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        頂管施工技術(shù)在雨污水管道建設(shè)中的應(yīng)用研究

        2018-09-10 09:00:00沈路燕
        城市道橋與防洪 2018年7期
        關(guān)鍵詞:頂管污水管道

        沈路燕

        (上海奉賢賢潤(rùn)水務(wù)建設(shè)有限公司,上海市201499)

        0 引言

        雨污水管道是現(xiàn)階段城市管道建設(shè)中的重要內(nèi)容,就具體的雨污水管道建設(shè)來(lái)看,采用傳統(tǒng)的方式做管道建設(shè),一方面工程量巨大,會(huì)有大量的成本消耗,另一方面會(huì)對(duì)城市美觀性以及生態(tài)環(huán)境形成較大的影響,所以其利用的弊端顯著。頂管施工技術(shù)能夠有效的避免上述問(wèn)題,在具體實(shí)踐中的作用優(yōu)勢(shì)顯著,因此在雨污水管道的建設(shè)中采用此技術(shù)具有顯著現(xiàn)實(shí)價(jià)值[1]。

        1 頂管發(fā)展史

        頂管法施工是繼盾構(gòu)施工之后發(fā)展起來(lái)的地下管道施工方法,最早于1896年美國(guó)北太平洋鐵路鋪設(shè)工程中應(yīng)用,已有百年歷史。20世紀(jì)60年代在世界各國(guó)得到推廣:近20年,日本研究開發(fā)土壓平衡、水壓平衡頂管機(jī)等先進(jìn)頂管機(jī)頭,并提出相應(yīng)工法。中國(guó)從50年代在北京、上海開始試用,1986年上海穿越黃浦江輸水管道,采用鋼頂管應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制,激光導(dǎo)向等先進(jìn)技術(shù),單向頂進(jìn)距離1120m,頂進(jìn)軸線精度:左右<±150 mm,上下<±50 mm。1997年上海黃浦江上游引水工程的長(zhǎng)橋支線頂管工程,中國(guó)創(chuàng)造鋼管頂管世界記錄,一次最大頂進(jìn)距離為1 743 m,鋼管直徑3.5 m。

        2 頂管施工技術(shù)概述

        頂管施工技術(shù)是一種非開挖的施工方法,是一種不開挖或者少開挖的管道埋設(shè)施工技術(shù)。頂管法施工就是在工作坑內(nèi)借助于頂進(jìn)設(shè)備產(chǎn)生的頂力,克服管道與周圍土壤的摩擦力,將管道按設(shè)計(jì)的坡度頂入土中,并將土方運(yùn)走。一節(jié)管子完成頂入土層之后,再下第二節(jié)管子繼續(xù)頂進(jìn)。其原理是借助于主頂油缸及管道間、中繼間等推力,把工具管或掘進(jìn)機(jī)從工作坑內(nèi)穿過(guò)土層一直推進(jìn)到接收坑內(nèi)吊起。管道緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后,埋設(shè)在兩坑之間。從工程實(shí)踐應(yīng)用來(lái)看,在奉賢區(qū)的工程建設(shè)中,此技術(shù)發(fā)揮了巨大的效用[2]。

        3 頂管施工技術(shù)在雨污水管道建設(shè)中的應(yīng)用

        頂管施工技術(shù)在目前的城市管道建設(shè)中被普遍采用,主要是因?yàn)榇朔N技術(shù)使用對(duì)城市環(huán)境的影響較小,而且實(shí)際應(yīng)用效果顯著。在雨水管道的建設(shè)中,此技術(shù)有著重要的應(yīng)用,以下便是對(duì)其應(yīng)用的具體分析。

        3.1 工程案例

        在奉賢區(qū)的發(fā)展過(guò)程中,隨著新城地位的突出和影響力的加劇,其規(guī)模不斷加大,人口不斷提升,原有的雨污水管道在實(shí)際利用中呈現(xiàn)出負(fù)荷過(guò)重的情況,因此需要新建雨污水管道。在奉賢區(qū)金錢公路東側(cè)、奉浦大道大道北側(cè)設(shè)污水提升泵站1座,污水管道總長(zhǎng)度3 693 m。出于環(huán)境、施工安全等方面的考慮,部分管道施工決定采用頂管施工技術(shù),頂管施工長(zhǎng)度為864 m,采用F型鋼承口鋼筋混凝土管,管徑DN1200~DN1650,局部路段平面圖見圖1。

        3.2 施工設(shè)計(jì)

        雨污水管道的頂管施工技術(shù)的施工設(shè)計(jì)具體包括三個(gè)部分:第一是施工樣圖設(shè)計(jì)。在樣圖設(shè)計(jì)中,對(duì)于管道的埋深,管道的承壓和荷載等要通過(guò)計(jì)算做詳細(xì)的確定,這樣,管道施工中的安全可以得到保證。第二是管道的施工方案設(shè)計(jì)。在施工樣圖的基礎(chǔ)上,考慮施工的工程量和施工周期,需要對(duì)具體的施工進(jìn)度做科學(xué)的計(jì)算,根據(jù)具體的機(jī)器使用進(jìn)度確定人員規(guī)模和材料使用等,這樣,具體的施工方案會(huì)得到更加全面的設(shè)計(jì)。該工程頂管基本在市政道路下穿過(guò),地下管線眾多,對(duì)地面沉降要求較高,因此,選用性能先進(jìn)的頂管機(jī)頭,是控制地面沉降、加快工程建設(shè)速度的關(guān)鍵。該工程污水干管管徑為DN1200以上,故采用泥水平衡式頂管工具頭,所有操作均可通過(guò)遙控在地面進(jìn)行,且對(duì)地面沉降控制較好。第三是施工監(jiān)管的設(shè)計(jì)。在施工的過(guò)程中,要避免突發(fā)事件的發(fā)生,應(yīng)在施工設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)ν话l(fā)性事件做應(yīng)急預(yù)案設(shè)計(jì),以確保整個(gè)施工的安全性。頂管施工的基本施工設(shè)計(jì)圖見圖2。

        圖2 頂管施工的基本施工設(shè)計(jì)圖

        3.3 施工準(zhǔn)備

        施工準(zhǔn)備需作好三方面工作。第一是需要對(duì)施工區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境做具體考察,確定土壤的工程條件,比如土壤的含水量和穩(wěn)定性。比如,如果在考察中發(fā)現(xiàn)施工土壤的含水量較高,那么在施工中需要利用排水措施排出土壤水分,這樣,土層工程條件提升,荷載穩(wěn)定性加強(qiáng)。第二是做施工人員以及材料、設(shè)備的準(zhǔn)備。這些要素是施工中必須要重視的,因此在準(zhǔn)備工作開展的時(shí)候必須要第一時(shí)間確認(rèn)。第三是做管理要素的準(zhǔn)備,包括技術(shù)條件、管理人員水平等。

        3.4 施工執(zhí)行

        施工執(zhí)行須注意兩點(diǎn):第一是施工的規(guī)范化操作。在具體的頂管施工技術(shù)應(yīng)用中,技術(shù)應(yīng)用的步驟、環(huán)節(jié)、機(jī)械設(shè)備的具體操作以及人員的實(shí)際操作執(zhí)行等都必須要保證規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。簡(jiǎn)言之,具體執(zhí)行的規(guī)范是保證施工質(zhì)量的重要措施,因此無(wú)論是在施工前還是施工中,必須強(qiáng)調(diào)規(guī)范化操作。第二是做好施工過(guò)程中的管理工作,主要指的是機(jī)械設(shè)備的管理和人員的管理。從實(shí)際分析來(lái)看,人員和設(shè)備的不合理使用會(huì)造成施工的混亂,這對(duì)于施工安全來(lái)講十分不利,因此在現(xiàn)場(chǎng)中強(qiáng)化管理十分必要。總而言之,在施工執(zhí)行的過(guò)程中對(duì)具體的規(guī)范性操作和場(chǎng)面管理做強(qiáng)化,施工質(zhì)量、安全會(huì)有更可靠的保障。

        該工程在頂管頂進(jìn)過(guò)程中,地層對(duì)頂管阻力較大,易堵塞刀盤切削口,排泥管道也會(huì)給頂管施工帶來(lái)困難。而且,由于土層的不均勻性,頂管方向不易控制,易產(chǎn)生頂偏等不良現(xiàn)象。

        針對(duì)會(huì)遇到的施工問(wèn)題采取以下解決措施:

        (1)減小頂管施工的外壁摩阻力,通過(guò)管壁外優(yōu)質(zhì)潤(rùn)滑泥漿的制作和壓注措施降低頂進(jìn)阻力;為了對(duì)正面的土體進(jìn)行改良,在機(jī)迎土面的上部布置了注漿管。

        (2)針對(duì)頂管方向不易控制的措施,適當(dāng)調(diào)整掘進(jìn)機(jī)殼體的長(zhǎng)徑比,使糾偏過(guò)程的承載面積增加,提高糾偏穩(wěn)定性;在掘進(jìn)機(jī)后面緊跟一套中繼間,用于輔助糾偏,使原來(lái)掘進(jìn)機(jī)的一組糾偏裝置變?yōu)槎M糾偏裝置,增加了方向控制的可靠性;嚴(yán)格執(zhí)行方向偏差報(bào)警制度,一旦施工中出現(xiàn)偏差值超過(guò)5 cm時(shí),作業(yè)人員應(yīng)立即停止頂進(jìn),并逐級(jí)向上匯報(bào),經(jīng)技術(shù)負(fù)責(zé)人匯同有關(guān)施工人員研究分析原因后,方可繼續(xù)頂進(jìn),從而避免盲目頂進(jìn)。

        (3)針對(duì)頂管沉降控制的措施,頂進(jìn)過(guò)程的控制措施,嚴(yán)格控制正面土壓力;嚴(yán)格控制機(jī)頭糾集量;頂管接近管線時(shí)應(yīng)放慢頂進(jìn)速度,并加大膨潤(rùn)土泥漿注漿量,以控制管線沉降;進(jìn)出洞口的滲漏及管道下沉的針對(duì)性措施,在頂管施工前,必須對(duì)進(jìn)出洞口的土體進(jìn)行預(yù)加固,采取雙液漿法加,加固強(qiáng)度為0.3~0.4 MPa;頂管進(jìn)入接收坑后,應(yīng)盡快對(duì)洞口進(jìn)行封堵,并利用前幾節(jié)管子底部。預(yù)埋注漿孔向管道下部土體壓注水泥漿,同時(shí)也向洞圈進(jìn)行壓漿。

        3.5 施工監(jiān)督

        施工監(jiān)督工作在雨污水管道的具體建設(shè)中十分必要,尤其是利用頂管施工技術(shù)做的具體的管道建設(shè),監(jiān)督工作更要做全面。就施工監(jiān)督來(lái)看,其工作強(qiáng)化需要做好兩方面:第一是構(gòu)建完整的監(jiān)督體系,并對(duì)體系中的監(jiān)督環(huán)節(jié)責(zé)任進(jìn)行明確,這樣,執(zhí)行環(huán)節(jié)的人員會(huì)更加清楚的知道自身的職責(zé)所在,有了責(zé)任目標(biāo)的明確,其監(jiān)督工作的落實(shí)效果會(huì)更加突出;第二是監(jiān)督工作要建立反饋機(jī)制,這樣,監(jiān)督中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題可以及時(shí)反饋,問(wèn)題的具體解決也會(huì)更具實(shí)效,當(dāng)然,為了實(shí)現(xiàn)這種實(shí)效性的提升,利用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建信息共享平臺(tái)現(xiàn)實(shí)意義顯著。

        3.6 施工檢驗(yàn)

        施工檢驗(yàn)是頂管施工技術(shù)應(yīng)用的最后一項(xiàng)重要工作。在具體的檢驗(yàn)中,首先需要確定檢驗(yàn)的項(xiàng)目。分析目前的實(shí)踐,檢驗(yàn)的項(xiàng)目主要來(lái)自于工程設(shè)計(jì),即設(shè)計(jì)中的具體項(xiàng)目是工程檢驗(yàn)的參考項(xiàng)目。其次是要確定檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn),具體詳見表1。

        在工程設(shè)計(jì)的時(shí)候,根據(jù)工程的規(guī)模做了相應(yīng)的參數(shù)設(shè)計(jì),在具體檢驗(yàn)的時(shí)候可以比對(duì)工程設(shè)計(jì)參數(shù)和實(shí)際參數(shù),如果差異在允許范圍內(nèi)則合格,如果不合格,則需要找到不合格的原因并改善。簡(jiǎn)單來(lái)講,檢驗(yàn)是把握工程質(zhì)量的最后一道關(guān)卡,只有做好檢驗(yàn)工作,頂管施工技術(shù)的具體利用實(shí)效才能得以加強(qiáng)。

        表1 允許偏差表

        4 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,雨污水管道建設(shè)是目前城市建設(shè)中的重要內(nèi)容,因此需要得到足夠的重視。頂管施工技術(shù)在實(shí)際利用中的效果顯著,積極的利用其做雨污水管道的建設(shè)可以控制成本,也可以減少施工對(duì)環(huán)境的破壞,因此分析此種施工技術(shù)的具體應(yīng)用環(huán)節(jié)并就其中的注意事項(xiàng)做強(qiáng)調(diào),可給管道施工提供豐富的參考。

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