顶进，边压送泥浆边抽排泥砂，整个系统都是同步协调运行的。在正常情况下，压送泥浆和抽排泥砂的管道阀门，是同时开启和同时关闭的。施工过程中，如果遇到紧急情况，如碰到较粗的砂砾层或大的空洞，造成泥浆大量流失，这时泥水仓中的压力消失，挖掘面就会失稳塌方，这时要快速补充泥浆，可暂时停止抽排泥水，而压注泥浆不停，同时管道进行顶进，待泥水仓压力恢复正常后，再打开抽排泥砂的管道阀门，恢复正常的挖土和顶进。抽排到沉淀池的泥砂经过沉淀处理后，分离出来的泥浆回到压注泥浆的泥浆池中，再由泥浆泵送到顶管机泥水仓中，循环重复使用，如泥浆的比重和浓度不够，就加粘土，必要时还须加膨润土。4、管道纠偏顶管机出洞后的轴线方向与姿态的正解与否，对以后管节的顶进将起关键作用。实现管节按顶进设计轴线顶进。做好顶进轴线偏差的控制和纠偏量控制是关键，要认真对待，及时调节工具管纠偏千斤顶，使其持续控制在轴线范围内。管道顶进过程中纠偏依靠顶管机机头进行。管道顶进时必须按操作规程要求，随顶随测。若发现偏差较大或偏差有增大的趋势时，必须采取纠偏校正措施。边纠偏边校正时应缓缓进行，使管子在计算范围内渐渐恢复到设计轴线上，严禁猛纠硬调。五、顶管常见问题8\n顶管机在顶进过程发生旋转是常见的问题,将直接影响管内设备的使用,甚至使浆体外溢等。这对管道出泥、安装等都有较大影响,因此须加强控制,避免扭转角度过大。纠偏是指工具管偏离设计轴线后,利用工具管内的纠偏系统(纠偏油缸)改变管端方向,减小管线偏差的过程。六、结束语通过对城市供水管道工程顶管施工技术的阐述，进一步明确了顶管施工技术在城市供水管道工程应用中的重要性。因此，在城市供水管道工程的后续发展中，要不断提高顶管施工技术的研究，确保城市供水工程的有序进行。参考文献[1]何锐广给排水管道的顶管施工技术探讨中国科技博览年2010年[2]丁锡峰探讨市政给排水管顶管施工技术大观周刊2011年[2]郑青论市政管道施工技术要点及质量控制城市建筑2011年[2]余彬泉，陈传灿顶管施工技术人民交通出版社1998年8