井超

【摘要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市地下空間的開(kāi)發(fā)和利用越來(lái)越受到人們的重視。頂管法施工是利用主頂油缸和中繼間等的頂推力，從工作井始發(fā)掘進(jìn)穿過(guò)土層，掘進(jìn)機(jī)一直推到接收坑內(nèi)吊起。在頂進(jìn)過(guò)程中，逐節(jié)拼裝管道并推進(jìn)，最終將管道設(shè)置在工作井和始發(fā)井之間預(yù)先設(shè)定的位置，頂管施工是一種非開(kāi)挖的鋪設(shè)地下管道的施工方法。頂管法施工技術(shù)屬于暗挖施工技術(shù)的一種，能夠做到在不開(kāi)挖地表土的情況下將管道敷設(shè)完成，具有對(duì)周邊環(huán)境影響小、施工便捷、成本低和安全性高等優(yōu)點(diǎn)，得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】市政工程;雨污水;機(jī)械頂管施工

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.02.183

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市中已有的排水系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足新時(shí)代要求，很多城市都需要對(duì)其排水系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)代化改造。排水系統(tǒng)是整個(gè)城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要構(gòu)成部分，在對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行改造施工時(shí)，為了盡可能降低施工過(guò)程對(duì)道路及附近電網(wǎng)、供水管道的影響，對(duì)于污水管網(wǎng)通常都是采用頂管施工方法。這種方法具有施工過(guò)程控制簡(jiǎn)單、占用面積較小等優(yōu)勢(shì)。由于施工過(guò)程對(duì)附近的鐵路、公路、建筑物等的影響相對(duì)比較小，其施工成本也相對(duì)較低。

1、頂管施工技術(shù)原理

1896年在國(guó)外的某次鐵路鋪設(shè)當(dāng)中首次采用了頂管技術(shù)，其發(fā)揮出的應(yīng)用價(jià)值得到了人們的認(rèn)可，全面推進(jìn)了頂管技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。隨著時(shí)代的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，頂管技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越多，促使頂管技術(shù)愈加成熟。目前，頂管技術(shù)在我國(guó)市政管網(wǎng)鋪設(shè)當(dāng)中得到了廣泛應(yīng)用，是一項(xiàng)非開(kāi)挖掘進(jìn)式管道鋪設(shè)工藝。其技術(shù)原理為利用主頂油缸和管道之間的中繼間等推力，便能在工作井下放工具管、掘進(jìn)機(jī)等設(shè)備，并從土層穿過(guò)，直至進(jìn)入接收井。通過(guò)這種施工方法，無(wú)需開(kāi)挖路面，便可穿越構(gòu)造物，實(shí)現(xiàn)開(kāi)挖敷設(shè)目的。相比開(kāi)挖埋管工藝，頂管施工具有以下明顯優(yōu)勢(shì)：①對(duì)周?chē)h(huán)境干擾小，幾乎無(wú)影響。②施工占用土地少，減少資源浪費(fèi)。③不會(huì)產(chǎn)生較大噪音、污染小等。

2、雨污水機(jī)械頂管注漿減摩控制

頂管注漿質(zhì)量的好壞，對(duì)后續(xù)施工有著較大的影響。在注漿施工時(shí)，除了需依靠一定的工程設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)之外，還需確保所使用漿液具有良好的混合配比。泥漿的配比需要施工人員結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析對(duì)比，確定膨潤(rùn)土的最佳比例。配比通常以1：10的質(zhì)量比，確定為膨潤(rùn)土與水的配比。在長(zhǎng)距離頂管中，機(jī)頭迎面阻力占頂進(jìn)阻力的比例較小。為盡可能長(zhǎng)的頂進(jìn)或是減小總頂力，應(yīng)盡量減小后背墻面、管節(jié)和主頂機(jī)具的受力。這是降低頂進(jìn)中的管壁外周摩阻力的最好辦法，不僅有利于降低工程成本，也有利于降低設(shè)備、管材受損風(fēng)險(xiǎn)。為達(dá)到此目的，在管壁外周間隙加注觸變泥漿，以使土層與管道間形成一定厚度的泥漿環(huán)。管節(jié)在有泥漿環(huán)中向前滑移，是減阻的理想方式。在泥水加壓平衡式頂管中，由于頂管機(jī)切削的前方土體失圓，加之高壓泥水填充間隙，造成其極易與后方管節(jié)外周間隙相通，導(dǎo)致觸變泥漿的流失。為此，將注漿斷面設(shè)置在機(jī)頭后8～10m處，每6m設(shè)一注漿斷面，機(jī)頭30m后每20m設(shè)補(bǔ)漿斷面。每個(gè)斷面設(shè)置球閥，以便于各斷面單獨(dú)注漿。頂進(jìn)過(guò)程中，每頂進(jìn)0.5m注漿一次，注漿量為理論間隙體積的1.5～2倍。注漿采用的材料為復(fù)合型泥漿土，主要成份為鈉基膨潤(rùn)土、純堿等。該材料為干粉，使用前需摻水后充分?jǐn)嚲蟀l(fā)酵24h。對(duì)于土質(zhì)為粘性土，干粉含量應(yīng)控制在10%～20%;對(duì)于砂性土，其含量控制在20%～30%。使用時(shí)需用螺桿泵加壓至0.4～0.6MPa，通過(guò)壓漿管路輸送到各注漿斷面。

3、雨污水機(jī)械管道頂進(jìn)施工準(zhǔn)備

頂管在頂進(jìn)過(guò)程當(dāng)中，減阻泥漿是減小頂進(jìn)阻力的重要措施。頂管前要先將設(shè)備安裝調(diào)試，安設(shè)好泥漿池，泥漿池開(kāi)挖大致按照10m×8m×3m尺寸，施工完成后泥漿沉淀，拌干土就近使用于綠化工程。按要求調(diào)配泥漿同時(shí)對(duì)注漿的設(shè)備進(jìn)行檢查。對(duì)施工供電和現(xiàn)場(chǎng)備料進(jìn)行檢查，供電主要對(duì)電壓、接地等進(jìn)行檢查，備料包括膠圈、管封、燒堿和膨潤(rùn)土等，規(guī)劃好堆土區(qū)和出土設(shè)備。王橋路市政道路工程設(shè)備采用NPD?500的泥水平衡式頂管機(jī)，配套4只500kN的千斤頂一組，主頂設(shè)備為32MPa油泵，注漿泵的注漿速率為50L/min，砂漿攪拌機(jī)的功率為3kW。

4、雨污水機(jī)械頂管施工安全質(zhì)量保證措施

4.1沉井施工質(zhì)量控制

（1）工作井的開(kāi)挖采用機(jī)械按工作井結(jié)構(gòu)分層進(jìn)行開(kāi)挖，人工配合出土，首次開(kāi)挖深度為1.5m作為起沉平臺(tái)，四側(cè)采用1∶2放坡。挖土采用1臺(tái)220挖掘機(jī)，并與人工配合操作?；拥酌娴母∧鄳?yīng)清除干凈并保持平整，在底部四周設(shè)置2%坡度的排水溝與集水井相通，集水井直徑50cm，比排水溝低50cm以上，防止頂進(jìn)過(guò)程存在積水，影響頂管施工作業(yè)。（2）沉井挖土方，采用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)，與人工配合操作。沉井筒身剛開(kāi)始入土?xí)r，由于筒身中心高，易產(chǎn)生偏斜，操作須謹(jǐn)慎。入土半數(shù)后，可加快下沉速度，為了控制沉井筒體下沉位置，避免超沉，最后1.0m應(yīng)放慢下沉速度，每天不大于0.5m，應(yīng)減少開(kāi)挖深度，在腳下掏土?xí)r應(yīng)慎重，防止突沉和超沉事故發(fā)生。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)情況預(yù)留適當(dāng)?shù)淖猿亮?，沉井下沉?xí)r，為防止對(duì)周?chē)馏w產(chǎn)生較大的擾動(dòng)，促使沉井的順利下沉，沉井采用增加配重的方法或機(jī)械輔助下壓助沉。沉井挖土下沉應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，中間不宜停頓時(shí)間較長(zhǎng)。

4.2管道連接與密封

需要在所有特制混凝土管壁上涂抹瀝青，相鄰兩根管口內(nèi)側(cè)需要預(yù)留10～20mm的間隙，并且通過(guò)麻絲瀝青填料對(duì)縫隙進(jìn)行填充，以達(dá)到密封和緩沖的目的。頂緊后管口之間的間隙控制在5～10mm最為合適。管節(jié)入土后，管節(jié)相鄰接口部位需要通過(guò)內(nèi)漲圈對(duì)中器進(jìn)行對(duì)中，管道和內(nèi)漲圈之間的縫隙通過(guò)木楔塞緊。完成混凝土管鋪設(shè)工作后，通過(guò)內(nèi)抹縫以及內(nèi)抹帶工藝對(duì)管口部位實(shí)施密封處理。由于污水管網(wǎng)施工需要穿過(guò)道路，并且與附近建筑物距離很小，為避免出現(xiàn)土方塌陷、管道滲水等問(wèn)題，進(jìn)而對(duì)附近道路和建筑物造成威脅。在完成頂管工作后，需要將開(kāi)挖的區(qū)域與管道之間的縫隙進(jìn)行填充密封，并且確保外接頭銜接的完善性，最后還要按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)做閉水實(shí)驗(yàn)。為了提升管道附近土方的穩(wěn)定性，需要向附近區(qū)域注入水泥砂漿，其水灰比為1：0.5，注漿壓力控制在0.3～0.5MPa范圍內(nèi)，整個(gè)壓漿過(guò)程可以劃分成為兩個(gè)階段，其中第1個(gè)階段將注漿壓力控制在0.3MPa，持續(xù)時(shí)間為5min，然后再進(jìn)一步將注漿壓力提升到0.5MPa，直到完成整個(gè)過(guò)程為止。由于不同區(qū)域的土體性質(zhì)存在差異，具體的注漿量需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況來(lái)確定。

結(jié)語(yǔ)：

城市雨污水管線是市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，特別是頂管施工，屬于危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程，加強(qiáng)市政頂管危大工程管理，對(duì)城市建設(shè)及施工安全施工及建設(shè)具有重大意義。通過(guò)合理選擇雨污水管材、頂管施工機(jī)械、作業(yè)班組、施工技術(shù)和管理措施等，提高雨污水系統(tǒng)頂管的施工安全質(zhì)量，促進(jìn)城市管網(wǎng)建設(shè)。

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