深析污水厂工程中顶管施工技术说明

1施工原理
顶管施工就是借助主顶油缸及管道间的中继间的推力,把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推到接收坑内,与此同时,也就是把紧随工具管或掘进机后的管道埋在两坑之间。这是一种非开挖的敷设底下管道的施工方法。
2顶管施工工艺
2.1工作坑设置
(1)顶管工作坑的位置的设置应便于排水、出土和运输,并对地上与地下建筑物、构筑物易于采取保护和安全生产措施。(2)采用装配式后背墙由方木、型钢或钢板等组装而成,组装后的后背运动员具有足够的强度和刚度。(3)工作坑的支撑应形成封闭式模框架,矩形工作坑的四角应加斜撑。
2.2工作井内设备安装
(1)导轨安装:严格控制导轨的中心位置和高程,确保顶入管节中心及高程能符合设计要求。由于工作井底板浇注了砼,地基稳定,导轨直接放置在工作井的底板上。严格控制导轨顶面的高程,其纵坡与管道纵坡一致。导轨采用浇注砼予以固定,导轨长度采用2～3m,间距可根据管径要求做相应调整,一般以便于测量为宜。导轨必须直顺。(2)下管、顶进、出土和挖土设备一般小于φ1000的管可采用电动卷扬机下管,大于φ1200的管以吊机下管比较安全。顶进设备采用千斤顶、高压油泵,出土设备用斗车、垂直牵引的卷扬机,一般的粘性土可用铁锹挖土,遇到较硬的土层时,可用空气压缩机加风镐作为挖土设备。(3)照明设备:井内使用电压不大于12v的低压照明。(4)通风设备:人工挖土前和挖土过程中,采用轴流鼓风机通过通风管进行送风,以保证管内的含氧率满足供人呼吸的要求。
2.3顶力计算
以100m距离段顶管dn1000为例:f＝f1+f2
其中:f为总推;fl为迎面阻力;f2为顶进阻力;
f1＝π／4×d2×p(d一管外径1.20mp一控制土压力);
p＝ko×γ×ho
式中ko为静止土压力系数,一般取0.55;ho为地面至掘进机中心的厚度,取最大值8.5m;γ为土的湿重量,取1.8t／m3
p＝0.55×1.8×8.5＝8.42t／m3
f1＝3.14/4×1.2×8.42＝7.93t
f2＝πd×f×l
式中:f为管外表面综合摩阻力,此处取0.4t／m2;d为管外径1.2m;l为顶距100m
f2＝3.14×1.2×0.4×100=150.72t,即每顶进lm顶力上升1.5072t。
因此,总推力f＝7.93+150.72＝158.65t。
2.4顶管进出洞措施
(1)将工具管推进至出洞口1m处停止,然后在工作井洞口处安装橡胶止水圈。(2)为防止掘进机出洞时产生叩头现象,在洞口止水圈下部用副导轨作托块。把纠偏油缸全部收紧,在底部安装延伸导轨,并将前6节钢砼管与机头做成可调节钢性联接,连成一整体,后续管道出洞时,同样采取此法,逐节下去,直至不会叩头为止。(3)推进工具管,直至洞口止水圈能起作用为止,静候3～4小时,测出静止土压力,结合理论资料,定出推进土压力控制系数。(4)继续推进工具管,在安装第一节管前,应设置适当的止退装置,以免在主顶缩回后,由于正面土压力的作用将工具管弹回。(5)为了减小机头及管子出洞时的阻力,在进行沉井洞口封门施工时设置注浆管,以供正常顶管施工时注入触变泥浆,从而减小管子与土体之间的摩阻力。
2.5工具管进洞技术
(1)当工具管距接收井还有30m左右时,应加强轴线复测力度,将工具管确切位置测放于接收井内,从而确保安全进洞。(2)同样由于本工程接收井外围均设有水泥土搅拌桩隔水帷幕,因此无须对洞口土体进行加固。(3)继续推进,直至推进至设计要求尺寸为止,将工具管与后混凝土管脱离。(4)吊起工具管,将井内杂物清理完毕,然后将管外壁与预留孔之间间隙用水泥砂浆填充密实,以免造成土体塌方及第一节管沉降。
2.6建筑物沉降控制及保护措施
(1)地面监测,优化掘进机参数。在掘进机的轴线上方,每隔2m设一个沉降控制监测点,在顶进时精心组织地表监测,通过测得地表沉降资料与相对应的掘进机主参数进行比较,从而优化掘进机参数指导以后的推进施工,控制地表沉降。(2)除了沉降监测以外,还必须尽可能将膨润土泥浆套随工具管向前移动,形成连续的环状浆套,要选择触变性能良好的膨润土制浆材料。(3)在顶进结束后,立即用纯水泥浆置换膨润土浆,以更好的控制管道的沉降。(4)沿途重要建(构)筑物,在开始顶进前,在有效范围内采用制作树根桩的方法进行保护。
3顶管施工应注意的问题
(1)工程地质和水文地质条件。沿管线土层变化频繁,所以在顶管施工前必须了解土层的变化情况,此外对于要经过回填土地段,需要提前加固处理,以防顶管施工后地表有过大的下沉。(2)有毒气体的检测与防护。顶管施工的地层一般会通过淤泥层,腐烂动、植物体会在地下形成有毒气体聚集体,危害施工人员的健康和生命,所以需要定时监测管内有毒气体含量,一般使用仪器检测或做活体试验,当超过正常值时采用通风装置予以解决。(3)超前探查地下管线。尽管先进的顶管设备具有在施工时探查前进路线不远距离管线的能力,但是采用在地面提前查明地下管线仍是值得开展的,这对于保证通讯、电力、上水、排水、煤气等其他管线安全运营。(4)穿越建筑时对基础的探查。顶管在建筑物基础下施工时,需要明确施工路线上所遇到的基础类型,对于部分基础顶管顶进前可采取托换、加固措施。(5)顶管出洞检查。顶管出洞即打开钢封门,将工具管顶出井外,顶管出洞是整个顶管工程的关键环节,此时要防止工具管前方土坍塌和工具管偏离设计轴线。
4结语
顶管法施工目前常用于城市市政管道的建设中,使用该方法占地面积少,施工控制严格,可保证交通畅通;在穿越铁路、公路、河流、建筑物等障碍物时可减少沿线的拆迁工作量,降低工程造价,无噪音、无污染,在本程中也得到了很好的应用,取得了良好的社会效益和经济效益。