非開挖施工技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用

余秀偉

摘?要：社會(huì)不斷發(fā)展，國(guó)家的城鎮(zhèn)化情況也在不斷提高，市政工程的功能配套越來(lái)越完善、齊全，早期規(guī)劃、實(shí)施的交通容量，城市給水、排水、雨水等管線敷設(shè)已無(wú)法滿足城市居民的要求，同時(shí)，隨著時(shí)間推移，一些道路急需提升改造，如何在現(xiàn)有的快節(jié)奏城市步伐、交通繁忙道路實(shí)施市政工程的提升改造，是我們必須面對(duì)的基本問(wèn)題，現(xiàn)代化非開挖施工技術(shù)為我們提供了一個(gè)很好的思路，本文將結(jié)合實(shí)際案例，講述非開挖施工技術(shù)-混凝土排水管的頂管技術(shù)在城市建設(shè)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：非開挖技術(shù)優(yōu)勢(shì);技術(shù)準(zhǔn)則;應(yīng)用技術(shù)

文章編號(hào)：2095-4085（2020）08-0106-02

工程背景，某一項(xiàng)目，為混凝土管排水工程，設(shè)置在城市主干道輔道上，管徑為1200mm，工程原定采用開挖埋管形式，后改為部分明挖，穿越另一主干道段采用頂管法，頂管長(zhǎng)度180m。管線為原道路路面設(shè)計(jì)標(biāo)高下6.3m，高正常地下水位2m，項(xiàng)目周邊寬闊。

1?前期準(zhǔn)備

工程前期，有必要對(duì)非開挖線路進(jìn)行全線勘察，并做好標(biāo)志，勘察內(nèi)容包括沿線的已有市政管線，交叉的管線，地下水位，地質(zhì)情況，以及周邊的建筑物情況。確認(rèn)工作井和接收井的設(shè)置位置，施工臨時(shí)圍擋設(shè)置位置和區(qū)域，確保封閉施工，現(xiàn)場(chǎng)排查后，將涉及的道路管養(yǎng)單位及管線產(chǎn)權(quán)單位進(jìn)行登記，建立單位通訊錄，之后討論、編制頂管的施工方案。

2?總體安排

（1）頂管的施工順序如后。場(chǎng)地清理、整平→工作井制作、下沉→管道制作、就位→導(dǎo)軌、千斤頂?shù)仍O(shè)備安裝就位→管道吊裝、就位→工具管連接→對(duì)接頂鐵→啟動(dòng)油泵緩慢頂進(jìn)→出土→管道頂進(jìn)并貫通→拆除工具管→檢查井施工→回填、場(chǎng)地恢復(fù)。

（2）工作井的設(shè)置，工作井應(yīng)確保必要的工作空間，同時(shí)作為頂管機(jī)的工作環(huán)境，截面設(shè)計(jì)應(yīng)滿足后背尺寸、頂管千斤頂、導(dǎo)軌等其他設(shè)備安裝和頂進(jìn)空間的要求，本項(xiàng)目的工作井采用沉井施工，要控制好沉井的下沉深度，為保證地基足夠的穩(wěn)定，底板混凝土澆注為20cm，并采用單層雙向鋼筋進(jìn)行加固。工作井應(yīng)當(dāng)按照頂管的管徑，預(yù)留孔洞，止水鋼環(huán)嵌入或采用焊接與井壁外側(cè)預(yù)埋件連接，止水圈嵌套到止水鋼環(huán)上。

（3）頂進(jìn)方式和千斤頂?shù)倪x擇，考慮現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，本項(xiàng)目采用土壓平衡頂管機(jī)，在頂管機(jī)的前方設(shè)置刀盤切削土體，螺旋傳送裝置傳送被切削下來(lái)的土體，頂管掘進(jìn)的時(shí)候向前方開挖面噴射土體改良漿液，進(jìn)行塑流化改良，使土體變成膏狀，膏狀的土體被傳送到地泵附近，工具管前方的土壓、水壓可以通過(guò)膏狀土體平衡，達(dá)到開挖面的穩(wěn)定目的;選擇千斤頂首先是確認(rèn)好頂力參數(shù)，可根據(jù)以下公式計(jì)算頂管頂力。

千斤頂?shù)捻斄?表壓*油缸活塞面積。從公式可以看出頂管施工過(guò)程中千斤頂頂力設(shè)置還應(yīng)該參照施工現(xiàn)場(chǎng)的表壓及選用的油缸活塞面積。

3?頂進(jìn)設(shè)備安裝調(diào)試

（1）導(dǎo)軌安裝?導(dǎo)軌主要作用是作為管道推進(jìn)時(shí)的一個(gè)導(dǎo)向，為頂鐵工作時(shí)提供一個(gè)托架，導(dǎo)軌是一組互相平行的鋼軌，因此導(dǎo)軌的安裝、設(shè)置直接影響整個(gè)頂管工程的施工質(zhì)量，導(dǎo)軌安裝確?？煽俊⒗喂?。

（2）千斤頂和頂鐵的安裝?本工程擬采用一臺(tái)液壓千斤頂，油缸要按照要求固定在千斤頂支架上，管道中心的垂線垂直油缸的法線面，千斤頂作用方向、作用點(diǎn)與管壁反作用力作用點(diǎn)應(yīng)在同一軸線，確保不會(huì)產(chǎn)生偏心力偶，造成頂進(jìn)偏離管道方向。頂鐵主要是分散頂力，將頂力均勻分散在管道周圈斷面上，能夠有效的保護(hù)管端，本項(xiàng)目采用U形頂鐵和環(huán)形頂鐵，環(huán)形頂鐵與管節(jié)相連接，U型頂鐵設(shè)置在環(huán)形頂鐵后方，增加頂程，頂鐵安裝時(shí)，頂鐵中心要落在管道中心垂線上，頂鐵設(shè)有鎖定裝置，避免打滑等。

（3）后座墻設(shè)置?后座墻主要作用是為千斤頂提供反作用力，要確保有充分的強(qiáng)度（通過(guò)計(jì)算驗(yàn)算）}和剛度（可通過(guò)構(gòu)造措施滿足）、后座墻表面應(yīng)當(dāng)光滑、平直、材質(zhì)要均勻，結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單、裝拆力求方便，現(xiàn)在比較常用的后座墻的結(jié)構(gòu)形式有整體式和裝配式兩類。本項(xiàng)目后座墻采用的是裝配式后座墻。

后座的反力或土抗力一般情況下為的總頂進(jìn)力的1.5倍左右，在確認(rèn)頂力后，按照以下公式對(duì)座墻的抗力進(jìn)行驗(yàn)算。

4?頂進(jìn)施工

導(dǎo)軌裝置、千斤頂、頂管機(jī)、頂鐵安裝就位后，重新檢查確認(rèn)后，可先進(jìn)行試頂，頂進(jìn)過(guò)程是整個(gè)頂管工程的主要環(huán)節(jié)，要全面、系統(tǒng)、嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真。整個(gè)頂進(jìn)過(guò)程要連續(xù)、不間斷。開始頂進(jìn)的時(shí)候，速度是正常頂進(jìn)速度的一半以下，確保頂進(jìn)的時(shí)候，各項(xiàng)連接設(shè)備接觸部位緊密、貼合，要注意避免中途停止作業(yè)，造成再次頂進(jìn)困難或頂力突增;頂進(jìn)工具頭后開始安放混凝土管節(jié)，再連接環(huán)形頂鐵和U型頂鐵，先緩慢進(jìn)行試頂，記錄各項(xiàng)參數(shù)，然后開始正常頂進(jìn)施工。鋼筋混凝土管口上的接頭采用遇水膨脹止水圈粘貼，止水圈應(yīng)于管厚度中間偏外放置，這樣在頂進(jìn)過(guò)程中、在頂進(jìn)后，接頭部位管縫有一定深度，可以利用水泥砂漿填充密實(shí)，素水泥漿拉光接縫，這樣可以防止?jié)B水，也具有一定觀感。為防止錯(cuò)口，管節(jié)與管節(jié)之間采用鋼內(nèi)脹圈固定，前后關(guān)節(jié)控制在同一圓心上;為減少擾動(dòng)土體，蜂窩狀小孔的壓漿安裝在管管壁外側(cè)，在頂進(jìn)過(guò)程中如果土體阻力過(guò)大，可以通過(guò)注漿潤(rùn)滑土體，減少土體的摩擦力，頂進(jìn)結(jié)束后對(duì)土體與管道之間空隙壓漿，防止管頂土層沉降;正常頂進(jìn)是一個(gè)循環(huán)過(guò)程，頂進(jìn)一段距離后，油泵停止，千斤頂回油，活塞回縮，取出頂鐵，放置管節(jié)，重新放置頂鐵，繼續(xù)頂進(jìn)，如此重復(fù)。

5?中繼間

考慮本項(xiàng)目頂進(jìn)長(zhǎng)度超過(guò)100m，預(yù)計(jì)在總路線上的頂進(jìn)阻力會(huì)超過(guò)千斤頂?shù)念~定，設(shè)置一只中繼間，中繼間為長(zhǎng)距離頂管中用于分段頂進(jìn)而設(shè)在管段中間的封閉的環(huán)形小室，用鋼材制作，沿管環(huán)設(shè)置千斤頂。中繼間分為三部分，分別為前殼體、后殼體、千斤頂。前接管與前殼體連接，后接管與后殼體連接，前后殼體間采用承插式連接，利用橡膠止水帶密封。中繼間上的千斤頂?shù)男谐檀蠹s為20cm用型鋼制作的固定件將其固定在前殼體上。要進(jìn)行精加工鋼殼體結(jié)構(gòu)，殼體要有一定的剛度、強(qiáng)度，防止中繼間在頂進(jìn)過(guò)程中不發(fā)生變形。

6?測(cè)量工作

測(cè)量工作十分重要，貫穿頂管施工的整個(gè)過(guò)程，當(dāng)沉井下沉?xí)r候，要確保沉井沉降至設(shè)計(jì)標(biāo)高;下沉后還需對(duì)沉井下沉觀察一段時(shí)間，設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)沉降是否穩(wěn)定;要準(zhǔn)確的在現(xiàn)場(chǎng)地面上布置管道中線控制樁，確定頂坑位置，用全站儀將地面的管道中心點(diǎn)和地面上的臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)引入工作井不易被碰撞的位置，作為頂管過(guò)程中的控制基線和高程水準(zhǔn)點(diǎn);根據(jù)水準(zhǔn)點(diǎn)，核對(duì)確認(rèn)導(dǎo)軌的安裝位置，管道頂進(jìn)過(guò)程中是否偏差，并做好各項(xiàng)測(cè)量點(diǎn)的記錄，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)糾偏。第一節(jié)管的頂進(jìn)過(guò)程測(cè)量十分重要，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)頂進(jìn)中即將發(fā)生的情況，頂進(jìn)時(shí)預(yù)計(jì)產(chǎn)生的偏差和偏差傾向，在第一節(jié)管道頂進(jìn)時(shí)，在每頂進(jìn)20cm后測(cè)量一次管道的中心和高程，在正常頂進(jìn)中，應(yīng)每頂進(jìn)80cm時(shí)，測(cè)量一次中心和高程。使用水準(zhǔn)儀和高程尺進(jìn)行高程測(cè)量：測(cè)首節(jié)管前端和管后端內(nèi)底高程，以控制頂進(jìn)高程和控制坡度。工作井內(nèi)應(yīng)設(shè)置兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，作為高程的控制閉合點(diǎn)、校核水準(zhǔn)點(diǎn)，提高精度。每頂完一個(gè)管段，作一次中心和高程的竣工測(cè)量，一個(gè)接口測(cè)一點(diǎn)。

7?管道糾偏、現(xiàn)場(chǎng)管控

頂管施工比明挖施工復(fù)雜，未知因素較多，由于原有的市政道路及管線敷設(shè)已久，部分管線實(shí)際管位有可能產(chǎn)生偏差，頂進(jìn)過(guò)程也有可能碰到孤石，碰到問(wèn)題時(shí)應(yīng)及時(shí)分析原因，在問(wèn)題處理后繼續(xù)頂進(jìn);管道頂進(jìn)一定距離后，要根據(jù)測(cè)量的成果核對(duì)是否產(chǎn)生偏差，一旦出現(xiàn)偏差，應(yīng)進(jìn)行校正。校正是逐步緩慢進(jìn)行的，可用超挖糾偏法和千斤頂糾偏法，原理都是產(chǎn)生一定的糾偏力偶使偏差回歸。

8?接收井進(jìn)洞處理

當(dāng)頂管即將頂?shù)浇邮站膲w位置時(shí)，割除預(yù)先預(yù)留在洞口的鋼筋，然后迅速頂出工具頭，工具頭全部頂出后，應(yīng)對(duì)管壁與洞口之間縫隙采用壓漿處理。為避免工具頭出洞時(shí)失控、爬高、或叩頭現(xiàn)象，在接收井下部澆筑一塊托板，托起工具頭，再采用吊車緩慢吊出。

9?結(jié)?論

在城市建設(shè)過(guò)程中，將會(huì)不斷進(jìn)行市政設(shè)施的提升改造。非開挖施工技術(shù)的使用在建設(shè)中有越來(lái)越明顯的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于傳統(tǒng)的開挖技術(shù)，在購(gòu)物場(chǎng)所和火車站等人口密集區(qū)域的地方，由于沒有合理的開挖空間和合適的交通導(dǎo)改，往往使得開挖建設(shè)十分困難，同時(shí)非開挖技術(shù)不會(huì)產(chǎn)生噪音或灰塵，可以減少環(huán)境污染，這將是市政工程技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉方.市政工程中非開挖施工技術(shù)實(shí)施要點(diǎn)分析[J].科技展望，2015，（10）.