徐國(guó)煥

（中鐵十九局集團(tuán)第五工程有限公司，遼寧 遼陽(yáng) 111000）

近年來(lái)隨著城市經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，同時(shí)由于地下管線越來(lái)越多、城市的交通日益繁忙，對(duì)城市市政配套管道設(shè)施建設(shè)中技術(shù)性、環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性的要求越來(lái)越高。利用優(yōu)化設(shè)計(jì)理念進(jìn)行設(shè)計(jì)，適應(yīng)可持續(xù)反戰(zhàn)要求。在施工過(guò)程中，非開(kāi)挖鋪設(shè)管道技術(shù)以其不需開(kāi)挖路面，交通不斷行，對(duì)周?chē)h(huán)境影響能減少到最小，管道埋深的范圍較大等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，將會(huì)在繁華的大都市政建設(shè)中越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

1 優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.1 基本思想

依據(jù)現(xiàn)行的《城市排水設(shè)計(jì)規(guī)范》和城市污水排放工程建設(shè)操作的基本要求，在污水管道的管徑施工中，要充分考慮到精確性，準(zhǔn)確確定管徑的應(yīng)用要求和基本設(shè)計(jì)規(guī)范。通常我們可以采用常用的均勻流公式來(lái)計(jì)算。同時(shí)，在施工中，還應(yīng)充分考慮到管道之間的連接，管徑的長(zhǎng)度和寬度等。同時(shí)還要增加了一個(gè)管徑設(shè)計(jì)的約束條件。污水管道管徑的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的基本思想是指在滿足給排水工程約束條件和城市污水工程管道設(shè)計(jì)的應(yīng)用要求的前提下，首先確定排水體制及管網(wǎng)定線，然后以管道管徑的充滿度和流速為主要變量，最大限度的降低工程造價(jià)的前提下，來(lái)使用均勻流公式進(jìn)行管徑、坡度等一系列基本數(shù)據(jù)的計(jì)算。在依次對(duì)上游下游各設(shè)計(jì)管段的計(jì)算后，完成一條管道以及整個(gè)管網(wǎng)的計(jì)算。

1.2 管徑設(shè)計(jì)的優(yōu)化

一般而言，最優(yōu)化方案的確定要考慮到諸多因素都可能對(duì)管道管徑的設(shè)計(jì)方案產(chǎn)生影響。因此，以加強(qiáng)設(shè)計(jì)人員對(duì)管網(wǎng)計(jì)算的宏觀控制與局部干預(yù)，在優(yōu)化城市污水管道管段設(shè)計(jì)的計(jì)算方案中，既要盡量減少每一設(shè)計(jì)管段管徑的工程造價(jià)，更要有全局觀，通過(guò)最優(yōu)解來(lái)降低工程設(shè)計(jì)成本以減少整個(gè)管網(wǎng)的工程造價(jià)為總目標(biāo)。然而由于管道管徑的可選擇尺寸在實(shí)際施工中可能變化，因此在此基礎(chǔ)上，通過(guò)最優(yōu)化計(jì)算得出最優(yōu)解往往不能與實(shí)際施工情況相符，這樣就造成了施工的困難，不能任意的選擇管徑，對(duì)最大充滿度的限制一般又與管徑大小有關(guān)。直接優(yōu)化法與后者相比，有著不同的特點(diǎn)。通過(guò)直接優(yōu)化法對(duì)各種方案或可調(diào)參數(shù)的選擇、計(jì)算和比較，來(lái)得到最優(yōu)解或滿意解。為此，在對(duì)各管段的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化選擇的同時(shí)，它是根據(jù)管道管徑性能的指標(biāo)的變化，確定目標(biāo)函數(shù)，這個(gè)目標(biāo)函數(shù)可以用來(lái)為各方案提供一個(gè)統(tǒng)一的可操作的標(biāo)準(zhǔn)，為了全局的利益，增加人機(jī)對(duì)話功能，使各管段設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化選擇服從盡可能降低整個(gè)管網(wǎng)工程總造價(jià)這個(gè)全局目標(biāo)。

1.3 管段設(shè)計(jì)方案的擬定

由于污水管道的埋深對(duì)工程造價(jià)具有最重要的影響，因此管道鋪設(shè)深度和管徑尺寸的選擇十分重要，是鋪設(shè)管道的確定坡度，這一參量的確定對(duì)管道埋深有重要的影響。而關(guān)于設(shè)計(jì)城市污水管道的流速，約束條件也很多，只有在滿足所有設(shè)計(jì)流速的約束條件的前提下，通過(guò)科學(xué)計(jì)算選擇一個(gè)盡可能最小的設(shè)計(jì)流速，才能對(duì)各項(xiàng)參數(shù)，作出正確的優(yōu)化選擇，這在優(yōu)化施工程序的設(shè)計(jì)方案中也很容易實(shí)現(xiàn)。另一方面，在前面的約束條件中除了對(duì)最小管徑的管底坡度規(guī)定以外，尚沒(méi)有對(duì)管底坡度大小做出任何的具體規(guī)定，因而無(wú)法以管底坡度作為優(yōu)化方案選擇的主要變量。如果在已知設(shè)計(jì)流量并初步確定了流速的情況下，選擇一個(gè)盡可能接近最大設(shè)計(jì)充滿度的管徑，則該管徑就是該條件下可以選擇的最小管徑。但是，在具體的約束條件下，除了最小管徑外，并沒(méi)有對(duì)管徑大小的具體要求，而對(duì)設(shè)計(jì)充滿度卻有嚴(yán)格的規(guī)定，因而無(wú)法直接選取一個(gè)最優(yōu)管徑來(lái)滿足有關(guān)約束條件。

2 施工技術(shù)控制

2.1 頂管施工的原理

頂管施工就是借助主頂油缸及管道間的中間推力，把工具管或掘進(jìn)機(jī)從工作坑內(nèi)穿過(guò)土層一直推到接收坑內(nèi)。為了降低頂管對(duì)周?chē)馏w的擾動(dòng)，在頂管過(guò)程中必須進(jìn)行注漿潤(rùn)滑，這就需要帶注漿孔的管節(jié)。帶注漿孔管預(yù)制與件通管節(jié)預(yù)制基本相同，主要的不同點(diǎn)為它在普通管的前后兩端加設(shè)了注漿孔預(yù)埋件，以便注漿使用。與此同時(shí)，也就是把緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后的管道埋在兩坑之間。帶拉桿的管節(jié)預(yù)制方法與普通管基本相同，其不同點(diǎn)主要為在管節(jié)前后兩段加設(shè)預(yù)埋拉桿。管節(jié)的吊運(yùn)、裝車(chē)、下管均采用特制的吊車(chē)及專(zhuān)用吊管頂進(jìn)行。管節(jié)起吊嚴(yán)格遵守規(guī)范,輕吊輕放。

2.2 管道頂進(jìn)技術(shù)

全部設(shè)備經(jīng)過(guò)檢查并經(jīng)過(guò)試運(yùn)轉(zhuǎn)，前七節(jié)管用拉桿連接,以防止管節(jié)漂移。防止工具管出洞后下跌，工具管出洞后，由于支撐面較小，工具管容易出現(xiàn)下跌，為此需在工具管下的井壁上加設(shè)支撐，同時(shí)工具管與第一節(jié)管之間連接，加強(qiáng)整體性。在頂進(jìn)時(shí)，封門(mén)拆除后將工具管立即切入土層。工具管要嚴(yán)格調(diào)零，將工具管調(diào)整成一條直線，此時(shí)儀表所反映的角度應(yīng)為零，調(diào)零后將糾偏油缸鎖住。注意測(cè)量和糾偏。開(kāi)始頂進(jìn)5M～10M范圍內(nèi)，施工偏差超過(guò)允許偏差時(shí)，應(yīng)采取措施立即糾正。工具管進(jìn)入土層后的管端處理還應(yīng)在進(jìn)入接收井的工具管和管端應(yīng)設(shè)枕墊，管道兩端露在工作井中的長(zhǎng)度不得小于0.5M。頂管結(jié)束后，管節(jié)接口的內(nèi)側(cè)間隙將按設(shè)計(jì)要求處理。

2.3 注漿工藝技術(shù)

頂管施工采用優(yōu)質(zhì)的觸變泥漿材料觸變泥漿的配合比將根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地層、土質(zhì)及觸變泥漿的技術(shù)指標(biāo)確定。頂管結(jié)束后，需立即用水泥漿置換觸變泥漿，并密封注漿孔。壓漿方法要以同步注漿為主，補(bǔ)漿為輔。在管子預(yù)埋注漿孔，每隔3節(jié)管在一個(gè)斷面設(shè)置注漿孔4個(gè)，并具備排氣功能。漿體的配制、攪拌、膨脹時(shí)間，都必須按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求進(jìn)行。在頂進(jìn)過(guò)程中，要經(jīng)常檢查各推進(jìn)段的注漿減阻效果，從而及時(shí)加以改進(jìn)施工工藝。注漿設(shè)備和管路要可靠。具有足夠的耐壓和良好的密封性能。注漿孔統(tǒng)一編號(hào)并注明施工順序。當(dāng)有土粒進(jìn)入管內(nèi)時(shí)，立即沖洗干凈。注漿過(guò)程中發(fā)現(xiàn)壓力突然下降，流量突然增大時(shí)，應(yīng)立即停止，檢查是否冒漿、跑漿。注漿施工按分序加密的原則。注漿孔的布置為兩邊各一排，注漿應(yīng)管道兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行，兩側(cè)的注漿順序呈三角形分布，同一次序的孔可以同時(shí)施工，不同次序的孔，按規(guī)定次序進(jìn)行。注漿前應(yīng)做好孔口的注漿工作。當(dāng)發(fā)生以上情況時(shí)，應(yīng)立即采取措施處理閥內(nèi)管的側(cè)孔被打開(kāi)，密封換向短節(jié)連接在沖砂管下部，液流通過(guò)換向閥內(nèi)管進(jìn)入油管內(nèi)部，進(jìn)行正沖砂。

結(jié)論

隨著工程技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)出現(xiàn)更為先進(jìn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和頂管施工工藝及施工機(jī)械。頂管施工工藝也會(huì)進(jìn)一步地廣泛應(yīng)用于我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。在采用頂管施工技術(shù)后，減少了大量的土方開(kāi)挖量，減小了對(duì)周?chē)ㄖ锖椭苓吘用竦挠绊?，取得了良好的?jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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