原创《市政顶管工程施工的关键技术》
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【摘 要】顶管技术是一项用于市政施工的非开挖掘进式管道铺设施工技术, 其优点在于不影响周围环境或者影响较小, 土方开挖量小, 施工场地小, 噪音小.顶管技术目前在城市管网施工中运用广泛, 且适应城市发展.文章结合实例,对污水处理系统管网工程的顶管管道施工技术进行分析研究.
【关键词】管道施工；顶管施工；关键技术
1.工程概况
石井污水处理系统管网工程——石井河上游（均禾涌、夏茅涌）截污渠箱工程,本工程主线截污管渠线路总长约17.515Km.工程地点位于广州市白云区石井河流域.石井河上游河面宽度20-30米,支涌宽度约为10-20 米.由石井河主涌系统、支涌系统和沿线支涌入流组成.
顶管管道采用专用顶管钢管和钢筋混凝土管,钢管壁厚28mm,每节长6m；钢筋混凝土管壁厚280mm,每节长2.5m.H、I、F 线顶管材料采用钢管,J、P 线顶管材料采用钢筋混凝土管.F 线截污管D3000 , 长度917m,I、H 截污管D3000 长度分别为1806m、2378m,J 线进厂总管D3000,长2050m,P 线尾水排放管D2200,长2032m,采用泥水平衡机械顶管施工,顶进长度最长段在IDW10-IDW11,为239.8 米.管顶覆土厚度要求≥ 1.5D,不满足要求的管段采用沙包覆压,直至满足覆土厚度要求.
2.顶管施工技术关键技术分析
2.1 顶进施工
（1）工作坑内设备安装完毕,经检查各部分处于良好状态.即可进行试顶.首先校测设备的水平及垂直标高是否符合设计要求,合格后即可顶进工具头,然后安放钢管管节,再次测量标高,核定无误后,进行管道焊接和接口的防腐处理,然后进行试顶,待调整各项参数后即可正常顶进施工.在施工过程中,做到勤挖勤顶勤测,加强监控.顶进施工时,密切关注顶力、出土量等参数的变化,如有异常及时处理.
（2）顶进前应先检查顶铁安装是否符合规定,尽可能采用一根长顶铁.多个顶铁连接使用时,要保证安装平直、锁扣完好,以防顶进时产生偏心荷载,横向崩开.同时做好洞穴中线、洞底标高以及断面尺寸的检查,要确保符合设计要求,顶进中,工具管前端应安排人员值守,禁防在挤压状态下顶管,防止管道周围土体受力不均,破坏直线前进方向.顶进时还要随时注意油泵压力表的变化,发现压力骤然变化时,应停止检查,禁止强行顶进.
2.2 中继间施工
（1）中继间的原理
中继间工作时按先后次序逐个启动,首先借助最前面的中继间,将其前方的管路向前顶出一个中继间顶程,后面的中继间和工作井内的主千斤顶保持不动,形成后座,这时最前面的中继间必须排放油压,将液压系统转换为自由回程状态,后面的中继间向前顶,将第一中继间的油缸缩回,前面的管段不动,重复同样的动作,直到最后再由主顶油缸把最后一段管路推顶上去,同样的过程继续重复直到整段管节全部推顶完,管顶推结束后,中继间按先后程序拆除其内部油缸和千斤顶.
（2）中继间的组成、安装、拆除
1）中继间的组成：中继间主要有壳体（钢板制）与千斤顶组成,千斤顶分布固定在壳体上,安装独立的电、油路系统,壳体结构强度符合实际顶力要求,周边千斤顶分布下半部间距小,上半部间距大,中继间与前后管的连接缝不得大于1cm,中继间设备拆装要方便.
本工程中继间设计推力F0等于900t,由18 只50t 小千斤顶组成,中继间壳体应有足够的刚度,其千斤顶的数量应根据该段施工长度的顶力计算确定,并沿周长均匀分布安装,其伸缩行程应满足施工和中继间结构受力的要求；中继间外壳在伸缩时,滑动部分应具有止水性能和耐磨性,且滑动时无阻滞；
2）中继间安装：安装前应检查各部件,确认正常后方可安装,安装完毕应通过试运转检验后方可使用；中继间的布置距离详见附件计算.
3）中继间的拆除：
中继间的启动和拆除由前向后依次进行.顶管到达终点后,立即开始中继间的拆除工作,中继间分段拆除,拆除一段马上顶进后面的管,预防拆除空间太大造成塌方伤人事故,中继间拆除完毕后管子即可合拢.
工作人员进入顶管内拆除中继间时,需启用鼓风机,经过气体检测及小鸟活体检测符合要求后方可进入管内,防止人员中毒事故的发生.
拆除中继间前先将千斤顶、油泵、电器设备等拆除,中继间的拆除顺序为：先顶侧、再两侧、后底侧,拆除后的机器、附件立即返回库房,清洁整理,保持完好.
拆除中继间时,应具有对接接头的措施,若地质情况差,中继间的拆除比较困难时,中继间的外壳可不拆除,当在安装前需进行防腐处理.
3.顶进施工中的重点工序
3.1 测量
（1）测量方法. 在短距离顶管施工中,井下一般采用短线推长线的方法确定顶进的方向.测量时先用经纬仪将管道中线从地面引至工作坑内,在两端侧壁上埋好中线控制桩,拉上线绳,挂两个线锤,两垂线的连线即为顶进的方向,拉一根细线沿两垂线延伸至管内,管内安一带刻度水平尺,在水平尺上设一个中心钉,通过拉入管内的细线与水平尺的中心钉比较,即可知管中心线是否偏移,中心钉偏向哪个方向即表明管道偏向哪方向.
（2）测量次数: 在顶第一节管时及校正顶进偏差过程中,应每顶进20 ～ 30cm,即对中心和高程测量一次；在正常顶进中,应每顶进50 ～ 100cm 时,测量一次.
（3）中心测量: 根据工作井内测设的中心桩、挂中心线,利用中心尺,测量头一节管前端的轴线中心偏差.
（4）高程测量: 使用水准仪和高程尺,测首节管前端内底高程,以控制顶进高程；同时,测首节管后端内底高程,以控制坡度.工作井内应设置两个水准点,以便闭合之用,经常校核水准点,提高精度.
（5）一个管段顶完后,应对中心和高程再作一次竣工测量,一个接口测一点,有错口的测两点.
（6）为了防止超挖,在开挖洞穴时可采用先小于需求半径尺寸5 ～ 10cm 开挖,初次测量后再修至设计尺寸的方法,效果比较好.此法在100m 以内的短距离顶管中是可行的,如果超过100m 可采用经纬仪或激光导向仪定向.
3.2 纠偏
(1) 穿墙后管道偏差的大小,将会给以后的工作带来很大影响.因此管道在前30 米的顶进阶段,需要特别小心.
(2) 纠偏要求：①穿墙和纠偏阶段要求每顶进20cm ～ 50cm 左右测量一次.正常顶进阶段为100cm 左右测量一次.②工具管纠偏应在顶进过程中进行.③应绘制工具管测点行进轨迹曲线图来指导纠偏.④管轴线偏差不允许大起大落.⑤采用测力纠偏的原理,勤测微纠,一般情况每次纠偏角度不大于0.5° , 以适当的曲率半径逐步的返回到轴线上来,做到精心施工.⑥顶进过程中地层中土体的流失过快会造成地面的沉降,根据以往工程经验,挤压式工具头在该土层中应控制使出土量为工具管中进土量的80% ～ 90%.挤压式施工方法在土质条件较差时使用.
结语：
结合工程实例,总结出我们在施工时严格按照公司质量管理体系的规定办事,按程序文件进行质量管理,按作业指导书进行操作.施工前摸清施工沿线的地下管线的详细情况,并制定详细的技术措施.顶进过程中,应严格控制顶力在允许的范围内,并留有足够的安全系数,确保管道的顺利完工.
关键技术论文参考资料：
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