許月峰 劉 念 蔡 雷
微型頂管主要包括泥水平衡、螺旋鉆機、地箭式,相關(guān)技術(shù)主要來自于德國等國家。地箭式在中國也被稱作二次頂管工法,是一種從地下鋪裝管道的技術(shù),能夠避免破壞地上建筑物、機械開挖地面造成環(huán)境污染,該項技術(shù)利用液壓裝置將前導(dǎo)管按照設(shè)計軌跡推進貫通,通過前導(dǎo)管(出土螺旋管)作為導(dǎo)體,在前導(dǎo)管末端連接擴孔切削頭并將擬鋪設(shè)的管道同時頂進,最終完成管道鋪設(shè)。
現(xiàn)場勘測→封堵導(dǎo)流→工作坑制作→安裝加固后靠背→架設(shè)機臺→安裝激光經(jīng)緯儀→頂進先導(dǎo)管→頂進出土外管及穿螺旋桿→安裝出土機頭→混凝土管頂進→拆除管路。
針對城市雨污分流工程現(xiàn)場各種管線特點,提前溝通、謀劃,針對具體管線制定相對應(yīng)的保護原則:
(1)城市地下管線是指城市范圍內(nèi)供水、排水、燃氣、熱力、電力、通信、廣播電視、軍用光纜等管線及其附屬設(shè)施,是保障城市運行的重要基礎(chǔ)設(shè)施。保護城市地下管線的完好性至關(guān)重要,工程施工前,在設(shè)計單位進行詳細設(shè)計技術(shù)和安全技術(shù)交底的前提下,需要對現(xiàn)狀地下管線進行詳細調(diào)查和現(xiàn)場探測。必須查實各種地下管線的類別、位置、埋深、完好性等實際情況,并繪制城市地下管線位置圖,形成書面調(diào)查報告,為業(yè)主決策和施工安全提供強有力的保證。
(2)施工前、施工中與地下管線所屬單位保持聯(lián)系,及時溝通相關(guān)地下管線保護情況,必要時與地下管線所屬單位簽訂管線保護協(xié)議,地下管線改遷、保護等相關(guān)措施事先征得所屬單位同意后方可進行施工,施工期間確保管線安全,保證各種城市地下管線在施工期間正常運行。
(3)施工期間在查明的各種城市地下管線處布設(shè)安全技術(shù)標志、標牌,詳細標注地下管線類別、位置、埋深、完好性等現(xiàn)狀情況,為職工生命安全和城市安全運行提供有力保護措施。
根據(jù)設(shè)計圖紙工程地質(zhì)情況,工作坑沉井附近城市基礎(chǔ)情況及設(shè)計防護要求等,參照類似工程項目的施工技術(shù),采用相對比較成熟、可靠的沉井挖掘及防護施工方法,最大限度地減少豎井附近城市污染、占地征遷等,并保證地上建筑物、城市道路在施工期間不因沉井施工造成安全影響因素。為充分有利于頂管施工,采用DN2600 鋼制沉井作為頂管工作井,能夠滿足工程施工及安全要求。
頂管井采用鋼制沉井作為頂管井,兼作周邊土體支護。鋼制沉井采用搖管機壓入土中。每節(jié)沉井長度為2m,沉井之間采用焊接方式連接,最下節(jié)鋼桶下部為鋸齒狀,齒深10cm。搖管機將沉井安裝至設(shè)計標高后,根據(jù)地下水情況,坑底采取隔水措施并抽取頂管井內(nèi)地下水。采用挖掘機將沉井內(nèi)土取出,取土結(jié)束后采用鋼筋混凝土封底,作為施工工作面。
通常確定機械頂管總頂力,使用經(jīng)驗計算公式:
F=πD0Lfk+Nf
式中:
F—總頂力(kN);
D0—管道外徑(m);
Dg—頂管機外徑(mm);
L—頂距(m);
fk—管道外壁與土的單位面積平均阻力(kN/m2);
Nf—頂管機的迎面阻力(kN);
P—土倉壓力(kN/m2)。
工作坑底板澆筑完成后,首先安裝頂管后背。
(1)微型頂管配套工作坑一般需要兩座,推進坑與接收井各一座。工作坑深度為管底標高以下30cm 左右??拥诐仓?0cm 厚混凝土做基坑底板,預(yù)留深50cm,直徑80cm 的集水坑一座,集水坑配備配套水泵進行排水。
(2)機械頂管后背結(jié)構(gòu)為:混凝土+后背鋼桶。
(3)后背鋼桶與工作井之間的空隙以C20 素混凝土澆灌填充(厚度為20cm,高度為1.8m)。
(4)頂進坑后背需達到足夠的強度和剛度,澆筑后的混凝土強度現(xiàn)場實測滿足設(shè)計和規(guī)范要求后方可進行頂管施工。
(5)后背墻為鋼桶,安裝時鋼桶中心與頂進管道的軸線要調(diào)整好,避免產(chǎn)生偏心受壓。
(6)后背的安裝允許偏差為:垂直度0.1%H,水平扭轉(zhuǎn)度0.1%L。其中,H 為后背的高度,L 為后背的寬度。
沉井施工完成且具備頂進條件后,用汽車吊把頂管機設(shè)備吊運至沉井井底,根據(jù)設(shè)計圖紙用全站儀測放推進機臺底座及機臺安裝位置控制線,以控制線安裝頂管機設(shè)備并保證其位置準確性。
頂進先導(dǎo)管,先導(dǎo)管為直徑100mm 鋼管,第一段帶箭頭,便于嵌入土體,向前推進。每節(jié)先導(dǎo)管長度為1.0m,兩段管節(jié)間采用螺栓連接。先導(dǎo)管頂進前,在推進機臺底座上安裝全站儀控制管道軸線的偏轉(zhuǎn)、偏移,利用全站儀按照設(shè)計坡度頂入先導(dǎo)管。
待先導(dǎo)管頂通后,第二次頂入出土外管,即直徑220mm 黑管,管節(jié)長度為1.0m。出土外管與先導(dǎo)管之間采用擴孔接頭連接,出土外管兩端分別設(shè)置螺紋接頭,后方管節(jié)螺紋接頭擰入前方管節(jié)中。黑管頂入置換先導(dǎo)管,接收井中逐節(jié)拆除先導(dǎo)管。黑管頂入時,對周邊土體主要為擠壓作用。黑管頂通后,根據(jù)需要逐節(jié)裝入螺旋桿,用于出土。
出土外管頂進入接收井后,內(nèi)穿入螺旋出土桿,然后將出土機頭安裝好,徐徐推進洞內(nèi),待機頭全部進洞后,安裝與機頭對應(yīng)的連接油管、水管。
頂進機頭推進過程中,在接收井進行出土外管及螺旋管拆除,泥漿隨機頭攪動由出土螺旋管送出到達坑內(nèi)。本工程雨污分流項目位于城市市區(qū),泥漿外運采用專用泥漿運輸車,專人負責(zé)清掃、沖洗因施工污染的城市道路。
樹脂混凝土管頂進過程中,每節(jié)管需要進行油缸推進及回縮。頂進1m 管,專業(yè)施工人員在接收井內(nèi)拆除出土外管和螺旋管,依次循環(huán)完成整個頂管頂進過程。
樹脂混凝土管按照設(shè)計施工完成后,機頭進入接收井。卸下出土機頭,該段雨污水頂管完成。
施工過程中,各個工序必須嚴格查驗,自檢符合要求后,及時上報監(jiān)理工程師進行驗收,驗收合格后進行下一工序的施工,查驗內(nèi)容及要求見表1。
表1 施工質(zhì)量查驗表
(1)施工監(jiān)測的原則
1)施工現(xiàn)場監(jiān)測應(yīng)安排專業(yè)監(jiān)測機構(gòu),使用專業(yè)的測量儀器進行現(xiàn)場監(jiān)測,按照規(guī)范要求埋設(shè)監(jiān)測測點;2)監(jiān)測機構(gòu)應(yīng)在微頂管工程施工前按照監(jiān)測規(guī)范要求測量初始值;3)施工過程中根據(jù)微頂管工程施工進度,按照規(guī)范要求進行各項監(jiān)測現(xiàn)場測量,必要時進行加密測量和連續(xù)監(jiān)測;4)現(xiàn)場各項監(jiān)測測量數(shù)據(jù)必須真實、連續(xù),并及時對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析,預(yù)判可能帶來的施工危害,特別是出現(xiàn)沉降等涉及安全的問題,必須及時提出處理建議。
(2)監(jiān)測的重點
監(jiān)測重點主要有:1)沉井防護沉降及變形;2)地表及路面開裂與下沉,施工過程中必須按照規(guī)范要求監(jiān)測,并確保工程周圍建筑物、城市道路及自身施工安全。
通過城市雨污水分流工程中微頂管及鋼制沉井安裝技術(shù)的施工應(yīng)用,可以減少城市占地征遷、環(huán)境污染,改變城市道路亂挖的現(xiàn)象,保證行人、車輛出行安全。微頂管施工不僅可保證自身質(zhì)量和安全,還能夠保護環(huán)境、節(jié)約工程成本。參建單位應(yīng)嚴格管理,不斷創(chuàng)新技術(shù),施工單位應(yīng)努力探索新的施工技術(shù),為水利工程建設(shè)的高質(zhì)量發(fā)展做出貢獻■