简述市政给排水工程中的顶管施工技术

市政给排水管线施工涉及的因素比较复杂,要处理好施工和各种城市生活的和谐进行,管道工程施工要做到尽量程度的减少施工对居民生活、交通、工作的影响。

一、市政给排水管线工程施工要点

施工方案对不同的管线、管质、管型和不同的路段其侧重点有所不同。针对不同路段,不同的地质和环境情况,应该制订不同的施工方案。市政给排水管线施工存在以下几种情形：

（一）开挖施工。市政管道穿越市政各种建筑物,为避免不必要的麻烦,大多沿路铺设。在非主干道或路边不大影响交通的情况下可采用明挖施工。

（二）顶管施工。市政管道在跨路施工开挖存在影响交通等各方面困难时,顶管施工是一种可行的方案选择。顶管施工从考虑人员在管道内施工作业考虑,管径一般在0.8m以上,有钢管和水泥管两种管型,市政排污管多用水泥管,自来水和煤气管道多用钢管。

二、顶管施工技术

顶管法施工方法经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。因此,对顶管施工技术及其引起的环境效应进行深入分析、探求解决对策具有重要的实际意义。

（一）顶管施工的基本原理：

顶管施工就是借助于主顶油缸以及中继间的顶进力,把工具管或顶管掘进机从工作坑内穿过土层一直顶进到接收坑内吊起。与此同时,把紧随在工具管或掘进机后的管道埋设在两个工作坑之间。在顶管施工中主要有三种工作面平衡理论：气压、土压和泥水平衡理论。本文主要介绍泥水平衡顶管工法。泥水平衡顶管的工作原理：通常把用水力切削泥土,采用机械切削泥土而采用水力输送弃土,同时有的利用泥水压力来平衡地下水压力和土压力的这一类顶管形式都称为泥水平衡顶管施工。在泥水平衡顶管施工中,要使挖掘面上保持稳定,就必须在泥水仓中充满一定压力的泥水,泥水在挖掘面上可以形成一层不透水的泥膜,以阻止泥水向挖掘面里渗透。同时,该泥水本身又有一定的压力,因此它就可以用来平衡地下水压力和土压力,这就是泥水平衡顶管最基本的原理。

（二）顶管掘进机。

顶管机的刀盘前面切割面安装有合金滚动滚刀及固定刮刀,刀座和刀盘焊接采用耐磨焊条。滚刀及刮刀在刀盘的4把刀杆上的布置是全段面切割布置,刀盘每转动一周,滚刀和刮刀对前面土体是全段面的滚动和刮动。顶管机在主顶装置的推动下,刀盘上的滚刀刀尖对前面坚硬的土体进行滚动挤压,致使坚硬的土体破裂；刮刀对破裂的土体进行切割,掏空前方土体,使顶管机向前推进。顶管机的刀盘和泥土仓是个多棱体,且刀盘是围绕主轴作偏心转动,经过刀盘对前方土体切割,当有大块土体或块石进入顶管机泥土仓,经刀盘转动时就会被轧碎,碎块泥土小于顶管机的隔栅孔就进入泥水仓被泥水循环管输送走。

（三）主要施工技术措施

1.泥浆减阻。用泥浆减阻是长距离顶管减少摩阻力的重要环节之一。在顶管施工前,先用水润湿混凝土管材,然后用黄油或机油外涂。在顶管施工过程中,如果注入的润滑泥浆在管子的外围形成一个比较完整的浆套,则其减磨效果将是十分令人满意的,补浆管一般布置于中继环后面第二节管段及中断环与工具头及后座中间的位置,注浆孔按120°设置。顶进结束,对已形成的泥浆套的浆液进行置换,置换浆液为水泥砂浆并掺入适量的粉煤灰,在管内用单螺杆泵压住。压浆体凝结后(一般为24h)拆除管路换上封盖,将孔口用环氧水泥封堵抹平。润滑泥浆用压浆泵通过总管、支管、球阀、管节上的预留注浆孔压到管子与外管土体之间,包住下班钢夹砂管。

2.偏心破碎顶进技术。施工开始时顶进工具头(进洞),由千斤顶顶进,当顶进n节工具头已经穿过火炬路,工具头位置在公路边坡挡墙下。顶进第n+1节管开始,顶进系统排浆出现碎石,有堵管现象发生,排浆泵可听到石子与叶片撞击声,清理堵管管道和从泥浆沉淀池中捞碴可见碎石(花岗岩),棱角分明,此时千斤顶油泵油压表明显增大。若顶进第n+2节时,排浆泵被碎石卡住,则不能正常工作。

为了防止继续发生碎石堵管、堵泵而损坏设备,可制作两个“碎石拦截箱”,分别安装在工具头后和排浆泵前,利用它拦截排浆管排出的碎石,同时采用膨润土造浆、循环泥浆出碴和减缓顶速的方法,防止堵管和损坏设备。从顶进第n+3节开始,时有堵管、堵泵现象发生,油泵油压明显增大,工具头内的排浆管路被堵塞,通过正反转、加大泥浆比重、循环泥浆等方法,工具头才重新启动、工作。碎石对工具头格栅磨损严重,导致格栅脱落,必须对其维修、加固。对工具头脱落的格栅重新制作安装后,对其余格栅进行加固,由于加固后的格栅能够很好地解决碎石问题,保持顶力顶进,顶管施工最终顺利完成施工任务。

（四）为了确保该工程施工,顶管作业必须做到如下几点：

1.核算最大顶力,设计足够强度和稳定的后座,预先做好通过障碍物的各种可靠措施,保证开顶后连续作业,以减少对列车的干扰。做好扣轨、扣梁工作。

2.管道顶入路基前,如需挖去部分边坡,只能与线路架空工作同时进行,不能提前开挖。开挖后要有防护措施,如发生路基坍塌,应及时堆码沙包、草袋和回填。涵洞顶进到位后,立即砌筑端翼墙及护锥,防止路基塌方。

3.顶进中严格控制超挖。顶管作业一般超挖不得超过30 cm,管下部135°范围内及管底部不得超挖,以保持原状土的路基,并按规定保持安全开挖坡度,防止塌方。如发生塌方危及列车安全,应立即停止顶进,根据线路变化情况降速或封锁线路。

4.要及时测量顶进方向及高程,随时进行纠偏。对顶进过程中的偏差,必须及时发现并及时纠正,也是顶管成功的关键。

三、市政给水管线工程质量监理

进一步理顺质量管理体系,提高企业内部素质,引人社会监理,加强和完善政府监督机制,加大质量监督的力度；进一步规范建设行为引人竞争机制实行设计、施工、监理招标投标制,从制度上保证工程质量的稳步提高；加强对工程实施过程中的监督管理,抓住关键问题和重要工序,严格遵守设计及施工规范技术标准控制质量问题的出现。