【市政给水管道施工中的顶管技术研究】市政排污管道顶管施工
时间：2019-05-16 03:22:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：顶管技术以其不影响周围环境或者影响较小，施工场地小，噪音小等特点，目前被广泛应用于城市市政工程中。本文在简单介绍了顶管技术施工特点的基础上，结合工程实例，对市政给水管道顶管的施工技术进行探讨及分析。
关键词：市政给水管道；施工；顶管
Abstract: with the pipe jacking technology does not affect the environment or less effect, construction site is small, the noise is small and other characteristics, widely considered to be the city project. This paper simply introduced the pipe jacking technology based on the characteristics of the construction, combined with the engineering practice, municipal water pipe of pipe jacking construction technology are discussed and analyzed.
Keywords: municipal water supply pipe; The construction; Pipe jacking
中图分类号：TU99 文献标识码：A 文章编号：
随着社会的进步、经济的发展，以及城市规模的扩大及城市高层建筑、居民生活水平提高和基础设施的不断兴建，地下工程的建设和应用日益广泛，开挖施工方法显现出很大的局限性和不足之处。因此，非开挖铺管技术应运而生。顶管技术以其不影响周围环境或者影响较小，施工场地小，噪音小等特点，目前被广泛应用于城市市政工程中。
一、顶管施工的相关概述
（一）顶管施工
顶管法又称为非开挖管道敷设技术，其原理就是在管道的沿线按设计的方案设置工作井和接收井，工作井内设置坚固的后座，吊进油压千斤顶以及要顶进的钢管或混凝土管，接好照明，泥浆管，油管等管线，然后用油压千斤顶缓慢顶进，通过压浆系统使管节周围形成泥浆套，管道在泥浆套中滑行，在顶进的过程中通过激光经纬仪测量顶管的方向，边顶进边排土边调整，直至将钢管或混凝土管顶至接收井内。
（二）顶管施工特点
（1）地面活动不受施工的影响，地面交通所受影响小；（2）施工产生的震动、噪音降低，大大减小施工过程对周围居民生活和环境的干扰，同时不影响已有管线和构筑物的使用；（3）将施工面由线缩小到点，大大缩小占地面积；（4）可在地下很深处或者水下敷设管道，安全穿越公路、铁路、河流、建筑物，这样可以减少沿线的拆迁工作量，从而达到降低工程造价的目的。因此同时，顶管施工也存在一些缺点，如施工技术难度高、施工需要非常详细的工程地质和水文地质的勘探资料。
二、顶管技术施工应用分析
（一）工程概况
某给水管道位于市区主要干道，交通繁忙，顶管全长为58m，壁厚为14mm，由于该工程地下管线非常复杂，牵涉到输油干管，经过讨论研究，决定选择顶管法铺设地下管道。
（二）工艺流程
施工准备→测量放线→工作坑构筑→工作坑设备安装→管道出洞准备→挖土掘进→压力推进→接口安装→进洞→砌筑检查井→竣工验收。
（三）施工准备
(1)现场平面布置：平面总体布置包括起重设备、自动控制室、料具间、管片堆场、拌浆棚及拌浆材料堆场、注水系统、弃土坑的布置等。始发工作井内安装发射架、顶管机、前顶铁、主推千斤顶、反力架等顶进设备，工作井边侧设置下井扶梯供施工人员上下。
（2）降水井：降水井是为了降低工作井及管道施工段的水位，使地下水位处于最低施工面以下30一50cm，避免地下水对施工产生不利影响。降水井应根据土层的渗水性能确定降水井的类型，考虑到本工程施工范围内地下水位高且土质渗水性能好，故采用管井进行井点降水。该降水井采用水泥混凝土管材，直径400cm，井深8m，用公称口径75mm的潜水泵进行排水。
（3）工作井：工作井是顶管施工过程中的关键环节，下管、出土、顶进均在工作井内完成，因此工作井的筑砌对顶管施工质量和施工安全起到非常重要的作用。
工作井一般采用分层开挖的方法施工，首次开挖4m深，墙体砌好后，从底部悬挂式开挖直至需要开挖的深度，做基础券墙体与上部结成整体；其尺寸应能满足设备使用要求，一般直径4m，墙厚240mm，深度根据管道流水设计高程综合考虑导轨、水泥砼基础及碎石垫层而定，水泥砼浇注时应严格控制基础设计标高，并用震动棒振捣密实；严格控制后靠背与基础、后靠背与管道纵向中心线的垂直度。
（4）顶进管选择。首先根据工程性质和需要确定 其内径，并根据顶进管的受力确定配筋和壁厚从而确定外径。考 虑到挖土工人会在顶管工程面上进行作业，一般选用管径大于500 mm；其次，是顶进管长度的确定。如果使用长管，在直 线推顶情况下可以减少装管次数，但是，如果施工过程中路线发生偏移，偏离原定路线情况更为严重，恢复正确路线难度也比较大。同时，顶压坑的长度增大，挖坑、支护、回填及恢复费用相应增加。采用短管则会降低管路顶进的可控制性。
（5）顶进设备的选择：顶进设备主要包括千斤顶、顶铁、高压油泵、工具管和运土设备等。千斤顶是掘进的主要设备，按照理论计算和实际情况确定运用4只千斤顶，分两列布置，主顶运用单冲程千斤顶，总行程为1．1m，最大顶力为30KN，主顶总顶力最大可达120KN。工具管分开挖舱和操作舱两部分，中间有钢板密封隔离，开挖舱设有挡土格栅、防爆照明灯、泥土搅拌器、高压水枪、加气孔，底部为吸泥口。隔离钢板中央设一道水密闸门，供人员进入开挖舱排障。
（四）机头就位、开洞门
在工作井的前壁墙沿管外壁上方环向200—300毫米间距打入48mm×3的棚架管，压注水泥浆进行土层加固，以强化开洞门时的安全性。开动千斤顶将机头顶到距离洞门35mm处先停下，在洞门处用风镐开凿洞门混凝土。洞门的直径应当比机头外径大，如预先埋入环形套管时，则环形套管内径比机头外径大6mm左右，再安装好密封止水胶圈，然后机头出洞顶进约3．2m，机头脱离导轨后并测量机身高程、坡度是否合乎要求，不合乎时要进行纠偏。
洞门封闭方法：洞门处现浇200毫米厚混凝土止水墙，按管道中心和管外壁尺寸要求设置。在规定直径圆弧上钻孔安装膨胀螺栓，用压板和螺栓固定平板橡胶密封圈。平板橡胶密封圈中心应和钢管在一个中心上。做好洞门封闭是顶管用好触变泥浆减阻的重要方法，否则，触变泥浆不能在管外壁形成减阻的泥浆套。
（五）下管
运用卷扬机、滑轮组下管。管节应避免碰撞导轨。第一节管下到导轨上，和机头导向环连接牢固，管道中心线按照施工图上的位置而定，前端和后端的高程应合乎设计要求。确定准确后才可顶进。
（六）顶进
为了保证管外围充满泥浆套，充分发挥减阻和支承地层的作用，顶进应和管外围注浆同步进行。顶进速度一般为3～4cm，分钟，最大不超过5cm／min。顶进刚开始时要勤测量，每顶进30mm就要对中心和高程进行一次测量，正常顶进每0．8—1m，测量记录一次，并保存好原始顶进记录，发现超偏及时纠正。纠偏使用顶管机头附设的纠偏系统。为了保证施工质量，顶管施工的前3m和正在校正偏差过程中要对高程和中心线一镐一测。顶进纠偏操作要坚持“勤测量”、“勤纠偏”的技术原则，同时还要遵循以下两点：首先，每次纠偏量不宜过大，而且要注意发展趋势；其次，当出现高低和左右均发生偏差时，先纠正偏差大的，后纠正偏差小的。
在顶进中若遇到下列情况之一时，应当立即停止顶进，并迅速采取有效方法，安全处理完毕后才可继续顶进，发生塌方或者遇到障碍物；后背倾斜或者严重变形；顶铁发生扭曲；管位偏差过大且校正无效；顶力较设计值大，接近管节端面的许可承受顶力。
顶管完成捻口后，对管道进行置换加固(压水泥浆加固)。压浆由管内预留的压浆孔进行压注，压浆次数不得少于3次，两次间隔时间不得大于24h，并做好压浆记录。
（七）其他注意事项
在确认地下水位降至管底以下50厘米时才可开始顶进施工；必须强化对顶管附近地表的沉降观测；要将管道的防腐效果作为验收的重点，同时强化焊缝探伤检验。
（八）工作井、接收井回填
顶管工程完毕72h后，方可进行自来水钢管的安装。自来水钢管经过1MPa的试压验收后，才可进行工作井、接收井的回填。
结束语
总之，顶管过程是一个复杂的力学过 程，它涉及材料力学、岩土力学、流体力学、弹塑性力学等诸多学 科，必须进行严密的顶管计算，采取先进的顶管设备，才能成功 高效地完成顶管施工的工作，但从目前来看，顶管技术仍需要市 政工作人员继续探索，寻求进一步的发展。
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