基于市政管道给水工程中顶管技术的分析

　　摘要：地下给水工程是城市建设中的重要部分，文章结合了本地区一处市政工程的实况进行了介绍，具体是分析了在本次施工中遇到的技术难题以及个人在工作中的一些观点，以供同行参考。

　　关键词：市政工程,管道给水,顶管技术

　　1 引言

　　随着现代市政给水管道技术的发展，顶管技术成为市政给排水工程的热门技术，加上它具有降低噪音，减少粉尘，减轻对城区的交通条件和环境状况的干扰和破坏等优点，得到了广大建设企业的极力推广。

　　2 工程概况

　　该段工程是本地区的一处截污工程，段合流污水管道总长67m;管径为Φ900mm;敷设深度为4.5～4.8m;管顶深度在3.5～3.8m 之间。

　　3 工程的难点

　　考虑到该工程处于市区，由于人流，交通以及地下给水管、煤气管，还有10道密排一起的高压电缆和通信电缆。其中最大的难题是：Φ200上水管和Φ100煤气管管底距施工的管道顶部仅为0.83m 和0.321m以及人工填土1～3m厚，其下为水饱和状态的淤泥层等地下管线错综复杂。结合种种因素，都给施工带来了一定的难度，所以采用顶管法铺设地下管道是很合理的。

　　4 顶管施工操作工艺及注意事项

　　顶管法施工是在管道的沿线按设计的方案设置工作井和接收井，工作井内设置坚固的后座，接好照明、泥浆管、油管等管线，然后用油压千斤顶将需要埋设的管道缓慢顶进，通过压浆系统使管节周围形成泥浆套，管道在泥浆套中滑行，在顶进的过程中不断控制顶管的方向，边顶进边排土边调整，直至将需要埋设的管道顶进接收井内。根据工程的实际情况，本工程采用机械式泥水切削气压平衡顶管工艺。

　　顶管施工的基本工艺为：测量放线→顶管工作井、接收井施工→设置平台→后座施工→铺设导轨→顶镐、顶铁、油泵就位→复测高程和中心线→安装钢管→穿墙→顶进→管壁注射触变泥浆→复测、矫正管道中心线→工具头回收→工作井、接收井回填。

　　5 顶管施工技术方案及措施

　　根据工程特点以及存在的种种难题，经过研究分析后，决定选用两段铰接半机械开胸工具管。导轨采用装配式“I”型导轨，轨距830mm，坡度与设计水力坡度相适应，中心标高按设计管底标高抛交1cm。

　　靠背采用整体式钢后背，主顶系统由2台TB10/49和2台1960K 型千斤顶组成，其中2台油泵并联使用。为防止由于地下水的影响导致井外土体流失而引起的井外地面的沉降，在进出洞时采取井点降水，固结土体的方法来保证土层的稳定性。井点的埋深取6m，井点的打设采用冲空法施工。

　　为了减小管道顶进的沿程阻力，同时及时填充因工具管与管道外径相差形成的管道外围空隙，以及因纠偏而形成的管外围空隙，采用向管外压注膨胀土触变泥浆的方法。它既是管道外围地层塌落以及控制沉降和移动的支承介质，又是减小管道外围摩擦阻力的润滑介质。

　　5 .1施工的数据依据

　　该段泥浆的压泥采用工具管压泥，并且要求压浆与顶进同步进行，以保证管外护壁泥浆套的及时形成和完整。经过计算该段顶管施工中泥浆的压注力控制在0.1MPa～0.15MPa之间，消耗量为0.22m3/h。在该段顶管中，工作井和设备的设计推力均为800tf;而Φ900钢筋混凝土F 型管的轴向允许承压力经计算Rf=750(tf)，取Rf=750(tf)。

　　对顶管工作井，井后土体的稳定性允许反力为：=2·B(K p·H2·γ /2+2C·H+Kp·h2·γ)经过计算得 =486(tf)根据以上计算比较知，F(允许)=486(tf)

　　在顶进过程中，管道的顶进点阻力由工具管的正阻力和管道外边的磨阻力组成，其中：工具管的正面阻力：F0=1/4πD2·γ(H +2/3D)tg2(45°+γ/2)经计算得F0=64(tf)

　　管道周边的摩阻力：F1=πD1μL计算得F1=507(tf)

　　所以该段顶管的顶进总阻力F=F0+F1=64+507=571(tf)>486(tf)允许，故需要设值中继间，中继间的设置位置应满足如下要求：F′=F0+F1≤F允许,即64+9.1L′≤486;计算得L′≤46.4m即应在第46.4m 处设置一个中继间，方可满足施工要求。

　　5.2 施工中对管线保护

　　对Φ300煤气管、200自来水管、Φ300自来水管以及通信电缆和高压电缆的保护，采取打桩悬吊的方法进行保护，并加强监测，为不影响交通，在沟槽口覆盖h=20mm的厚钢板。

　　6 顶管过程中其他要注意的事项

　　在确认地下水位降至管底以下50cm时方可开始顶进施工;必须加强对顶管附近地表的沉降观测;要将管道的防腐效果作为验收的重点，同时加强焊缝探伤检验。

　　7 实验和工作井、 接收井回填土.

　　顶管工程结束72小时后，才可在管道回填土前进行闭水试验。管道两端用砖砌缝堵，并养护3-4天， 使其达到一定强度后， 向闭水段的检查井内注水， 注水至规定水位后，开始记录。根据井内水面在规定时间内的下降值计算渗水量，渗水量以不得超过施工规范规定的允许值为合格。

　　当蒸汽管道安装好后， 并经过验收允许回填，方可进行下一步的施工。回填材料采用石粉及冲水并分层夯实至设计标高。然后对工地现场作恢复原状处理。

　　8 总结

　　采用了顶管技术在市政给水管建设中，简化了施工程序，降低了劳动强度，减少了工程量，节约了投资，也免除了拆迁工作，减少了对周围环境的影响。大大节约了施工场地，降低文明施工的费用。彻底解决了管道埋设施工中对城市建筑物的破坏和道路交通堵塞等难题，在稳定土层和环境保护方面凸显其优势。这对交通繁忙、人口密集、地面建筑物众多、地下管线复杂的城市是非常重要的。但是在其施工还存在一些技术问题，可见顶管技术还该有待提高。我们必须加大推广顶管施工技术力度。

　　参考文献

　　1 中国土木工程学会《中国土木工程指南》，北京：科学出版社 1999 出版

　　2 《市政工程施工技术汇编》北京：中国建筑工业出版社1999出版

　　3 陈海波. 顶管工艺在市政排水工程中的应用[J].四川建材, 2008,(03)

　　4 周民强 顶管技术应用 《甘肃水利水电技术》2005

《基于市政管道给水工程中顶管技术的分析》

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