頂管技術(shù)在市政給排水工程中的運用

焦茂生

摘要:隨著社會的進步、經(jīng)濟的發(fā)展,以及城市規(guī)模的擴大及城市高層建筑、居民生活水平提高和基礎(chǔ)設(shè)施的不斷興建,地下工程的建設(shè)和應(yīng)用日益廣泛,開挖施工方法顯現(xiàn)出很大的局限性和不足之處。因此,非開挖鋪管技術(shù)應(yīng)運而生。非開挖鋪管施工技術(shù)是指在不開挖地表破壞路面的條件下鋪設(shè)各種地下公用設(shè)施(管道和電纜)的一種技術(shù)和方法。與開挖施工法相比,非開挖施工技術(shù)具有不影響交通、不破壞環(huán)境、施工周期短、綜合施工成本低、社會效益顯著等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞:工程;頂管;施工

1 工程概況

該工程污水改造工程二標段工程,總長約2.2km ,路幅寬度36m。道路下管線分別為D300～D1200污水管,路北側(cè)埋設(shè)1根D1200 污水管。該管段在南湖路段,約486m 長緊貼路側(cè)有大量房屋,管道埋深約為5.7～6.9m,路面下埋有雨水、電纜其它管線。管道底穿越3 - 1 層粉質(zhì)粘土層和4-1層粉土。

根據(jù)土質(zhì)等情況提出該段采用長距離頂管一次頂進補位的方案。

2開槽埋管和頂管的比選

2.1開槽埋管從地質(zhì)情況分析:D1200鋼筋混凝土管自重較大,管道位于3-1層或4-1層埋深在5.0～6.0米,管基不易采用原狀土基礎(chǔ),須采用鋼性基礎(chǔ)底板?？紤]到地下水位較高,為保證基槽大開挖,既要考慮多種降水方式,又要考慮基槽正常圍護,開槽施工時上部土層為粉質(zhì)粘土層和粉土層,需要采取井點降水以防止地面發(fā)生沉降情況,這樣增加了施工成本。重要的是,管道埋設(shè)在慢車道下,并且路側(cè)緊貼大量連排2 - 3 層磚混房,使基槽開挖難度更大,如開挖基槽,則須作房屋加固圍護措施,路面需要恢復(fù),而且原路面下的管線需移位,必然極大增加工程造價而且影響了周圍交通正常通行。

2.2從管道地基設(shè)計方面分析:開槽后須采用有效的管道基礎(chǔ)。先鋪設(shè)碎石層,加強地基承載力,再做砼底板基礎(chǔ),實施砂石塢管,由于施工中無法避免擾動地基,仍無法有效減少管道實際沉降。而頂管方法由于管與土同體積置換效應(yīng)和土拱效應(yīng),則可在較大程度上減少管道沉降。

另外, 以施工工期分析:在道路下開挖埋管施工,工期較長,開挖施工的土方堆放嚴重影響了交通環(huán)境,而且施工造成道路反復(fù)開挖,影響了道路的使用壽命,綜合考慮不符合城區(qū)管道施工要求;而采用頂管施工工期較短,且場地整潔, 道路不需要整體破壞,不影響交通環(huán)境。最后從經(jīng)濟性分析計入降水措施、管道基礎(chǔ)、道路恢復(fù)、開挖土方量圍護費用造價, 則在城區(qū)施工覆土深度較大的管道情況下采用頂管比開槽埋管經(jīng)濟。

3 頂管施工要點

3.1采用觸變泥漿, 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套,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,泥漿套形成的好壞,直接關(guān)系到減阻的效果。利用泥漿套的支承作用,減少粉質(zhì)粘土坍塌,形成的地層流失, 以控制地面沉降。對頂管機頭尾端的壓漿要緊隨管道頂進同步壓漿, 在中繼間和中部管節(jié)處須跟蹤補漿, 泥漿的實際用量要比理論用量大得多,一般可達到理論值的4～5倍。通過以上壓漿措施, 達到予期效果。

3.2頂進中須嚴格按設(shè)計線路頂進, 可利用削土刀盤上可伸縮的超提刀, 結(jié)合千斤頂編組進行糾偏。經(jīng)常對頂進軸線進行測量,檢查頂進軸線是否和設(shè)計軸線相吻合。在正常情況下,每頂進1節(jié)混凝土管節(jié)測量1次,在出洞、糾偏、到達終點前,適當增加測量次數(shù)。施工時還要經(jīng)常對測量控制點進行復(fù)測,以保證測量的精度。通過及時糾偏 , 相鄰管間錯口< 15 %壁厚, 且≯20 , 豎向偏差控制在+ 30～-40mm 以內(nèi), 水平偏差控制在±50mm以內(nèi)。

3.3洞口止水,頂管工程中,為使管子能順利從工作井內(nèi)出洞,一般采取工作井預(yù)留洞口比管節(jié)外徑略大些(一般為100mm)的方式,頂進時此間隙需采取有效措施進行封閉,我們采用的洞口止水方法是在沉井制做時,預(yù)先在洞口預(yù)埋一個10mm厚鋼法蘭,在鋼法蘭上焊接螺栓,安裝16mm厚橡膠法蘭,用10mm厚鋼壓板壓緊,在我們完成的頂管中,未發(fā)現(xiàn)地下水和泥砂流入工作井內(nèi),同時橡膠法蘭和壓板可以回收,效果很好。

3.4進出洞是頂管施工中的一道重要工序,因為穿墻后掘進機方向的準確與否將會給以后管道的方向控制和井內(nèi)管節(jié)的拼裝工作帶來影響。穿墻時,首先要防止井外的泥水大量涌入井內(nèi),嚴防塌方和流沙,本工程管道位于粉質(zhì)粘土層較松散,在水位下呈流塑狀,則必須在管子頂進方向距離工作井邊一定范圍,對整個土體進行改良或加固,采用了井點降水措施,以提高這部分土體的強度,防止掘進機出洞時塌方。其次要使管道不偏離軸線,頂進方向要準確。

3.5在建筑物密集處和路面上須作監(jiān)測布置, 觀測地表變形和土體位移, 有效避免房屋開裂和路面沉降。

3.6頂進中遇障礙物后的頂進處理, 成為困擾施工的難題, 如突遇大量埋木、石塊及老河道駁坎等等, 都需現(xiàn)場研究給出解決的技術(shù)措施。

頂管施工在市政工程中, 特別是深覆土大管徑的管道工程和交通繁忙的城市主干道改造工程中尤顯重要。頂管工藝的施工從技術(shù)上講是完全可行的,相對于開槽埋管從社會效益與經(jīng)濟效益上來講更具有優(yōu)越性。從根本上改變了城市管網(wǎng)亂挖現(xiàn)象;另外一方面從切實做到保護環(huán)境入手,加大推廣頂管施工技術(shù)力度勢在必行?？梢灶A(yù)見未來的管線鋪設(shè)技術(shù)將以頂管工藝為支撐。

參考文獻

[1] 給水排水管道工程施工及驗收規(guī)程,中華人民共和國建設(shè)部發(fā)布1997年10月

[2] 實用給水排水施工手冊 中國建筑工業(yè)出版社, 1998年7月