張小強(qiáng)

(武漢供電設(shè)計(jì)院有限公司， 湖北 武漢 430000)

1 概述

隨著城市現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷提高，城市對(duì)電的需求越來(lái)越大，城市內(nèi)電力通道的敷設(shè)越來(lái)越多，從而導(dǎo)致電力、給排水、電信、燃?xì)獾裙芫€在城市內(nèi)綜合交錯(cuò)，城市地下管網(wǎng)的敷設(shè)、維修和更換過(guò)程中對(duì)城市交通、人們生活、工作的干擾程度，已經(jīng)成為衡量一個(gè)城市基礎(chǔ)設(shè)施是否完善，城市管理水平高低的標(biāo)桿。

頂管是地下管道非開(kāi)挖施工的一種，它的特點(diǎn)是將管道敷設(shè)明挖改為暗挖。這對(duì)交通繁忙、人口密集、地下密集、地面建筑物眾多、地下構(gòu)筑物和管線復(fù)雜的市區(qū)來(lái)說(shuō)是非常重要的。

2 應(yīng)用工程實(shí)例

本工程為武漢市軌道交通3號(hào)線110kV趙家條地鐵變電站線路工程，由于其回?cái)?shù)較多且路徑處于繁華的黃埔大街，最終決定采用3m內(nèi)徑鋼筋混凝土頂管方案。

在本工程中3m內(nèi)徑鋼筋混凝土頂管全長(zhǎng)1155.7m,1.6m內(nèi)徑鋼筋混凝土頂管全長(zhǎng)131m。由于頂管長(zhǎng)度較長(zhǎng)，必須設(shè)置中繼間，中繼間是長(zhǎng)距離頂管中必不可少的設(shè)備。

3 中繼間計(jì)算

該工程頂管壁厚300mm，成品管混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)：C50，頂管受力面積為圓環(huán)受力面積，頂管受力面積為：則3m內(nèi)徑頂管軸向允許推力為：fc?s1=23.1×3.11×106N=71841kN；工作井背后的土體經(jīng)過(guò)計(jì)算可承受后推力15000kN。根據(jù)工作井所能承受的最大頂力及管材軸向允許推力比較后，取最小值作為油缸的總推力。本工程中共使用8只油缸，每只油缸頂力控制在1875kN以下。

總頂力計(jì)算公式如下：

式中，F(xiàn)-總推力；

-初始推力；

-每米管子與土層之間的摩擦力。

式中，Bc-為頂管外徑；

Pe-挖掘面前土壓力；

Pw-地下水壓力；

?P-附加壓力，一般取20kPa。

式中，ρ-水的密度；

g-重力加速度；

h-為地下水位到挖掘機(jī)的中心深度；

式中，R-綜合摩擦阻力；

S-管外周長(zhǎng)；

W-為每米管子的自重；

f-為管摩擦系數(shù)。

根據(jù)以上公式計(jì)算，F(xiàn)=35000.46kN?？偼屏Υ笥诠ぷ骶脑O(shè)計(jì)頂力，故需要增加中繼間。

中繼間布置計(jì)算公式如下：

式中，P-中繼間設(shè)計(jì)頂力

K-總推力達(dá)到中繼間總推力的百分比；

N-機(jī)頭的迎面阻力；

F-每米管壁摩阻力。

最終計(jì)算得L=97.65m,取100m,即40節(jié)的鋼筋混凝土頂管（2.5m/節(jié)）。

4 頂管施工

4.1 頂管井設(shè)計(jì)

頂管井分工作井與接收井兩種，頂管井的建造結(jié)構(gòu)有很多種類，一般使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。工作井的結(jié)構(gòu)形式通常有單孔井和單排孔井。前者形狀有圓形、正方形、矩形等，后者則大多為矩形，它們的結(jié)構(gòu)受力性能由高至低依次為圓形一正方形一矩形。

4.2 頂管工作井支護(hù)措施

本工程從頂管井的支護(hù)須從費(fèi)用，施工周期，實(shí)際場(chǎng)地情況等多方面考慮，對(duì)幾種常用的支護(hù)方式進(jìn)行對(duì)比，本工程位于繁華的黃埔大街，周邊住宅，酒店林立，故最終選定對(duì)周邊建筑物擾動(dòng)較小的現(xiàn)澆鋼筋混凝土的施工方式，其支護(hù)方式為鉆孔灌注樁+水泥土攪拌樁。

支護(hù)方式對(duì)比

待頂管井支護(hù)完成，進(jìn)行主體施工，主要施工流程為：

1.測(cè)量放線。

2.挖方，采用人工從上至下逐層用鎬、鍬進(jìn)行挖土。

3.井壁鋼筋綁扎，采用預(yù)先下料、井下綁扎的施工方法。

4.井壁模板支設(shè)，井壁模板采用加工好的定型鋼模板。

5.井壁砼澆筑，井壁砼澆筑采用商品混凝土。

6.模板拆除，井壁混凝土終凝8個(gè)小時(shí)后才能拆除支撐，強(qiáng)度達(dá)到1MPa以上時(shí)才能拆模。

7.井坑地表水及井坑排水，地面排水。

4.3 頂管主體施工及技術(shù)措施

頂管主體的施工流程如下：

1.待頂管工作井開(kāi)挖、養(yǎng)護(hù)完成后安放管節(jié)。

2.安裝導(dǎo)軌。

3.設(shè)置后背。

4.安裝頂進(jìn)設(shè)備和管節(jié)。

5.挖土、頂進(jìn)、測(cè)量及糾偏。

安全措施：

1）施工前先與鐵路、公路及市政的有關(guān)部門進(jìn)行協(xié)調(diào)；

2）挖土和頂進(jìn)時(shí)洞內(nèi)不準(zhǔn)用明火；

3）頂進(jìn)時(shí)停止挖土，傳力柱上和兩側(cè)不準(zhǔn)站人；

4）吊裝時(shí)井內(nèi)人員要做好防護(hù)措施。

5）頂管內(nèi)應(yīng)設(shè)給風(fēng)設(shè)施，防止缺氧。

5 結(jié)論和建議

頂管設(shè)計(jì)在電力工程中，特別是高壓電纜回?cái)?shù)多和電力通道位于交通繁忙的城市主干道時(shí)，顯得尤為重要。管徑加大，長(zhǎng)度加長(zhǎng)，有直有曲，種類繁多，這將是今后大城市電力通道頂管施工的發(fā)展趨勢(shì)。因此，我們要重視這個(gè)良機(jī)，進(jìn)一步地完善和提高我們的頂管設(shè)計(jì)和施工技術(shù)在電力通道中的應(yīng)用，使之綜合設(shè)計(jì)、施工技術(shù)達(dá)到國(guó)際水平。

[1]CECS 246:2008,給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程[S].

[2]ATV A-161,Str uctural calculation of dr iv en pipes[S].

[3]任旺.成都地鐵盾構(gòu)隧道荷載分布研究[D].成都:西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院,2009.

[4]施仲衡.地下鐵道設(shè)計(jì)與施工[M].西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社,1997.