随着城市建设的大规模发展, 人们对生活环境的质量提出更高的要求。各级政府都致力于新区开发和老城区改造。而城区水污染的治理和水资源的保护又是重中之重。但在繁华的城市施工中, 如遇管道纵横交错, 技术复杂, 施工条件苛刻等情况时, 采用普通的施工方法, 很难完成预期的目标, 还可能会给周围建筑、道路带来危害。此时采用非开挖技术的顶管方案必能解决以上众多不利因素所带来的影响。顶管技术的优势在于:不影响周围环境或者影响较小, 施工场地小, 噪音小。而且能够深入地下作业, 这是开挖埋管无法比拟的优点。能够广泛的适用于适用于市政建设的污水管道工程及综合性管道工程。但是顶管技术也有缺点, 施工时间较长, 工程造价高等。
1 施工原理
顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法, 它不需要开挖面层, 并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力, 把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时, 也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间, 以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。
2 施工准备
(1) 施工之前认真作好沉降观测点的布置工作。
(2) 根据工程的规模、工期要求, 设备要求以及施工单位的实际情况拟定物资需用量计划。
(3) 测量放线, 测量应及时、准确, 以使管节正确的就位于设计的管道轴线上。测量工作应频繁的进行, 以便较快的发现管道的偏移。
3 施工工艺
顶管施工工序:工作坑打搅拌桩——工作坑打钢桩——大口井——工作坑开挖——打底板——做基础导轨——顶管设备安装——顶管——砌井——回填——拔桩。
(1) 工作坑的施工, 根据现场实际情况在工作坑四角各打一直径为600mm的大口井。用潜水泵昼夜不停的降水, 确保施工过程中, 地下水位位于工作坑底板1m以下。坑内设水窝子一座。
(2) 顶管设备安装, 顶管工作井一般应安装以下设备。
(1) 导轨; (2) 后背; (3) 下管设备 (一般可用卷扬机) ; (4) 顶进设备 (包括顶镐、摇镐机或高压油泵) ; (5) 出土设备 (人工挖土包括运土车、水平牵引及垂直牵引的卷扬机) ; (6) 照明设备 (管内应使用电压不大于36伏的低压照明) ; (7) 工作平台 (一般由工字钢及方木组成, 中设下管及出土口, 口上设活动平台) 。
(3) 顶进过程的操作与控制。
目前, 在顶管施工中最为流行的有三种平衡理论:气压平衡、泥水平衡和土压平衡理论。顶管施工最突出的特点就是适应性问题。针对不同的地质情况、施工条件和设计要求, 选用与之适应的顶管施工方式, 如何正确地选择顶管机和配套辅助设备, 对于顶管施工来说将是非常关键的。
(1) 开始顶进前应检查下列内容, 确认条件具备时, 方可开始顶进。前7节管用拉杆联结, 以防管节漂移。顶经过程中, 严格按照勤顶;少顶的原则操作。顶管在导轨的中心线、坡度和高程应符合规定。防止流动性土或地下水由洞口进入工作井的措施。
(2) 顶进:它的技术要点在于纠正管子在地下延伸的偏差。在顶进过程中主要做好对顶进方向和高程的测量, 在与掘进机内光靶同一高度上安装激光经纬仪, 使其方位与设计线路平行。激光束打在光靶上的位置将在监控显示屏上反映出来。使操作员迅速准确的了解到推进方向的情况。顶进时随时根据经纬仪所显示的情况进行机头纠偏, 以保证顶进方向和高程的准确性。
(3) 注浆减阻:顶进中注浆减阻是一项重要工作, 减阻效果好可以大大降低磨阻力。减阻剂选用膨润土, 膨润土液具有良好的触变性, 其配方为:膨润土25%;水75%;碱3%膨润土。配制浆液要充分进行储浆熟化。每次开顶时, 进行注浆工作“随顶随开”、“随停随止”。
顶管时每隔两节管进行一次打孔注浆, 在第三节管前端10公分处围一圈打四个孔, 向管壁外注浆。
(4) 顶管结束后, 管节接口后内侧间隙用水泥砂浆密封, 在进行防腐。
(5) 接口。
(1) 钢筋混凝土管接口采用T型接口, 由300m m T型钢套环, 两道橡胶密封圈, 以及沥青防腐层组成。
(2) 混凝土管节表面应光洁、平整, 无砂眼、气泡;接口尺寸应符合规定。
(3) 橡胶圈的外观和断面组织应致密、均匀、无裂缝、孔隙或凹痕等缺陷。安装前应保持清洁, 无油污, 且不得在阳光下直晒。
(4) 钢套管接口无疵点, 焊接接缝平整, 肋部与钢板平面垂直, 且应按设计规定进行防腐处理。
(6) 砌井、还填工作坑。
按检查井图纸要求作基础, 砌井。
用碎石屑还填工作坑至管顶以上0.4m。管顶以上0.4m至道路基础均采用沟槽土回填。回填土每层压实度采用《2003排水工程施工质量检验评定标准》。并符合设计要求。
(7) 拔钢桩后对桩孔进行灌砂密实处理。
4 注意问题
(1) 在顶第一节管子时, 及在校正偏差过程中, 应每顶进20cm~40cm, 即对中心线及高程测量一次;在正常顶进中, 应每顶进50cm~100cm测量一次, 以便来保证顶管质量。
(2) 防止顶进过程中错口, 接口处必须安装内胀圈。安装胀圈时应注意使管口居中。胀圈可用整体式的或分块组成的。使用整体胀圈时, 上部及两侧与混凝土管的间隙用木楔背紧。使用分块组成的胀圈时, 可通过调整反正扣螺栓, 使胀圈与混凝土管壁贴紧。
(3) 地表隆起:在任何一种顶管施工中, 若操作不当, 都会使机头前方沿滑裂面范围内的土体遭破坏使地表隆起。
(4) 地面沉降:在顶管机过后或顶管施工完成以后, 在管子中心线左右两侧的地面产生沉降。并且, 随着时间的推延, 沉降槽的宽度与深度均匀与日俱增。
摘要：顶管技术是一项用于市政施工的非开挖掘进式顶管技术。本文探析了针对交通繁忙、人口密集、地面建筑物众多、地下管线复杂的条件下, 如何采用顶管技术施工的方法及工艺流程以及施工中注意的事项。
关键词：污水,排水,管道,顶管,工艺流程
参考文献
[1] 葛金科, 沈水龙, 许烨霜.现代顶管施工技术及工程实例[M].中国建筑工业出版社.
[2] 余彬泉, 陈传灿.顶管施工技术[M].人民交通出版社.
[3] 韩选江.大型地下顶管施工技术原理及应用[M].中国建筑工业出版社.