鄭 宇

(哈爾濱市江堤管理處，哈爾濱 150086)

哈爾濱市開發(fā)區(qū)松花路供水管線的施工方法

鄭 宇

(哈爾濱市江堤管理處，哈爾濱 150086)

在確定頂管施工方法后，設計頂管的造型，配置了設備及適合的施工方法，滿足了穩(wěn)定和精度要求。

供水管線;機械頂管;設備;檢查方法;強度;穩(wěn)定

哈爾濱市開發(fā)區(qū)松花路供水管線工程是哈爾濱市開發(fā)區(qū)工程計劃之一，對保證開發(fā)區(qū)正常供水，促進各地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展，有著重要意義。共計總長2 331.21 m，管材為球墨鑄鐵管，DN1000 L=1 726.42 m，支線 8條、DN500 L=48 m、DN300 L=186.79 m、DN200 L=370 m。工程位于平房區(qū)起步區(qū)，起點樁號為K5+926.42;終點為樁號K+200。由于開槽施工遇到建筑物(廠房)無法開槽施工，經(jīng)設計單位審批，決定變成頂管施工，管材為DN1600鋼板管內穿DN1000鋼板管，采用人工掘土機械頂進的方法。

1 頂管施工方法的確定

在黏性土或砂性土層，且無地下水影響時，宜采用手掘式或機械挖掘式頂管法;當土質為砂礫土時，可采用具有支撐的工具管或注漿加固土層的措施;在軟土層且無障礙物的條件下，該段、管頂以上土層較厚時，宜采用擠壓式或網(wǎng)格式頂管法;在黏性土層中必須控制地面隆陷時，宜采用土壓平衡頂管法;在粉砂土層中且需要控制地面隆陷時，宜采用加泥式土壓平衡或泥水平衡頂管法;在頂進長度較短、管徑小的金屬時，宜采用一次頂進的擠密土層頂管法。

2 頂管坑的造型及設備

2.1 頂管坑的造型

1)管坑開挖前首先安照設計圖紙及項目經(jīng)理部研究設置頂管坑的位置，采用測量儀器放線并設置測量控制點，采用垂球法控制平面與高程位置。

2)管坑大小及深度。工作坑兩個，其中頂管坑長8 m，寬4 m，深5 m;接收坑長7 m，寬4 m，深5 m。

開挖采用人工開挖機械吊裝，人工將坑挖至2 m左右后，安裝平臺及架子安裝設備后，人工挖土機械吊土直至要求深度，溝槽必須平整，垂直無凸凹現(xiàn)象。

2.2 設備

1)千斤頂：千斤頂是掘進頂管的主要設備。

2)高壓油泵：有電動機帶動油泵工作，選用額定核動力為31.5 MPa液壓油泵，經(jīng)分配器，控制閥進入千斤頂，各千斤頂?shù)倪M油管并聯(lián)一起，保證各千斤頂活塞的出力和行程一致。

3)頂鐵：頂鐵是傳遞和分散頂力的設備。要求它能承受頂進壓力而不變形并且便于搬動。根據(jù)頂鐵位置的不同，可分為橫頂鐵、順頂鐵和U性頂鐵3種。

4)工作坑上設活動式平臺，平臺用30#工字鋼梁，上鋪15×15 cm方木。工作坑井口處安裝一滑動平臺，作為下管及出土使用。在工作平臺上設起重架，上裝電動卷揚機，其起重量應大于管子重量。

2.3 工作井的結構

工作坑的支撐宜形成封閉式框架，矩形工作坑的四角應加斜撐。

3 套管人工頂進發(fā)

采用人工掘土機械頂進法不影響鐵路的正常交通;不影響地面建筑物(長房)正常使用;穿越管道發(fā)生故障時可進行檢修，一般事故不致造成路基下沉;設置套管，穿越管道安全可靠;頂進平面與高程位置較易控制。此法操作如下：

1)開挖工作坑，處理基礎、支設后背、導軌與頂進設備。

2)將一節(jié)套管置于導軌上，用經(jīng)緯儀、水準儀校正其平面與高程的位置，使其滿足設計要求。

3)派2人至管內，1人在工作面上挖土，1人用小車將松土運出管外至工作坑，在用電葫蘆將土運至地面上。

4)啟動千斤頂，將套管頂進，采用2臺液壓千斤頂作為主項。頂進開始時，就緩慢進行，待各接觸部位密合后，在按正常速度頂進。

頂進若發(fā)現(xiàn)有油路壓力突然增高，應停止頂進，檢查原因經(jīng)過處理后方可繼續(xù)頂進，油路壓力不得過大，速度不得過快。挖出的土方要及時外運，及時頂進，使頂力限制在較小范圍內。第一節(jié)套管頂入工作面后，使其預留0.3 m左右的管子在導軌上，供作第二節(jié)套管頂進前穩(wěn)管用，第二節(jié)套管在導軌上就位后，即可續(xù)頂。

5)頂進中應用水準儀監(jiān)測管道是否偏離中心位置，否則，應進行糾偏后在行頂進。為防止頂進管管節(jié)錯位，需在兩管節(jié)之間的接口處加設內撐環(huán)，待管子全部頂進土中后拆除內撐環(huán)，換上內套管，并打塞填料予以接口。

4 頂管允許偏差及檢查方法

頂管允許偏差及檢查方法具體見表1。

表1 頂管允許偏差及檢驗方法

5 頂力計算與后背設計

本工程是將壁板加厚作為千斤頂?shù)暮蟊硥?。后背作為千斤頂?shù)闹谓Y構，要有足夠的強度和風度，且壓縮變形要均勻。所以，應進行強度和穩(wěn)定性計算。

5.1 推力的理論計算

式中：F為總推力;F1為迎面阻力;F2為頂進阻力。

式中：D為管外徑，P為控制土壓力。

式中：Ko為靜止土壓力系數(shù)，一般取0.55;Ho為地面至掘進機中心的厚度，取最大值4 m;γ為土的濕重量，取1.9 t/m3。

式中：f為管外表面平均綜合摩阻力;D為管外徑;L為頂距。

5.2 后背的計算

后背在頂力作用下，產生壓縮。壓縮方向與頂力作用一致。當停止頂進，頂力消失，壓縮變形隨之消失。這種彈性變形即象是正常的，頂管中，后背不應當破壞，產生不允許的變形。

后背部允許出現(xiàn)上下或左右的不均勻壓縮。否則，千斤頂在余面后背上，造成頂進偏差。為了保證頂進質量和施工案例，施工時應后背的強度和剛度計算。

后靠背受力計算公式中：R為總推力之反力(一般大于推力的1.2～1.6);a為系數(shù)(取1.5～2.5)此處取2;B為后座墻的寬度，m，此處取4 m;γ為土的容重，kN/m3;H為后座墻的高度，m，此處取6.15 m;Kp為被動土壓系數(shù);C為土的內聚力，kPa，一般情況下取10，kPa;h為地面到后座墻頂部土體的高度，m，此處取4.5 m。

當給排水管道通過鐵路、河流及重要建筑物等障礙物時，不能采用一般開挖溝槽的施工方法，而應視具體條件與要求，采用不開槽的頂管套管(內穿管)施工、架空管橋施工、倒虹管施工等一些特殊的施工方法，以便高效優(yōu)質地完成管道工程任務。

［1］GB50268-2008給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［2］鄭達謙.給水排水工程施工［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998.

TU991.36

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1007-7596(2011)04-0139-02

2011-02-10

鄭宇(1963-)，女，黑龍江哈爾濱人，助理工程師。