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中图分类号:TU74文献标识码: A
引言
对于顶管施工技术来讲,其是选用非开挖技术的形式进行施工,重点是在工作中依靠顶进设备坑制造的顶力,用以制衡管道在顶进时周围土壤造成的摩擦力,而后就可把管道顶下入土内,进而运走被管道顶出的土,然后设备方可进行顶入下一节管道。
一、顶管施工工艺
先是将工作坑配置在顶进管两端,而后在工作坑中修筑后背墙体,安装千斤顶、导轨等设施。再把附带工具管的首节管慢慢吊入工作坑底部的导轨上,在管高程、中心部分调整精准之后,运用千斤顶把工具管的刃角切入土层,同时工人就可以在工作面挖掘刃角切入土层的泥土,还可以即时把弃土利用运土设备从顶进坑吊运出地面。整个工序完工后,再次开启千斤顶,则被顶进的管道即可缓缓向前进。
二、顶管技术的施工方法
(一)测量放线。在进行市政规划时,应当首先利用经纬仪对施工现场进行测量,然后利用测量的数据准确的布置中线控制桩,并将控制桩进行严格的保护。在将工作坑开挖完成后,再次利用经纬仪对中线控制桩进行定位,并加强保护。
(二)工作坑的位置确定。现场的工程施工人员,在进行工作坑的开挖时,应当根据设计图纸的要求,进行工作坑位置的确定工作。在工作坑内,顶管机先顶一个方向,然后返回头从相反的方向进行顶进施工,从而形成交替作业的施工方式。
(三)对工作坑开挖、支撑和防护。现在的市政工程进行施工时大多采用机械施工的方式,在利用机械进行施工时应当与人工操作进行有效的配合。尤其是在进行土层的开挖时,应当利用经纬仪确定工作坑的准确位置,从上层土开始进行施工,然后从上往下进行开挖。对工作坑周边开挖出的土应当及时的进行清理,并将杂物进行清除。为了确保工作坑内部的安全,应当及时设立防水墙,防止工作坑周边的水流进坑内。在工作坑的挖掘完成以后,应当利用木板以及钢管进行支撑,在此之后应当进行防护工作,并及时设立醒目的警示标志。
(四)顶进施工。a.顶进设备的准备: 基座应当安装坚固,便于承受各种载荷的作用,为顶管机提供足够的推进反力,在进行施工时应当保证基座的位置不发生移动。对于起重设备以及顶进设备应当按照安装要求进行施工准备。b.在进行顶进工作之前,应当对施工设备进行检查并进行试运行,并保证工具管正确的安装,符合设计的规范规定。进行顶管施工时,在将封门进行拆除之后立即将工具管顶入到土层之中。c. 如果在进行工程的施工过程中,采取的是手工进行掘进的方式,先将工具管插入到土层之中,然后对土层进行逐层开挖。对于每次的开挖量,应当根据施工现场的土质情况进行合理的确定。在进行开挖时,应当及时的采取相关的保护手段。
(五)顶管施工。在进行顶管施工时,可以采用自动施工也可以采用手动施工。在进行手动顶管施工时,在将工具插入土层中以后,应当对施工前进的轴线进行相关数据的测量,以确保施工方向与设计的方向有效的重合。在进行施工时还应当及时的进行测量控制点的重复测量,以便提高测量的准确度。在实际的施工过程中,顶进线路与设计线路之间存在着差距,为了使管道最大程度的沿设计方向进行推进,应当及时的对工具管的高程方向进行高度测量,尽量将偏差扼杀在萌芽之中。
(六)对于接口的处理。进行管道的推进时,应当及时的进行各种数据的检查,在确认前进方向没有错误之后,对各个混凝土的接入口进行及时的处理。接口作为管道连接的薄弱部位,经常会出现渗漏。如果接口的质量比较差,管道在外力的作用下极其容易产生开裂。对于接口处应当保持干净、无污染,应当利用纯净水对将要填充的材料进行处理,然后采用树脂与玻璃纤维对接口进行封堵,直到接口处理达到设计的要求。
三、市政工程中顶管技术的应用
确定施工方案时要结合地质情况来选择,深入了解施工场地的地质状况,然后是设备选型。某市对于污水截流的顶管工程,在工程中顶管所穿过地层用的是渗透性较强和力学性能很差劲的砂质粉土与粉质粘土,所以比较适合使用全封闭顶管平衡掘进机来施工。
主顶进系统的设置。主顶进系统组成部分有液压泵站、顶进环和钢后靠、油缸组,完成管节顶对于顶管设备来说是主要的组成部分。注浆设备体系,在顶管外壁处的泥浆套对顶管功能有很大的直接影响。为了使顶管能向管节外部实现快速压浆,产生较好的泥浆套,使它发挥较好的作用,施工时如果需要还能设置两个总管与两套管路体系。一个被用在掘进机后面用来进行同步注浆,另一个被用来随时补浆。泥水出土体系,该工程的泥水系统用的是二台泥浆泵。一台在地面作为输送泥泵,另一台在基坑下方作为排出泥泵,这样就产生了一个泥泵循环。顶管工作坑的布置:把两根50钢轨和钢板预埋件用焊接方式连接成基坑导轨,在工作井的底板上把中心线作为基准来选择钢板的埋设位置,埋设时为使导轨与预埋钢板之间有较好的焊接效果,要注重钢板的埋设位置要和钢轨导轨能够吻合在一起。焊接过程中要保证预埋钢板的锚固钢筋被焊接牢固,其锚固强度要符合设计要求,把导轨放在指定位置,然后在两侧利用角钢作为支撑,如果条件允许还可以浇筑混凝土,确保导轨在受力情况下不至于发生形变和位移等现象。导轨在施工中使用拼装式的主顶油缸架,必须按照指定位置与设计要求来安装油缸架,保证油缸在受力时不会发生变形和位移等现象。高程和平面的安装误差必须被控制于5 mm内。顶管施工流程,结合勘察和设计资料,对每个导线点与水准点做好复测工作,然后根据结果来做管道放样施工,对即将顶进的位置断面与地面之间测量其标高,以便在进行导向施工过程中使标高被控制的更加精确,该工程中的顶管,使用水准仪与全站仪来做测量工作与线形控制,把勤测勤纠作为原则并结合测量的反馈结果来调节千斤顶和机头方向,纠偏时尽可能在偏位产生的萌芽阶段完成。
平面控制是顶管施工流程的一部分,为让两井之间的顶管贯通,把在横、竖方向上的误差控制在100 mm内,在工作井和接收井旁边预埋导线点,利用空导点与导线点,用导线测量方式把平面控制结果引测进施工场地。使用空导点和导线点建立一个平面控制网。使用全站仪来测量导线,观测六测回的方向,测角精度是+1,再测量和六测回的距离,还要进行双向观测,测距的相对误差要在1/80 000以下,然后对观测结果做出平差。利用三角形方式由井上坐标点进行传输到井下的坐标点,再使用铅垂仪对所需的点位进行投设。利用钢架把井下顶进方向基准点设置成固定点并埋好,再使用全站仪来实地测量机头的偏差方向。
顶进纠偏和预防措施:①使用倾斜仪与测量所得数据给出的机头折角和倾斜仪基数、走动趋势、读数对比、机尾和地面的沉降数值等有关数据来作出分析。对于超过0.5 以上的大动作尽可能不要纠偏,在发生以后要争取在那些不重要的地段来纠偏同时增加观测次数。纠正偏差以后,如果没有折角发生变动就要停止顶进,让检修部门人员快速检查电路和液压管道,找出故障部位与故障原因,把轴线偏差管控在较为合理的范围中。②顶进过程中,可以用调整纠偏的方式进行纠正偏差,如果左侧千斤顶使用左伸右缩方式,反过来也是这样的,在高程和轴线同时出现偏差时,要先对偏差大的那一方实施纠偏。
结语
综上所述,在顶管施工过程中,由于地下土层结构、水位情况、施工管理、机械设备等原因有时会出现抱管现象,轻则耽误工期,重则造成大的经济损失。因此,在顶管施工前要详细了解地下各种状况,充分考虑各种不利因素,编制切实可行的顶管施工方案及应急预案。
参考文献:
[1]喻金钟.穿越道路顶管施工技术浅析[J].河南水利与南水北调,2014,06:11-12.
合同编号(发包人):
合同编号(承包人):
工程名称:电 缆 顶 管施 工 合 同
发 包 人:
承 包 人:
签订日期:
签订地点:
第一部分 合同协议书
包人:
承包人:
鉴于发包人拟委托承包人承担顶管工程(以下简称"工程")的施工任务,且承包人同意接受该委托。根据《中华人民共和国合同法》、《中华人民共和国建筑法》和其他有关法律、法规和规章的规定,双方经协商一致,签订本协议。
第1条 工程概况
1.1 工程名称:电缆顶管工程
1.2 工程地点:
1.3 工程规模:
第2条 承包范围
承包范围:
第3条 合同工期
3.1 开工日期:
3.2 竣工日期:
第4条 工程建设目标
3.1 质量目标:工程质量满足国家及行业的规程,规范和国家电网公司、山东电力集团公司相关文件的要求,所有应归档资料符合归档要求并及时移交;严格执行国家强制性条文,达标投产,满足相应优质工程评选标准要求;工程总质量总评必须为优良,且单位工程优良率100%
3.2 安全目标:不发生人身伤亡施工;不发生较大施工机械设备损坏事故”不发生较大火灾事故”不发生一般及以上森林事故;不发生负主要责任的较大交通事故;不发生环境污染事故和重大垮塌事故;不发生三人及以上人身重伤事故,轻伤负伤率≤5‰;不发生负主要责任的电网大面积停电事故。
3.3 进度目标:坚持以"工程进度服从安全、质量"为原则,积极采取相应措施,确保工程开、竣工时间和工程阶段性里程碑进度计划的按时完成 。
3.4 投资控制目标:以工程投标不超过工程批准概算作为投资控制的目标,工程投资可控、在控。
3.5环境保护与水土保持目标:保护生态环境,不超标排放,不发生环境污染事故,落实环保措施;废弃物处理符合规定,减少施工场地和周边环境植被的破坏,减少水土流失;站区绿化、现场施工环境满足环保要求。
第5条 签约合同价
本合同签约合同价为人民币()(¥)(含税),具体价格构成详见《价格表》(附件)。
第6条 合同组成部分
下列文件为合同的组成部分:
1、双方在合同履行过程中签署的会议纪要、协议等文件;
2、合同协议书;
3、中标(签约)通知书;
4、专用合同条款;
5、通用合同条款;
6、合同附件;
7、采购文件;
8、构成合同的其他文件。
上述文件应互为补充和解释,如有不一致,以所列顺序在前的为准。
第7条 承包人承诺
7.1 按照合同约定进行施工、竣工并在质量保修期内承担工程质量保修责任。
7.2工程建设实现"零缺陷"移交,满足达标投产的考核条件且达到工程质量、工艺及创优目标,不发生因施工影响设备的正常使用和工程寿命、或造成批量返工的质量事件。
7.3 工程进度确保按照发包人规定的工期进行,并确保本合同和投标文件中所承诺的人力、机具及合理项目管理规划大纲的实现。
7.4 工程建设中文明施工,并采取积极的安全措施,满足工程安全目标。
7.5 遵守国家电网公司对工程分包、劳务分包的各项管理要求,确保相应的资源配置,确保农民工工资按时、足额发放。
7.6 严格按照环评、水保报告和当地的环保要求以及设计文件组织施工,确保不因施工原因影响项目通过环评、水保验收。
7.7 严格按照《国家重大建设项目文件归档要求与档案整理规范》(DA/T28-2002)的要求进行档案管理。将档案管理纳入整个现场管理程序,坚持归档与工程同步进行。确保实现:档案归档率100%,资料准确率100%,案卷合格率100%,保证档案资料的齐全、准确、系统;同时保证在合同约定的时间移交竣工资料。
7.8 积极配合施工图设计优化工作,及时主动反映有可能对工程投资造成影响的任何事宜,并承担因此造成的投资浪费的相应责任。
第8条 发包人承诺
保证按照合同约定向承包人支付合同价款及其他应当支付的款项。
第9条 词语含义
本协议中所用词语的含义与专用合同条款、通用合同条款中相应词语的含义相同。
第10条 合同生效
合同生效条件见专用合同条款。
第11条 签订日期
合同签订日期以双方中最后一方签署并加盖公章或合同专用章的日期为准。
第12条 份数
本合同一式3份,发包人执 2份,承包人执1份,具有同等效力。
(以下无正文)
签 署 页
发包人:
(盖章)
承包人:
(盖章)
法定代表人(负责人)或
授权代表(签字):
法定代表人(负责人)或
授权代表(签字):
签订日期:
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钢筋在安装时,钢筋的安放位置必须进行仔细的核对,间距、保护层厚度等参数要报请监理工程验收,验收合格后才能开始下道工序的施工。模板工程的施工,模板支撑体系采用钢管扣件作为支撑,对模板进行设计、制作安装时必须要能够满足混泥土的振捣和浇筑要求,保证混泥土表面的平整、光洁,为了方便脱模,在浇筑前在模板内表面涂刷一层隔离剂,但严禁涂刷废机油,要使模板的接缝平整严密,浇筑的混泥土满足规定的要求后才能进行模板的拆除。模板的拆除顺序是承重部位后拆,非承重部位先拆,先支先拆,后支后拆,要使用专用的工具拆除。混泥土的浇筑,在浇筑井壁时,为了防止防止模板吸水膨胀,造成壁板弯曲变形,采取从从两端向中间浇筑的浇筑方法。在进行混泥土的浇筑时,要分段、分层的进行浇筑,施工中使用七十振动棒,有效长度选取500毫米,分层浇筑的厚度为625毫米,为了保证良好的整体性,下层混泥土初凝前必须进行上层混泥土的浇筑,混泥土的浇筑必须连续的进行,浇筑的间隔时间不能超过一个半小时。混泥土的浇筑采用插入式振捣器,进行垂直振捣,施工时采用多台的振捣器进行同时作业,开始作业前划分好每台振捣器的振捣范围,防止重振、漏振的情况出现。要按规定留置抗压强度试块和抗渗试块。根据现场的进料情况,在监理工程师和业主的监督下随机取样。
2顶管施工
首先要进行顶力计算,确定出最大顶距,本工程的顶管单元长度根据后背与管口可能承受的顶力、顶管需要的顶力、开挖工作坑的条件、设计图纸的井室位置等因素的来确定。地面的准备工作,在对顶管顶进施工之前,要按照施工的要求,对照明、排水、通道、用水、用电等设备进行安装。施工用电需要配置150千瓦的发电机组,水需要从外托运,为了保证施工机具、设备、管材料能够顺利进场,还需要修进场的简易便道。施工机具、设备、材料必须准备齐全,以达到工程施工的施工要求,井上、井下要建立测量控制网。井下准备工作及井内布置,工作井内的布置工作主要有钢制扶梯、油泵动力站、主顶油缸、导轨、后靠背等,顶管基座为钢结构的预制构件,安装时要按照测量放样的基线,吊入井下进行就位安装固定,同时要设置必要的支撑加固,保证基座能够稳定不变形。后座墙,后座墙的形式和类别,在实际的施工工程当中,后座墙的种类多种多样,但按照其使用条件来分类,可以分为三种,一种为在混凝土或钢筋混凝土竖井内建筑的现浇钢筋混凝土后座墙;另一种为覆土较厚时可以充分利用土抗力的天然后座墙;还有一种为覆土较薄或穿过高填方路基的顶管,无土抗力可利用时修建的人工后座墙。在顶管的施工过程中,要求后座墙具有很好的刚度,这样可以避免往复回弹,造成能量的消耗,后座墙应该尽量采用弹性较小的材料,这样可以保证受到最大顶力时不变形或是具有少量的残余变形,如果后座墙的弹性过大,会导致每一次的顶进都要浪费一段千斤顶行程于压缩后座墙。后座墙的强度取决于千斤顶在顶进过程中施加给后座墙的最大后从力,最大顶力与后从力的大小相等。影响最大顶力的因素有很多,其中的客观因素包括管节重量、地下水位、土的种类、覆土厚度、顶距长短、管径大小、管材种类等。主观因素包括是否采用剂、中途停工与否、顶进方法、操作误差等。在顶进的过程中,由于设备、操作、土质等原因,会导致管子的高程或方向出现偏差,这就是顶进误差,在施工过程中要采取措施避免误差的出现,如果发现有误差产生的趋势,要及时予以纠正。其次在顶进过程中是否采用注浆措施,对顶力的大小也有较大的影响。
3结束语
关键词:顶管;控制要点;施工作业
Abstract: through the key points of each work link control technology of pipe jacking operation, ensure pipe jacking operation completed with high quality.
Keywords: pipe jacking construction operations; control points;
中图分类号: TU74 文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
张家口市高新区热力管道顶管工程,包括进水管和回水管两趟管线,施工长度共计50×2米,管径为DN1550。先根据工程实施过程中的实际经验,阐述热力管道顶管施工的技术措施如下:
1 根据施工现场的地质、地形特征确定施工方法
本工程混凝土管道在砂卵和粉砂土层内顶进。这种土壤较其他土质承载力较大,但土层松散,内摩擦角较大,含水量小,孔隙率变化大,混凝土管位于砂卵层内,会产生在刃脚推进之后立刻就会坍落在管壁上的情况出现,导致混凝土管不断被“楔紧”,增加顶进阻力,施工难度较大。根据此种地质特征,拟采用敞开式人工挖土顶进方法,管材选用DN1550mm钢筋混凝土加筋管(II级、钢承口)。
2 工作坑尺寸的确定及施工
2.1工作坑的尺寸及计算要根据管径的大小、关节长度、操作设备、出土方程式及后背长度等不同情况而定,根据设计要求计算并考虑施工现场实际情况,该工作坑底面净空尺寸7m×6.8m。
2.2工作坑施工
由于工作坑比较大,所以上部3米范围采用三七墙配∮10拉结筋砌筑,底部将近3米范围分两次浇筑钢筋砼护壁,护壁厚度为30cm,并设两道工字钢环撑;工作坑设计为单向顶进两趟管道,后靠背选用现浇钢筋混凝土,厚度为80cm,高度为2.5米,其中1米置于地下,1.5米置于地上; 工作坑底铺垫10cm碎石,浇筑标号C25钢筋混凝土30cm做为工作坑底板,底板设纵横向两道截面尺寸25×25厘米加筋系梁。为保证下管按设计的高度、方向及坡度,必须安装导向轨,导向轨安装的质量将直接影响后续施工,本工程采用P50钢轨;为方便底板混凝土凝固后安装导向轨,底板应预埋钢板;仔细测量安装导向轨可以有效的控制管顶的高程及方向,在安装第一节管节前,进行导向轨试运行并将其调整至设计标高,在后续使用中必须及时复核,如有偏差要及时调整、更换,确保施工精度,本工程采用6m长导向轨。导向轨安装前在工作平台上放出中轴线,与管中轴线重合,采用标准钢轨作为导向轨,点焊在工作平台上保证导向轨的中心线与管中心线重合,用水准仪控制导向轨两内角处标高;工作平台必须牢固的固定在底板上,不能产生偏移;工作坑内必须设集水槽和集水坑,及时排出工作坑内集水,避免坑内集水影响施工。
3 测量
为保证顶管施工质量,确保管线按设计要求顶进,必须测量首节管顶的高程、中线及坡度。首节管为顶进作业的起始部位,在整个顶进作业中起着导向作用,其顶进质量直接影响后续管节精度,所以在开始顶进时,必须随时检查,检查频率为30-50cm/次,如有偏差及时调整。
4 顶进施工
4.1顶管设备布置
顶管设备选用400T千斤顶2只,起重能力800T,最大行程80cm;配套油泵。千斤顶通过U型顶铁、环型顶铁将顶力传至管端,完成顶进作业。顶进作业中,要将千斤顶放置钢制托架上,可避免千斤顶出现刮土现象;千斤顶顶力的合力位置和顶进抗力的位置必须始终保持在同一轴线上,如有偏差则不能确保管节按预定方向前进;根据施工经验,φ1550管靠近管底40-50cm处为着力点,各制作80cm、60cm、40cm、20cm顶铁一组,制作选用20mm厚钢板焊接而成。顶铁要求设锁定的“U”型卡,防止顶进作业中脱落,确保施工安全。
4.2下管
下管钱要仔细检查管子有无破损及纵向裂缝,管壁有无坑陷及鼓包现象,检查合格后采用龙门架,将管节吊起后放在工作坑内的导轨上就位,下管前必须保证起吊设备安全可靠,工作坑内不得站人。
4.3 稳管、接口
稳管要求管节高程和方向符合设计规定,管身要完全卧贴于导轨上;接口依靠导向轨定位,对于钢承口顶管,在接口施工前要按要求在插口上套密封胶圈。
4.4 挖土作业
本工程顶管施工中采用人工出土,出土工具选用短把铁锹和短把平镐配合作业。顶管过程中不可避免的会出现管节“低头”、“昂头”现象,所以挖土和顶管施工必须密切配合,及时观察、调整。管前端挖土作业时,为减少顶进阻力,可在坑壁与管上方留1—2cm空隙,管节下部135°范围内不得多挖、超挖,管外壁要与土弧相吻合,以保持原状土基。视土质情况管前端可超挖5-30cm。
4.5 顶进作业
顶进作业前要先顶铁安装质量,如顶铁安装偏斜,顶进作业时会产生偏心荷载,导致顶铁崩出伤人,非常危险,所以必须坚持检查顶铁安装是否平直。顶进作业要“坚持先挖土后顶进”、“随时挖土随时顶进”、“如有偏差随时调整”的原则;顶进作业要随时观察压力变化,如发现油泵压力表指数骤然增大时,必须立即停止施工,检查原因;千斤顶活塞伸出长度不得超出规定冲程;顶进作业需连续进行,不能长期停顿。
5 纠偏操作
5.1 施工中会由于开挖断面形状错误、工作面不均匀土质、千斤顶位置偏移等原因引起偏差,施工过程中要加强量测,如发现中心偏斜误差超过+20mm,高程误差超过+15mm,必须及时进行调整、纠偏。
5.2 针对本工程土质情况的特殊性,采取了如下防止偏移措施:
5.2.1 以膨胀螺栓做管口预埋件,接口施工后用钢板焊接联结加强管道联结钢性,钢板规格为σ=1cm;顶进过程中局部不平衡力会导致管道产生轴向变形,影响管道顶进方向,在钢板接口处设内外钢套环,补充加强管道接口钢性,可有效减少4对施工的影响,外套环采用承插钢圈,内套环制作采用钢板,钢板规格为σ=1cm,套环宽度为0.3m。
5.3.2 管底设置滑道,利用滑道控制顶进作业的方向和高程,滑道制作采用混凝土预制块。
5.3.3 工具管上设置纠偏千斤顶组,可有效小范围内调整工具管方向。
5.3.4 为有效稳定顶进作业方向,在工具管前端两侧设木楔,砂砾回填空隙。
6 触变泥浆减阻
本工程采取触变泥浆减阻施工,顶进过程中,通过工具管后的三节管上的压浆孔及时跟踪压浆,形成泥浆套;顶进过程中通过往后每两节管上的压浆孔,及时补强压浆;压浆总管采用铁管,规格为φ50mm,支管采用软管,总管和支管采用三通联接,设置截止阀;触变泥浆配合比为膨润土:石膏:水=1:0.5:6(重量比)。
7.千斤顶选用及顶力验算
φ1550钢筋混凝土管自重:V=π×(D12-D22)×L =2.58m3
W=2.58×2.65=6.8t/根
P=W/2=2.3t/m=22.5KN/m
需用顶力计算:
采用人工超前出土,所以管端端头阻力不计。
按经验公式估计其阻力值为:
W1=3×P×L=5400KN=540t(按管重)
W2=K(34D1-21)×L=4022KN=402t(按卸荷拱)
P=max(W1,W2)=540t
选用800t级千斤顶。
关键词:顶管工程;管道施工;应用
一、引言
我国城市化建设的步伐要求不断完善城市基础设施建设。通信、能源运输是城市运作的最基本保证。这些都离不开管道工程,管道工程为城市的各项需求提供了重要的保障。管道施工往往需要对地面进行开挖工作,然后铺设管道,预埋管线。然而这种方法对于城市的正常交通和路面造成了很大的影响。顶管施工技术相对于传统的管道铺设方法而言,具有很强的优势。顶管技术是按照管道的路线要求设计相关的方案,通过设置工作井或接收井的方法,利用液压千斤顶挺近到预埋管道中,直到管道全部挺近到接收井中。顶管工程技术不需要开挖大范围的工作坑,因此,对于交通和路面的影响不大,是未来管道施工的发展方向。
二、顶管工程技术的特点及施工程序
(一)顶管技术的特点
顶管工程技术又可以被称为非开挖管道敷设技术,其最大的特点就是利用液压顶管就可以穿越路面,不需要另外进行挖槽,对于节约工程投资和工期具有很大的优势。其优点有:技术环保无污染,效率比较高,在施工期间不会产生大量的灰尘和噪音,减少对城市或重要交通干线的影响和干扰,尤其在市政给排水管道上具有重要的作用。更为突出的特点是,顶管工程技术将施工面从线变成点,减少了施工的占地面积,同时减小对于管道铺设沿线的拆迁工程,减小了工程总量,从而节约了工期。但顶管工程技术不是完美无缺的,还具备一些缺点。主要的缺点在于技术本身难度较高,施工期间对于地质的要求比较严格,另外经过河流和重要交通干道的管道需要进行严格的水文地质勘探。对于一些建筑施工企业来说,技术本身的难度较大,技术成本比较高,一般的小工程团队缺乏技术力量进行施工操作。
(二)顶管工程技术的操作流程
顶管工程施工要求先在管道的一边挖出工作坑,按照管道本身的设计路线和位置,在工作坑内进行土洞的挖掘,在地层内挖土洞时要注意预设管道的外径大小,要在挖土的同时利用千斤顶将管道分节顶入,通过反复操作将管道完全顶入到土洞内,直到管节的长度符合预设长度。
根据顶管前的挖土方式,可以将顶管工程施工的种类分为普通顶管、机械化和半机械化顶管。一般来说,在土质较为复杂,施工环境比较艰苦的地区,如西北戈壁地区,顶管前的挖土工作要由人工完成;相反在施工环境较好的平原地区,可以采用机械化顶管。
三、顶管工程技术在管道施工中的具体应用分析
(一)顶管的选择
对于顶管工程技术而言,最为关键的是选择合适的顶管材料和规格,结合相应的施工方式,并选择与顶管相适应的辅助机械设备。首先在顶管的选择上,一般采用钢筋混凝土管。所选择的钢筋混凝土管在规格和应力方面应当符合国家和建筑行业相关的技术标准和规程。在选择顶管时,应当着重考虑两个方面的问题,一是顶管的管径,二是顶管的长度。顶管的管径主要是指直径,尤其是其内径,要根据管道的种类和工程的性质选择合适内径的管道。管道的外径由顶管自身需要承受的外力来确定。由于顶管工程的施工特点,决定了工人要在顶管工程面上进行施工,因此顶管直径至少要大于50cm,直径过小不能承受工人施工时的压力。对于顶管的长度,应当根据路线所开挖的工程坑来决定。如果选择具有一定长度的顶管,可以减少顶管推进的次数,简化了操作流程,但是长管的缺点也十分明显。在管道的推顶过程中,如果某段长管出现了偏差,那么施工中发生的管道偏移现象就会更加严重,且不易校正。在挖掘顶压坑时也会产生较大的挖坑、支护和土方回填等费用。因此,在顶管的长度选择方面,不宜过长,因为短管在推顶过程中更便于控制。
(二)顶进设备的选择
在顶管工程施工中,顶进设备的选择也同等重要。一般来说,顶进设备包括千斤顶、高压泵、顶铁和其他辅助运土设备等。最为核心的设备就是千斤顶,其作为主要的掘进设备,在施工中,应当计算顶力,选择合适的千斤顶。另外,由于管道开挖具有一定的坡度,因此为了减小施工中的偏差,应当采用后座力挡板。
(三)施工前期准备
顶管施工工作的前期准备工作内容比较多,包括布置控制室、料具间、拌浆棚,准备起重机械,做好注水系统的筹备,准备好土料的临时堆积场地,并安排好弃土坑。
与此同时在顶管进出口要做好土体加固工作,进出口区域要采用高压喷桩技术,保障顶管过程中顶管机出入洞的安全。另外,在开挖工作井时要做好洞口的止水工作,安装止水装置,避免因顶管机工作而导致的泥浆损失,确保泥浆不流失。
(四)施工过程中的技术和安全控制
1. 安装管节
在顶管进入工作坑准备安装时,首先要进行外观检查,检查项目包括管面的平直程度、管壁光洁度和裂缝。如果管面出现了马蹄形的端面或裂缝的大小超过安全标准,要立即停用。在管节安装下吊过程中,工作坑内不得站人。管节要根据预设的轨道进行下吊,管壁要与轨道面完全接触,如果有翘起或接触面不平整的情况,应当对管节进行转动调整。管节密合后要进行焊接,并及时清理焊渣。
2. 挖土与顶进
挖土工作决定了管节的方向,还影响着顶进的效率。对于挖土环节的工程技术操作,应当根据工作面的土质来确定挖土的方式。如果是人工挖土必须在规定的范围内进行,不得破坏管底的地基土,顶进管节时挖出的土要及时予以清除,在挖好土方后,也要及时进行顶管,避免塌方。
顶进时要保持传力杆的平直,不能出现弯曲的情况。顶板、传力杆、管轴线要处在同一水平线上。为了使顶板与传力杆还有管节之间的接触面更加平滑,可以加入油毡或石棉板衬垫。
3. 顶进过程与顶进速度
在挖土流程完成,顶铁安装完成后就可以开始顶进程序。利用油泵控制千斤顶的活塞杆长度,当快要到达临界点时,要及时关闭油泵,安装顶铁后再次操作顶进。当顶管剩余长度达到0.2――0.3m时,要停止顶进,重新安装下一个新管节。对于顶进速度,一般控制在3到4cm每分钟,最快不能超过5cm/min。
4. 顶管施工的安全控制
顶进过程中要注意控制好千斤顶活塞的外伸长度,如果超出临界点,就会造成千斤顶的损坏。同时,在顶进过程中,要保证顶进的速度均衡,中间停止时间不宜过长,严格控制地下水的流量,避免因地下水渗透过快造成土方坍塌。
另外,对于顶进中的障碍物要及时排除。尤其是出现重要管道或线路时,要与相关部门取得联系,避免任意操作带来的管线破坏。
四、结语
顶管工程技术适应了现代化管道施工的发展要求,在资源和成本的节约方面取得了很大的成效。在管道施工中,尤其是市政管网,顶管技术应当得到进一步的推广与实践。顶管的过程需要人力和设备之间的充分配合,经过科学的计算。就目前而言,我国还应当继续对顶管技术进行研究,争取在技术和质量上更加完善。
参考文献:
[1]贺昆海.顶管工程关键技术及其实施的风险分析与应用[D].湖南大学,2012.
[2]蒋文路.顶管工程施工中关键性技术环节的控制[D].合肥工业大学,2009.
[3]刘晓军.顶管技术在市政给水管道施工中的应用[J]. 技术与市场,2011,12.