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论市政道路排水工程污水管顶管施工技术

2014-05-04杨明双

建材发展导向 2014年2期
关键词:市政排水顶管施工技术

杨明双

摘 要:在市政道路排水工程污水管施工中,常常会遇到无法正常开挖的情况,为了确保施工顺利进行,便需要采取顶管施工技术。基于此点,文章首先对顶管施工技术进行概述,并在此基础上依托工程实例,对顶管施工技术在市政道路排水工程中的应用进行研究。

关键词:市政排水;污水管;顶管施工技术

1 顶管施工技术概述

顶管施工属于一种非开挖的管道施工技术,具体是指以后背为支撑条件,以千斤顶为主要工具,将工具管或是掘进机从工作井内穿过土层推送至接收井吊起,并将管道埋设于工作坑与接收坑之间的过程。

1.1 顶管施工系统的构成

1.1.1 工作井与接收井。在顶管施工中,所有的顶进设备全都置于工作井内,如千斤顶、后靠背以及铁环等等,同时掘进机也是从工作井内出发进行顶进作业;接收井是某一段顶进的终端,也是接收掘进机的场地。在某些特殊的条件下,如多段连续顶管,工作井也可直接作为接收井使用,但接收井却不能直接作为工作井使用,这是非常重要的一点。

1.1.2 洞口止水圈。其最主要的作用是防止地下水以及流沙进入到井中,属于一项安全防护措施。

1.1.3 掘进机。这是安放在最前端的顶管设备,其在很大程度上决定着工程是否能够顺利完成。若是采用手动掘进的方式,可以用工具管代替掘进机。

1.1.4 顶进系统。主要由操作台、油泵、油管和油缸等部分构成。

1.1.5 基坑导轨。想要确保顶管顺利顶进,便需要为管道提供一个相应的支撑体系,即基坑导轨。其多数是由两根互相平行的箱型钢垫组成。由于管道本身的重量较大,所以导轨应当具备足够的刚度,并且还要有良好的耐磨性。

1.1.6 管材。这是顶管施工中的主体,其种类相对比较繁多,如钢管、PVC管、钢筋混凝土管等等。具体选用何种类型的管材,应当根据工程需要而定。

1.1.7 输土装置。在顶管施工过程中,输土是一个较为关键的环节,其与施工进度密切相关,一般可根据顶管类型选择输土方式。

1.1.8 起吊设备。门式起重机是顶管施工中最为常用的起吊设备,其优点是工作性能稳定、操作简便。

1.1.9 测量设备。由于管道向前顶进的过程中容易出现偏差,所以施工时需要采用相应的测量设备进行纠偏。一般短距离顶进可选用经纬仪和水准仪进行测量;长距离顶进则应采用激光经纬仪。

1.2 顶管施工工艺分类

现阶段,顶管施工工艺的分类标准相对较多,但几乎每一种分类都是以顶管施工工艺的某一项特性为依据,下面介绍几种较为常见的分类方式:

1.2.1 按机械设备分类。具体可分为气压平衡式顶管、手动掘进式顶管等等。

1.2.2 按管径分类。具体可分为大口径顶管、中口径顶管、小口径顶管以及微型顶管。

1.2.3 按管材分类。可分为钢混管顶管、钢管顶管以及其他管材顶管。

2 顶管施工技术在市政道路排水工程污水管道施工中的应用研究

为了便于本文研究,下面依托工程实例对顶管施工技术的具体应用进行论述。某城市为了解决XX路段的污水排放问题,决定在该路段铺设污水管,由于XX路段为该城市的重要通道,且地下管线众多,周边存在大量建筑物,很难采用直接开挖的方式进行管道施工,经综合考虑之后,决定采用顶管施工工艺。

2.1 工作井施工

在顶管施工中,工作井是顶进作业能否顺利进行的关键之所在,为此,必须对该环节的施工予以足够重视。工作井施工技术要点如下:先用全站仪侧放工作井以及沉井壁的位置,然后采用反铲式挖掘机进行基坑开挖,并以人工挖探管线配合;沉井采用一次制作、一次下沉的方式,井壁模板为复合式钢模板,内外脚手架与模板相分离,各自形成独立的系统,这样能够防止下沉引起破坏的情况发生。沉井的水平钢筋采用帮条焊接,接头位置按照设计和相关规范标准要求错开,每间隔1.5m设置一个钢筋支撑;筒身混凝土采用分段浇筑,这样能够避免沉井倾斜和早起开裂;沉井下沉前应当做好结构与外观检查,并依此将刃脚下的承垫木抽出,同时用砂或是卵石进行填实;采用排水下沉法进行沉井下沉,下沉过程中,需要设置明沟、集水井和排水沟;如果沉井下沉的过程中出现偏斜,则可通过增加荷载的方式进行调整;当沉井下沉至设计标高之后,应当稳定48h之后,再进行封底。

2.2 顶管施工工艺要点

2.2.1 施工准备。当沉井底板的混凝土强度达到设计强度的50%以上,便可按照顶管设计高程预埋导轨,然后安装顶管设备,并在坑上架设门式起重吊。在正式施工前,应当对图纸进行仔细阅读,了解并掌握关键要点。

2.2.2 管道顶进。首节顶管安放时,应当对管道的轴线、高程进行复核,确认无误后方可进行顶进;可将控制点设置在视线清楚、不易扰动的位置上,并采取相应的防护措施;本工程中采用的顶力设备为300t的油压千斤顶,安装千斤顶前应当进行顶力计算,根据相关计算结果,顶管施工过程中,顶力应当控制在5000kN以内;本工程设计要求管前挖土长度应当控制30cm以内,最大不得超过50cm;当首节管下放至导轨上时应当对高程和中心线进行测量,看是否与设计要求相符,确定合格后方可进行顶进操作。

2.3 质量控制措施

2.3.1 测量、放线。根据工程中确定的控制点,对污水管线的高程桩和中心线进行测量。在测设顶管中线桩时,应使用全站仪将其设置在顶管工作坑的前后,保证前后两桩与管线处于同一水平线上,保证两桩可以通视。在每一顶管坑内设置两个水准点,对水准点进行校验,使其误差控制在±5mm范围内。

2.3.2 顶管测量、纠偏。在第一节管顶进时,应将测量间距控制在30cm内,且保证管道入土位置正确;在管道正常顶进土层后,将测量间距控制在300cm内。顶管纠偏主要包括以下两种方法:(1)顶木纠偏法。该方法适用于超挖纠偏无效且偏差超过2cm的情况。将方木或圆木的一端顶在管子偏向的另一侧内壁上,另一端斜撑在木板或钢板的管前处,在保证支顶牢固的基础上,配合超挖纠偏法进行顶进,利用圆木或方木斜支撑产生的阻力,促使顶管校正;(2)千斤顶纠偏法。这种方法的操作步骤类似于顶木纠偏法,不同的是将小千斤顶作用在顶木上,促使顶管位移校正。

2.3.3 泥浆减阻措施。将泥浆压入工具管尾部的压浆孔内,可有效降低管壁的摩擦阻力。在顶管顶进预留洞时,将进洞误差平面控制在±10cm,高程控制在±8cm。尤其当轴线设置在井下时,应当减少精度误差,以保证顶管顺利进洞。

3 结语

综上所述,顶管施工是一项较为复杂且系统的工作,由于施工过程中涉及的环节较多,其中任何细微的错误都可能对整体质量造成影响。为此,必须在顶管施工中,了解并掌握施工工艺要点,并做好施工质量控制工作,这样才能保证工程按质按时完成。

参考文献

[1] 李湘旺.大口径长距离机械顶管施工技术在市政污水处理工程中的应用[J].广东建材,2010(3).

[2] 陈玉堂,周政明.长距离顶管施工技术在深圳污水工程中的应用[J].给水排水,2009(8).

[3] 夏天.大口径长距离顶管在穿越重要地下管线时的关键技术措施[J].城市道桥与防洪,2011(9).

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