給排水工程師關(guān)于城市排水管道頂管施工有關(guān)問題的探討

在市政工程建設(shè)當(dāng)中,運用頂管施工工藝來鋪設(shè)排水管道,已經(jīng)非常普遍。頂管施工可以不開挖地面、交通不斷行,對周圍環(huán)境影響又能減至最小,是一種現(xiàn)代化的管道敷設(shè)施工方法。下面就將對其施工方面有關(guān)問題進(jìn)行詳細(xì)的探討。

1施工方案的選定

頂管施工的大忌是對地質(zhì)情況的摸查不夠清楚,一般而言,設(shè)備一下井,工程的成敗順利與否就已經(jīng)決定了。所以前期的地質(zhì)情況調(diào)查是重中之中的工作。詳盡的頂管頂進(jìn)路線地質(zhì)資料是決定頂管施工成敗的關(guān)鍵。

1.1現(xiàn)場踏勘及調(diào)查

定位測量后進(jìn)行現(xiàn)場踏勘及調(diào)查工作,了解現(xiàn)場的交通布局及人流狀況;調(diào)查民居情況;摸清現(xiàn)場的原始情況與現(xiàn)有的可利用條件,為施工設(shè)計提供最詳細(xì)的數(shù)據(jù)。

1.2做好前期技術(shù)準(zhǔn)備

根據(jù)地質(zhì)情況的不同選擇不同的施工方案,首先要摸查清楚現(xiàn)場的地質(zhì)狀況,其次是設(shè)備的選型。盡量了解土層的物理性質(zhì)、力學(xué)參數(shù)、分布狀況等等。了解地下水的狀況及變化規(guī)律,如地下水來源、水面標(biāo)高及是否受到潮汐影響而變化等。

1.3方案設(shè)計及工期計劃

有了前期的準(zhǔn)備工作,可以集中精力考慮方案設(shè)計。主要包括有線路及井位設(shè)計、頂力計算及管材設(shè)計、工作井及接收井設(shè)計、檢查井設(shè)計、平面布置設(shè)計、施工過程組織設(shè)計、監(jiān)測及預(yù)警措施設(shè)計。每個階段的設(shè)計都力求全面,既要考慮費用的節(jié)約又要注重設(shè)計的合理性。

2施工工藝及設(shè)備選擇

2.1施工工藝

頂管施工的常用工藝包括手掘式、土壓平衡式、泥水平衡式、氣壓平衡式等4種,其中手掘式屬于非壓力平衡式,施工時機頭內(nèi)不含機械掘進(jìn)機,只有1個工具管,通過人工將土體挖除,其掘進(jìn)斷面是開放式的。頂管施工的出土方式對應(yīng)于泥水平衡式、土壓平衡式和手掘式這3種頂管工藝,分別有泥水循環(huán)式、螺旋式和人工式等。

2.2頂進(jìn)設(shè)備

常用的用的頂進(jìn)設(shè)備主要包括千斤頂、高壓油泵、頂鐵、工具管及運出土設(shè)備等。

1)千斤頂:采用液壓千斤頂并列布置在工作井內(nèi),頂力合力作用點與管壁反作用力作用點應(yīng)在同一軸線,防止產(chǎn)生頂時力偶而造成頂進(jìn)偏差。2)高壓油泵:由電動機帶動油泵工作,選用額定壓力的注塞泵,經(jīng)分配器、控制閥進(jìn)入千斤頂,各千斤頂?shù)倪M(jìn)油并聯(lián)在一起,以保證各千斤頂活塞的出力和行程一致。3)頂鐵:頂鐵是頂管過程中傳遞頂力的工具,它可延長千斤頂?shù)男谐?并且擴大管節(jié)端部的承壓面積,要求頂鐵能承受壓力而不變形且便于搬動。4)其他輔助設(shè)備:工作井頂面設(shè)活動式工作臺,平臺用工字鋼梁,上鋪鋼筋網(wǎng)片,工作井口處安裝一滑動平臺作為下管及出土之用。工作井上搭設(shè)彩瓦遮蓋棚,以遮擋雨水和陽光,便于人員在不同氣候條件下正常操作。

3頂進(jìn)施工

校測工具頭的水平和垂直標(biāo)高,符合要求后即可頂進(jìn)工具頭,安裝第1管子,再次測量標(biāo)高并核對無誤后,開動油泵進(jìn)行試頂,待調(diào)整好各項參數(shù)后即可正常頂進(jìn)施工。頂進(jìn)施工主要利用工具頭在管前端取土,千斤頂在后背不動的情況下將管子向前頂進(jìn),其操作過程如下:

1)準(zhǔn)備階段:下管前應(yīng)先對管子進(jìn)行外觀檢查,在施工人員進(jìn)管前必須先用砌體檢測儀進(jìn)行有毒氣體檢測,無異常方可進(jìn)入管內(nèi)施工。2)安裝操作:將第1節(jié)管子下放至導(dǎo)軌上,測量管子中心及前后端的管底高程并確認(rèn)安裝合格,安好頂鐵并擠牢管子,在其前端進(jìn)入一定長度后,啟動油泵,千斤頂進(jìn)油,活塞伸出1個工作行程,將管子推進(jìn)一定距離。第1節(jié)管作為工具管,頂進(jìn)方向與高程的準(zhǔn)確是保證整段頂管質(zhì)量的關(guān)鍵。3)停泵,打開控制閥使千斤頂回油,活塞回縮。4)添加頂鐵,重復(fù)上述操作,直至需要安裝下一節(jié)管子為止。5)卸下頂鐵,下管并用鋼套環(huán)連接混凝土上管,在混凝土上管接口處放一止水膠圈,以保證接口縫隙和受力均勻。

4頂管誤差校正

頂管誤差校正的常用方法有以下3種:

4.1超挖糾偏法

適用于偏差僅1―2cm的情況,在管子偏向的反側(cè)適當(dāng)超挖,而在偏向側(cè)不超挖甚至留坎而形成阻力,使管在頂進(jìn)中向阻力小的超挖側(cè)偏向,逐漸回復(fù)到設(shè)計位置。

4.2頂木糾偏法

適用于偏差大于2cm且超挖糾偏失效的情況,用圓木或方木的一端頂在管子偏向的另一側(cè)內(nèi)管壁上,另一端斜撐在鋼板或木板的管前土壤上,支頂牢固后即可頂進(jìn),在頂進(jìn)中配合超挖糾偏法,邊頂邊支,利用頂進(jìn)時斜支撐分力產(chǎn)生的阻力,使頂管向阻力小的一側(cè)校正。

4.3千斤頂糾偏法

與頂木糾偏法基本相同,只是在頂木上用小千斤頂強行將管緩慢移位校正。

5頂管施工注意事項

1)工作坑的選址相當(dāng)重要,既要滿足頂管施工全線的需要,又要盡量避開房屋,地下管線,河塘、架空電線等場所。2)工作坑的施工工藝應(yīng)全盤綜合考慮,根據(jù)地質(zhì)條件不斷優(yōu)化,在施工過程中不斷觀察,發(fā)現(xiàn)問題及時采取有效措施,并做好坑內(nèi)排水工作,使工作坑安全穩(wěn)固。3)控制千斤頂活塞的外伸長度,不要超越臨界沖程,以免損壞設(shè)備。4)要連續(xù)頂進(jìn),如果停工時間過長,地下水滲透量增加,土拱容易坍塌,再開頂時頂力將大幅度上升。5)根據(jù)不同的地質(zhì)情況,隨挖隨頂,以免塌方。6)頂進(jìn)速度適當(dāng),過快易產(chǎn)生偏差,過慢易塌方。

6頂管施工安全的注意事項

1)坑內(nèi)施工人員務(wù)必戴安全帽,嚴(yán)禁戴起不到任何安全作用的草帽、竹席帽應(yīng)付了事。工作坑周圍務(wù)必樹立明顯的警示標(biāo)牌,同時在坑周圍布設(shè)圍蔽欄、安全網(wǎng)、交通指示牌,以免行人不慎掉入坑內(nèi),嚴(yán)禁兒童在工作坑周圍觀看或玩耍。2)工作坑上面應(yīng)搭雨篷,避免工作坑進(jìn)水,發(fā)生坑壁坍塌事故。3)工作坑壁務(wù)必設(shè)立防坍塌支撐,最好弄成封閉式框架,矩形工作坑的四角應(yīng)加斜撐。4)頂進(jìn)期間若發(fā)現(xiàn)千斤頂油壓異常增高,應(yīng)立即停止頂進(jìn),檢查原因并處理后方可繼續(xù)頂進(jìn)。5)頂進(jìn)過程中容易發(fā)生崩鐵事故,其原因是縱向頂鐵過長而頂力偏斜產(chǎn)生偏心荷載所致,或與后壁壓縮不均產(chǎn)生傾斜有關(guān)。為保障操作人員的生命安全,在頂進(jìn)過程中頂鐵上方及兩側(cè)不得停留任何人。6)應(yīng)設(shè)立穩(wěn)定的攀梯或腳手架,以便工作人員下坑。嚴(yán)禁利用吊鉤上下人。在工作人員施工、技術(shù)人員下井檢查時,地面上應(yīng)有人看守,防止出現(xiàn)意外。7)切實做好防漏電措施。

7結(jié)束語

采用頂管施工工藝來鋪設(shè)城市的排水管道,可不開挖地面,管道的管節(jié)端不易產(chǎn)生變形,管道壽命大于開挖法埋管,同時具有較大的社會和經(jīng)濟(jì)效益,是保護(hù)環(huán)境的一種安全有效的施工方法。

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