关于管道中顶管施工关键技术分析与研究

关于管道中顶管施工关键技术分析与研究

本文主要对顶管施工各关键技术进行分析,阐述了工作坑、顶进方式、进出洞口等方面的技术问题，本文提出了自己的观点，可供同行参考。

标签管道施工；顶管施工；出洞技术；顶进方式

前言

顶进方式的正确选择,是影响工程的成败的关键环节。采用何种顶进工艺,应结合工程概况、地质条件、地下水位、顶管的管径和埋深、地下阻碍物等情况。从技术、经济、安全的角度进行比较分析。工作坑的选取是获得较高经济效益的重要方面,选取是尽量结合拟建主体工程考虑利用永久性设施外,还要根据工程特点确定工作坑的形状、结构和选址等。

一、工作坑的选取和设置问题分析

顶管施工虽不需要开挖地碰,但在工作坑和接收坑处必须开挖。为了获得较高的经济效益,除了尽量利用永久性设施,结合将来的主体工程考虑外,还要根据工程特点合理确定工作坑的形状、结构类型和选址等。工作坑按其形状来分有矩形的、圆形的及多边形几种,其中矩形工作坑是顶管施工时最为常见的一种形式,在直线或两段交角接近1800的折线顶管中,多采用此形式,矩形工作坑布置后背方便,坑内空间能充分利用,覆土深浅都可利用。若在两段交角较小或在一个工作坑内分别向几个不同方向顶进时,则往往采用圆形工作坑,圆形工作坑为深工作坑,占地面积小,但需另筑后背,多采用沉并法施工,沉井材料为钢筋混凝土。多边形的使用基本上和圆形工作坑相似。工作坑按其结构可分为钢筋混凝土坑、钢板桩坑、地下连续墙坑等。其中钢筋混凝土坑是工作坑设计时优先考虑的一种结构类型,施工方法简单,造价较低、作业强度小。钢板桩坑施工成本低、构筑比较容易且旌工速度快,施工时用的较为普遍。当所顶管子管径很大且埋设的很深时,多采用地下连续墙坑。

二、管道顶进方式的选择问题分析

顶管顶进方式选择的正确与否,会直接影响工程的成败。那么,采用何种工艺,应视具体情况就技术可行、经济、安全的角度进行分析比较,因地制宜才能充分显示其独特的优越性,选择原则如下所述。首先,详细了解工程概况,地质条件,地下水位,顶管的管径,埋深,附近地上或地下建筑物、构筑物和各种设旌,附近管线的埋设,地下阻碍物情况等。其次,从技术的角度考虑:对于口径小的顶管,因人无法进入管内施工,通常都采用泥水顶迸。在顶进长度较短,管径小的金属管时,宜采用一次顶进的挤密土层顶管法。对于埋深较大的管段,可以从有无地下水及所处土层的特性来考虑,若地下水位较低,土层较稳定,可选用手掘式顶管,但对于地下水位高、变化大及土质较松软的地段,宜采用掘进法施工。对于地下杂物、石子较多即障碍物较多的情况,应选用具有除障功能的机械式掘进机或采用手掘式顶管。在粘性或砂性土层,且无地下水影响时,宜用手掘式或机械挖掘式顶管,在粘性土层中必须控制地面隆陷时,宣用土压平衡顶管法。当土质为砂砾土时可采用具有支撑功能的工具管或注浆加固土层的措施。在粉砂土层中且需控制地面隆陷时,宜采用加泥式土压平衡或泥水平衡顶管法。最后,还应考虑安全因素,一般所选顶管方式要能处理未预见到的情况(如石块等),避免出现顶不进退不出的局面。施工工艺的选择在整个顶管阶段是尤为重要的,在顶管施工前宜按以上方法确定施工工艺的合理组合。

三、顶管出洞技术方法分析

顶管出洞是指在工作井安放就位的掘进机和第一节管从井中破封门进入土中的阶段。完成好这一阶段的关键是做好以下几个方面的工作:管线放线、导轨铺设、洞口止水和穿墙等几个方面的工作。

1、管线放线。顶管管线放线是保证顶管轴线正确的关键。放线准确就能保证工具管按设计要求顺利进洞,满足施工质量要求:反之,就可能造成顶管轴线偏差,影响工程进度和工程质量,同时也会造成顶进时设备损坏,使顶管停顿。

2、导轨铺设。糕坑导轨是安装在工作井内为管子出洞提供一个基准的设备。导轨要求具备坚固、挺直,管子压上去不变形等特征。为此,安装导轨时,其前端应尽量靠近洞口,导轨铺没应注意管线轴线、导轨标高和导轨支撑稳定性几个方面问题。

3、洞口加固。顶管工程中,进出洞口是一项很重要的工作．施工中应充分考虑它的安全、可靠性。尤其是从工作坑中的出洞开始顶管,如采出洞安全可靠又顺利,可以说顶笛施工已成功了一般。為使进出洞工作顺利开展,可采取对洞口土体进行加固措施。如果土质不是很软或比较软,则可采用门式加固法,即对所顶管道外径的两侧和顶部的一定宽度和长度范围内的土体进行加固。加固方法有高压旋喷桩技术、搅拌桩技术、注浆技术和冻结技术。另外,洞口的封门也可根据土质条件及掘进机或工具管的形式来选定。在使用手掘式的工具管掘进机中,洞口可用低标号混凝土砌筑一堵砖封门。在出洞时可用工具管直接将砖封门挤到,以保证进出洞口工作顺利。还有一种方法是做一扇特制的钢制的钢封门使工具管或掘进机安全地出洞。有时在特别软的土中,往往是洞口加固和钢封门两种方法同时使用。在覆土较深或土体较软的情况下,出洞初期还需防止掘进机及前几节混凝土管往后退的情况发生。常采用的措施是在洞口两侧各安装一个手提葫芦,在主顶油缸回缩之前,设法用手提葫芦把最后一节管子或掘进机拉住,阻止它后退。此外还可以采用柱子抵住最后一节管予以防后退的简单方法。管道出洞时如果处理不当,极易出现“叩头”、“昂头”、偏移等现象。

4、洞口止水。顶管过程中,无论是管子从工作坑出洞还是在接收坑进洞,管予和洞口间都必须留有一定的间隙,此间隙如果不被封住,地下水和泥砂将会通过此间隙流到坑中,轻者会影响工作坑的作业,严重会造成洞口上部地表的坍塌,殃及同建筑物或地下管线的安全。因此,顶管过程中洞口止水是一个不容忽视的环节,必须认真、仔细地做好此项工作。、

四、测量与纠偏问题分析

1、顶管测量。⑴测量次数。开始顶第一节管子时，每顶进20～100cm测量一次。校正时，每顶进一镐即测量一次。⑵中心线测量。根据工作坑内设置的中心桩挂小线，使拉线3对准垂球2，读管前端的中心尺4刻度，若拉线3与中心尺4上的中心刻度相重合，其差值即为偏差值。⑶高程测量。一般在工作坑内引设水准点，停止顶进，将水准仪支设在顶铁上，测量前端管底高程。

2、顶进偏差的校正顶进中发现管位偏差10mm左右，即应进行校正。纠偏校正应缓缓进行，使管子逐渐复位，不得猛纠硬调。人工挖土顶进的校正方法有：⑴挖土校正法偏差值10～20mm时，采用此法。即在管子偏向设计中心左侧时，可在管子中心右侧适当超挖，而在偏向一侧不超挖或留台，使管子在继续顶进中，逐渐回到设计位置。⑵顶木校正法偏差较大时或采用挖土校正无效时，用圆或方木，一端顶在管子偏向一侧的内管壁上，另一端支撑在垫有木板的管前土层上，开动千斤顶，利用顶木产生的分力，使管子得到校正。⑶顶镐校正法偏差较大，