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中圖分類號:TU74文獻標識碼: A
引言
對于頂管施工技術來講,其是選用非開挖技術的形式進行施工,重點是在工作中依靠頂進設備坑制造的頂力,用以制衡管道在頂進時周圍土壤造成的摩擦力,而后就可把管道頂下入土內,進而運走被管道頂出的土,然后設備方可進行頂入下一節管道。
一、頂管施工工藝
先是將工作坑配置在頂進管兩端,而后在工作坑中修筑后背墻體,安裝千斤頂、導軌等設施。再把附帶工具管的首節管慢慢吊入工作坑底部的導軌上,在管高程、中心部分調整精準之后,運用千斤頂把工具管的刃角切入土層,同時工人就可以在工作面挖掘刃角切入土層的泥土,還可以即時把棄土利用運土設備從頂進坑吊運出地面。整個工序完工后,再次開啟千斤頂,則被頂進的管道即可緩緩向前進。
二、頂管技術的施工方法
(一)測量放線。在進行市政規劃時,應當首先利用經緯儀對施工現場進行測量,然后利用測量的數據準確的布置中線控制樁,并將控制樁進行嚴格的保護。在將工作坑開挖完成后,再次利用經緯儀對中線控制樁進行定位,并加強保護。
(二)工作坑的位置確定。現場的工程施工人員,在進行工作坑的開挖時,應當根據設計圖紙的要求,進行工作坑位置的確定工作。在工作坑內,頂管機先頂一個方向,然后返回頭從相反的方向進行頂進施工,從而形成交替作業的施工方式。
(三)對工作坑開挖、支撐和防護。現在的市政工程進行施工時大多采用機械施工的方式,在利用機械進行施工時應當與人工操作進行有效的配合。尤其是在進行土層的開挖時,應當利用經緯儀確定工作坑的準確位置,從上層土開始進行施工,然后從上往下進行開挖。對工作坑周邊開挖出的土應當及時的進行清理,并將雜物進行清除。為了確保工作坑內部的安全,應當及時設立防水墻,防止工作坑周邊的水流進坑內。在工作坑的挖掘完成以后,應當利用木板以及鋼管進行支撐,在此之后應當進行防護工作,并及時設立醒目的警示標志。
(四)頂進施工。a.頂進設備的準備: 基座應當安裝堅固,便于承受各種載荷的作用,為頂管機提供足夠的推進反力,在進行施工時應當保證基座的位置不發生移動。對于起重設備以及頂進設備應當按照安裝要求進行施工準備。b.在進行頂進工作之前,應當對施工設備進行檢查并進行試運行,并保證工具管正確的安裝,符合設計的規范規定。進行頂管施工時,在將封門進行拆除之后立即將工具管頂入到土層之中。c. 如果在進行工程的施工過程中,采取的是手工進行掘進的方式,先將工具管插入到土層之中,然后對土層進行逐層開挖。對于每次的開挖量,應當根據施工現場的土質情況進行合理的確定。在進行開挖時,應當及時的采取相關的保護手段。
(五)頂管施工。在進行頂管施工時,可以采用自動施工也可以采用手動施工。在進行手動頂管施工時,在將工具插入土層中以后,應當對施工前進的軸線進行相關數據的測量,以確保施工方向與設計的方向有效的重合。在進行施工時還應當及時的進行測量控制點的重復測量,以便提高測量的準確度。在實際的施工過程中,頂進線路與設計線路之間存在著差距,為了使管道最大程度的沿設計方向進行推進,應當及時的對工具管的高程方向進行高度測量,盡量將偏差扼殺在萌芽之中。
(六)對于接口的處理。進行管道的推進時,應當及時的進行各種數據的檢查,在確認前進方向沒有錯誤之后,對各個混凝土的接入口進行及時的處理。接口作為管道連接的薄弱部位,經常會出現滲漏。如果接口的質量比較差,管道在外力的作用下極其容易產生開裂。對于接口處應當保持干凈、無污染,應當利用純凈水對將要填充的材料進行處理,然后采用樹脂與玻璃纖維對接口進行封堵,直到接口處理達到設計的要求。
三、市政工程中頂管技術的應用
確定施工方案時要結合地質情況來選擇,深入了解施工場地的地質狀況,然后是設備選型。某市對于污水截流的頂管工程,在工程中頂管所穿過地層用的是滲透性較強和力學性能很差勁的砂質粉土與粉質粘土,所以比較適合使用全封閉頂管平衡掘進機來施工。
主頂進系統的設置。主頂進系統組成部分有液壓泵站、頂進環和鋼后靠、油缸組,完成管節頂對于頂管設備來說是主要的組成部分。注漿設備體系,在頂管外壁處的泥漿套對頂管功能有很大的直接影響。為了使頂管能向管節外部實現快速壓漿,產生較好的泥漿套,使它發揮較好的作用,施工時如果需要還能設置兩個總管與兩套管路體系。一個被用在掘進機后面用來進行同步注漿,另一個被用來隨時補漿。泥水出土體系,該工程的泥水系統用的是二臺泥漿泵。一臺在地面作為輸送泥泵,另一臺在基坑下方作為排出泥泵,這樣就產生了一個泥泵循環。頂管工作坑的布置:把兩根50鋼軌和鋼板預埋件用焊接方式連接成基坑導軌,在工作井的底板上把中心線作為基準來選擇鋼板的埋設位置,埋設時為使導軌與預埋鋼板之間有較好的焊接效果,要注重鋼板的埋設位置要和鋼軌導軌能夠吻合在一起。焊接過程中要保證預埋鋼板的錨固鋼筋被焊接牢固,其錨固強度要符合設計要求,把導軌放在指定位置,然后在兩側利用角鋼作為支撐,如果條件允許還可以澆筑混凝土,確保導軌在受力情況下不至于發生形變和位移等現象。導軌在施工中使用拼裝式的主頂油缸架,必須按照指定位置與設計要求來安裝油缸架,保證油缸在受力時不會發生變形和位移等現象。高程和平面的安裝誤差必須被控制于5 mm內。頂管施工流程,結合勘察和設計資料,對每個導線點與水準點做好復測工作,然后根據結果來做管道放樣施工,對即將頂進的位置斷面與地面之間測量其標高,以便在進行導向施工過程中使標高被控制的更加精確,該工程中的頂管,使用水準儀與全站儀來做測量工作與線形控制,把勤測勤糾作為原則并結合測量的反饋結果來調節千斤頂和機頭方向,糾偏時盡可能在偏位產生的萌芽階段完成。
平面控制是頂管施工流程的一部分,為讓兩井之間的頂管貫通,把在橫、豎方向上的誤差控制在100 mm內,在工作井和接收井旁邊預埋導線點,利用空導點與導線點,用導線測量方式把平面控制結果引測進施工場地。使用空導點和導線點建立一個平面控制網。使用全站儀來測量導線,觀測六測回的方向,測角精度是+1,再測量和六測回的距離,還要進行雙向觀測,測距的相對誤差要在1/80 000以下,然后對觀測結果做出平差。利用三角形方式由井上坐標點進行傳輸到井下的坐標點,再使用鉛垂儀對所需的點位進行投設。利用鋼架把井下頂進方向基準點設置成固定點并埋好,再使用全站儀來實地測量機頭的偏差方向。
頂進糾偏和預防措施:①使用傾斜儀與測量所得數據給出的機頭折角和傾斜儀基數、走動趨勢、讀數對比、機尾和地面的沉降數值等有關數據來作出分析。對于超過0.5 以上的大動作盡可能不要糾偏,在發生以后要爭取在那些不重要的地段來糾偏同時增加觀測次數。糾正偏差以后,如果沒有折角發生變動就要停止頂進,讓檢修部門人員快速檢查電路和液壓管道,找出故障部位與故障原因,把軸線偏差管控在較為合理的范圍中。②頂進過程中,可以用調整糾偏的方式進行糾正偏差,如果左側千斤頂使用左伸右縮方式,反過來也是這樣的,在高程和軸線同時出現偏差時,要先對偏差大的那一方實施糾偏。
結語
綜上所述,在頂管施工過程中,由于地下土層結構、水位情況、施工管理、機械設備等原因有時會出現抱管現象,輕則耽誤工期,重則造成大的經濟損失。因此,在頂管施工前要詳細了解地下各種狀況,充分考慮各種不利因素,編制切實可行的頂管施工方案及應急預案。
參考文獻:
[1]喻金鐘.穿越道路頂管施工技術淺析[J].河南水利與南水北調,2014,06:11-12.
合同編號(發包人):
合同編號(承包人):
工程名稱:電 纜 頂 管施 工 合 同
發 包 人:
承 包 人:
簽訂日期:
簽訂地點:
第一部分 合同協議書
包人:
承包人:
鑒于發包人擬委托承包人承擔頂管工程(以下簡稱"工程")的施工任務,且承包人同意接受該委托。根據《中華人民共和國合同法》、《中華人民共和國建筑法》和其他有關法律、法規和規章的規定,雙方經協商一致,簽訂本協議。
第1條 工程概況
1.1 工程名稱:電纜頂管工程
1.2 工程地點:
1.3 工程規模:
第2條 承包范圍
承包范圍:
第3條 合同工期
3.1 開工日期:
3.2 竣工日期:
第4條 工程建設目標
3.1 質量目標:工程質量滿足國家及行業的規程,規范和國家電網公司、山東電力集團公司相關文件的要求,所有應歸檔資料符合歸檔要求并及時移交;嚴格執行國家強制性條文,達標投產,滿足相應優質工程評選標準要求;工程總質量總評必須為優良,且單位工程優良率100%
3.2 安全目標:不發生人身傷亡施工;不發生較大施工機械設備損壞事故”不發生較大火災事故”不發生一般及以上森林事故;不發生負主要責任的較大交通事故;不發生環境污染事故和重大垮塌事故;不發生三人及以上人身重傷事故,輕傷負傷率≤5‰;不發生負主要責任的電網大面積停電事故。
3.3 進度目標:堅持以"工程進度服從安全、質量"為原則,積極采取相應措施,確保工程開、竣工時間和工程階段性里程碑進度計劃的按時完成 。
3.4 投資控制目標:以工程投標不超過工程批準概算作為投資控制的目標,工程投資可控、在控。
3.5環境保護與水土保持目標:保護生態環境,不超標排放,不發生環境污染事故,落實環保措施;廢棄物處理符合規定,減少施工場地和周邊環境植被的破壞,減少水土流失;站區綠化、現場施工環境滿足環保要求。
第5條 簽約合同價
本合同簽約合同價為人民幣()(¥)(含稅),具體價格構成詳見《價格表》(附件)。
第6條 合同組成部分
下列文件為合同的組成部分:
1、雙方在合同履行過程中簽署的會議紀要、協議等文件;
2、合同協議書;
3、中標(簽約)通知書;
4、專用合同條款;
5、通用合同條款;
6、合同附件;
7、采購文件;
8、構成合同的其他文件。
上述文件應互為補充和解釋,如有不一致,以所列順序在前的為準。
第7條 承包人承諾
7.1 按照合同約定進行施工、竣工并在質量保修期內承擔工程質量保修責任。
7.2工程建設實現"零缺陷"移交,滿足達標投產的考核條件且達到工程質量、工藝及創優目標,不發生因施工影響設備的正常使用和工程壽命、或造成批量返工的質量事件。
7.3 工程進度確保按照發包人規定的工期進行,并確保本合同和投標文件中所承諾的人力、機具及合理項目管理規劃大綱的實現。
7.4 工程建設中文明施工,并采取積極的安全措施,滿足工程安全目標。
7.5 遵守國家電網公司對工程分包、勞務分包的各項管理要求,確保相應的資源配置,確保農民工工資按時、足額發放。
7.6 嚴格按照環評、水保報告和當地的環保要求以及設計文件組織施工,確保不因施工原因影響項目通過環評、水保驗收。
7.7 嚴格按照《國家重大建設項目文件歸檔要求與檔案整理規范》(DA/T28-2002)的要求進行檔案管理。將檔案管理納入整個現場管理程序,堅持歸檔與工程同步進行。確保實現:檔案歸檔率100%,資料準確率100%,案卷合格率100%,保證檔案資料的齊全、準確、系統;同時保證在合同約定的時間移交竣工資料。
7.8 積極配合施工圖設計優化工作,及時主動反映有可能對工程投資造成影響的任何事宜,并承擔因此造成的投資浪費的相應責任。
第8條 發包人承諾
保證按照合同約定向承包人支付合同價款及其他應當支付的款項。
第9條 詞語含義
本協議中所用詞語的含義與專用合同條款、通用合同條款中相應詞語的含義相同。
第10條 合同生效
合同生效條件見專用合同條款。
第11條 簽訂日期
合同簽訂日期以雙方中最后一方簽署并加蓋公章或合同專用章的日期為準。
第12條 份數
本合同一式3份,發包人執 2份,承包人執1份,具有同等效力。
(以下無正文)
簽 署 頁
發包人:
(蓋章)
承包人:
(蓋章)
法定代表人(負責人)或
授權代表(簽字):
法定代表人(負責人)或
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鋼筋在安裝時,鋼筋的安放位置必須進行仔細的核對,間距、保護層厚度等參數要報請監理工程驗收,驗收合格后才能開始下道工序的施工。模板工程的施工,模板支撐體系采用鋼管扣件作為支撐,對模板進行設計、制作安裝時必須要能夠滿足混泥土的振搗和澆筑要求,保證混泥土表面的平整、光潔,為了方便脫模,在澆筑前在模板內表面涂刷一層隔離劑,但嚴禁涂刷廢機油,要使模板的接縫平整嚴密,澆筑的混泥土滿足規定的要求后才能進行模板的拆除。模板的拆除順序是承重部位后拆,非承重部位先拆,先支先拆,后支后拆,要使用專用的工具拆除。混泥土的澆筑,在澆筑井壁時,為了防止防止模板吸水膨脹,造成壁板彎曲變形,采取從從兩端向中間澆筑的澆筑方法。在進行混泥土的澆筑時,要分段、分層的進行澆筑,施工中使用七十振動棒,有效長度選取500毫米,分層澆筑的厚度為625毫米,為了保證良好的整體性,下層混泥土初凝前必須進行上層混泥土的澆筑,混泥土的澆筑必須連續的進行,澆筑的間隔時間不能超過一個半小時。混泥土的澆筑采用插入式振搗器,進行垂直振搗,施工時采用多臺的振搗器進行同時作業,開始作業前劃分好每臺振搗器的振搗范圍,防止重振、漏振的情況出現。要按規定留置抗壓強度試塊和抗滲試塊。根據現場的進料情況,在監理工程師和業主的監督下隨機取樣。
2頂管施工
首先要進行頂力計算,確定出最大頂距,本工程的頂管單元長度根據后背與管口可能承受的頂力、頂管需要的頂力、開挖工作坑的條件、設計圖紙的井室位置等因素的來確定。地面的準備工作,在對頂管頂進施工之前,要按照施工的要求,對照明、排水、通道、用水、用電等設備進行安裝。施工用電需要配置150千瓦的發電機組,水需要從外托運,為了保證施工機具、設備、管材料能夠順利進場,還需要修進場的簡易便道。施工機具、設備、材料必須準備齊全,以達到工程施工的施工要求,井上、井下要建立測量控制網。井下準備工作及井內布置,工作井內的布置工作主要有鋼制扶梯、油泵動力站、主頂油缸、導軌、后靠背等,頂管基座為鋼結構的預制構件,安裝時要按照測量放樣的基線,吊入井下進行就位安裝固定,同時要設置必要的支撐加固,保證基座能夠穩定不變形。后座墻,后座墻的形式和類別,在實際的施工工程當中,后座墻的種類多種多樣,但按照其使用條件來分類,可以分為三種,一種為在混凝土或鋼筋混凝土豎井內建筑的現澆鋼筋混凝土后座墻;另一種為覆土較厚時可以充分利用土抗力的天然后座墻;還有一種為覆土較薄或穿過高填方路基的頂管,無土抗力可利用時修建的人工后座墻。在頂管的施工過程中,要求后座墻具有很好的剛度,這樣可以避免往復回彈,造成能量的消耗,后座墻應該盡量采用彈性較小的材料,這樣可以保證受到最大頂力時不變形或是具有少量的殘余變形,如果后座墻的彈性過大,會導致每一次的頂進都要浪費一段千斤頂行程于壓縮后座墻。后座墻的強度取決于千斤頂在頂進過程中施加給后座墻的最大后從力,最大頂力與后從力的大小相等。影響最大頂力的因素有很多,其中的客觀因素包括管節重量、地下水位、土的種類、覆土厚度、頂距長短、管徑大小、管材種類等。主觀因素包括是否采用劑、中途停工與否、頂進方法、操作誤差等。在頂進的過程中,由于設備、操作、土質等原因,會導致管子的高程或方向出現偏差,這就是頂進誤差,在施工過程中要采取措施避免誤差的出現,如果發現有誤差產生的趨勢,要及時予以糾正。其次在頂進過程中是否采用注漿措施,對頂力的大小也有較大的影響。
3結束語
關鍵詞:頂管;控制要點;施工作業
Abstract: through the key points of each work link control technology of pipe jacking operation, ensure pipe jacking operation completed with high quality.
Keywords: pipe jacking construction operations; control points;
中圖分類號: TU74 文獻標識碼:A文章編號:2095-2104(2013)
張家口市高新區熱力管道頂管工程,包括進水管和回水管兩趟管線,施工長度共計50×2米,管徑為DN1550。先根據工程實施過程中的實際經驗,闡述熱力管道頂管施工的技術措施如下:
1 根據施工現場的地質、地形特征確定施工方法
本工程混凝土管道在砂卵和粉砂土層內頂進。這種土壤較其他土質承載力較大,但土層松散,內摩擦角較大,含水量小,孔隙率變化大,混凝土管位于砂卵層內,會產生在刃腳推進之后立刻就會坍落在管壁上的情況出現,導致混凝土管不斷被“楔緊”,增加頂進阻力,施工難度較大。根據此種地質特征,擬采用敞開式人工挖土頂進方法,管材選用DN1550mm鋼筋混凝土加筋管(II級、鋼承口)。
2 工作坑尺寸的確定及施工
2.1工作坑的尺寸及計算要根據管徑的大小、關節長度、操作設備、出土方程式及后背長度等不同情況而定,根據設計要求計算并考慮施工現場實際情況,該工作坑底面凈空尺寸7m×6.8m。
2.2工作坑施工
由于工作坑比較大,所以上部3米范圍采用三七墻配∮10拉結筋砌筑,底部將近3米范圍分兩次澆筑鋼筋砼護壁,護壁厚度為30cm,并設兩道工字鋼環撐;工作坑設計為單向頂進兩趟管道,后靠背選用現澆鋼筋混凝土,厚度為80cm,高度為2.5米,其中1米置于地下,1.5米置于地上; 工作坑底鋪墊10cm碎石,澆筑標號C25鋼筋混凝土30cm做為工作坑底板,底板設縱橫向兩道截面尺寸25×25厘米加筋系梁。為保證下管按設計的高度、方向及坡度,必須安裝導向軌,導向軌安裝的質量將直接影響后續施工,本工程采用P50鋼軌;為方便底板混凝土凝固后安裝導向軌,底板應預埋鋼板;仔細測量安裝導向軌可以有效的控制管頂的高程及方向,在安裝第一節管節前,進行導向軌試運行并將其調整至設計標高,在后續使用中必須及時復核,如有偏差要及時調整、更換,確保施工精度,本工程采用6m長導向軌。導向軌安裝前在工作平臺上放出中軸線,與管中軸線重合,采用標準鋼軌作為導向軌,點焊在工作平臺上保證導向軌的中心線與管中心線重合,用水準儀控制導向軌兩內角處標高;工作平臺必須牢固的固定在底板上,不能產生偏移;工作坑內必須設集水槽和集水坑,及時排出工作坑內集水,避免坑內集水影響施工。
3 測量
為保證頂管施工質量,確保管線按設計要求頂進,必須測量首節管頂的高程、中線及坡度。首節管為頂進作業的起始部位,在整個頂進作業中起著導向作用,其頂進質量直接影響后續管節精度,所以在開始頂進時,必須隨時檢查,檢查頻率為30-50cm/次,如有偏差及時調整。
4 頂進施工
4.1頂管設備布置
頂管設備選用400T千斤頂2只,起重能力800T,最大行程80cm;配套油泵。千斤頂通過U型頂鐵、環型頂鐵將頂力傳至管端,完成頂進作業。頂進作業中,要將千斤頂放置鋼制托架上,可避免千斤頂出現刮土現象;千斤頂頂力的合力位置和頂進抗力的位置必須始終保持在同一軸線上,如有偏差則不能確保管節按預定方向前進;根據施工經驗,φ1550管靠近管底40-50cm處為著力點,各制作80cm、60cm、40cm、20cm頂鐵一組,制作選用20mm厚鋼板焊接而成。頂鐵要求設鎖定的“U”型卡,防止頂進作業中脫落,確保施工安全。
4.2下管
下管錢要仔細檢查管子有無破損及縱向裂縫,管壁有無坑陷及鼓包現象,檢查合格后采用龍門架,將管節吊起后放在工作坑內的導軌上就位,下管前必須保證起吊設備安全可靠,工作坑內不得站人。
4.3 穩管、接口
穩管要求管節高程和方向符合設計規定,管身要完全臥貼于導軌上;接口依靠導向軌定位,對于鋼承口頂管,在接口施工前要按要求在插口上套密封膠圈。
4.4 挖土作業
本工程頂管施工中采用人工出土,出土工具選用短把鐵鍬和短把平鎬配合作業。頂管過程中不可避免的會出現管節“低頭”、“昂頭”現象,所以挖土和頂管施工必須密切配合,及時觀察、調整。管前端挖土作業時,為減少頂進阻力,可在坑壁與管上方留1—2cm空隙,管節下部135°范圍內不得多挖、超挖,管外壁要與土弧相吻合,以保持原狀土基。視土質情況管前端可超挖5-30cm。
4.5 頂進作業
頂進作業前要先頂鐵安裝質量,如頂鐵安裝偏斜,頂進作業時會產生偏心荷載,導致頂鐵崩出傷人,非常危險,所以必須堅持檢查頂鐵安裝是否平直。頂進作業要“堅持先挖土后頂進”、“隨時挖土隨時頂進”、“如有偏差隨時調整”的原則;頂進作業要隨時觀察壓力變化,如發現油泵壓力表指數驟然增大時,必須立即停止施工,檢查原因;千斤頂活塞伸出長度不得超出規定沖程;頂進作業需連續進行,不能長期停頓。
5 糾偏操作
5.1 施工中會由于開挖斷面形狀錯誤、工作面不均勻土質、千斤頂位置偏移等原因引起偏差,施工過程中要加強量測,如發現中心偏斜誤差超過+20mm,高程誤差超過+15mm,必須及時進行調整、糾偏。
5.2 針對本工程土質情況的特殊性,采取了如下防止偏移措施:
5.2.1 以膨脹螺栓做管口預埋件,接口施工后用鋼板焊接聯結加強管道聯結鋼性,鋼板規格為σ=1cm;頂進過程中局部不平衡力會導致管道產生軸向變形,影響管道頂進方向,在鋼板接口處設內外鋼套環,補充加強管道接口鋼性,可有效減少4對施工的影響,外套環采用承插鋼圈,內套環制作采用鋼板,鋼板規格為σ=1cm,套環寬度為0.3m。
5.3.2 管底設置滑道,利用滑道控制頂進作業的方向和高程,滑道制作采用混凝土預制塊。
5.3.3 工具管上設置糾偏千斤頂組,可有效小范圍內調整工具管方向。
5.3.4 為有效穩定頂進作業方向,在工具管前端兩側設木楔,砂礫回填空隙。
6 觸變泥漿減阻
本工程采取觸變泥漿減阻施工,頂進過程中,通過工具管后的三節管上的壓漿孔及時跟蹤壓漿,形成泥漿套;頂進過程中通過往后每兩節管上的壓漿孔,及時補強壓漿;壓漿總管采用鐵管,規格為φ50mm,支管采用軟管,總管和支管采用三通聯接,設置截止閥;觸變泥漿配合比為膨潤土:石膏:水=1:0.5:6(重量比)。
7.千斤頂選用及頂力驗算
φ1550鋼筋混凝土管自重:V=π×(D12-D22)×L =2.58m3
W=2.58×2.65=6.8t/根
P=W/2=2.3t/m=22.5KN/m
需用頂力計算:
采用人工超前出土,所以管端端頭阻力不計。
按經驗公式估計其阻力值為:
W1=3×P×L=5400KN=540t(按管重)
W2=K(34D1-21)×L=4022KN=402t(按卸荷拱)
P=max(W1,W2)=540t
選用800t級千斤頂。
關鍵詞:頂管工程;管道施工;應用
一、引言
我國城市化建設的步伐要求不斷完善城市基礎設施建設。通信、能源運輸是城市運作的最基本保證。這些都離不開管道工程,管道工程為城市的各項需求提供了重要的保障。管道施工往往需要對地面進行開挖工作,然后鋪設管道,預埋管線。然而這種方法對于城市的正常交通和路面造成了很大的影響。頂管施工技術相對于傳統的管道鋪設方法而言,具有很強的優勢。頂管技術是按照管道的路線要求設計相關的方案,通過設置工作井或接收井的方法,利用液壓千斤頂挺近到預埋管道中,直到管道全部挺近到接收井中。頂管工程技術不需要開挖大范圍的工作坑,因此,對于交通和路面的影響不大,是未來管道施工的發展方向。
二、頂管工程技術的特點及施工程序
(一)頂管技術的特點
頂管工程技術又可以被稱為非開挖管道敷設技術,其最大的特點就是利用液壓頂管就可以穿越路面,不需要另外進行挖槽,對于節約工程投資和工期具有很大的優勢。其優點有:技術環保無污染,效率比較高,在施工期間不會產生大量的灰塵和噪音,減少對城市或重要交通干線的影響和干擾,尤其在市政給排水管道上具有重要的作用。更為突出的特點是,頂管工程技術將施工面從線變成點,減少了施工的占地面積,同時減小對于管道鋪設沿線的拆遷工程,減小了工程總量,從而節約了工期。但頂管工程技術不是完美無缺的,還具備一些缺點。主要的缺點在于技術本身難度較高,施工期間對于地質的要求比較嚴格,另外經過河流和重要交通干道的管道需要進行嚴格的水文地質勘探。對于一些建筑施工企業來說,技術本身的難度較大,技術成本比較高,一般的小工程團隊缺乏技術力量進行施工操作。
(二)頂管工程技術的操作流程
頂管工程施工要求先在管道的一邊挖出工作坑,按照管道本身的設計路線和位置,在工作坑內進行土洞的挖掘,在地層內挖土洞時要注意預設管道的外徑大小,要在挖土的同時利用千斤頂將管道分節頂入,通過反復操作將管道完全頂入到土洞內,直到管節的長度符合預設長度。
根據頂管前的挖土方式,可以將頂管工程施工的種類分為普通頂管、機械化和半機械化頂管。一般來說,在土質較為復雜,施工環境比較艱苦的地區,如西北戈壁地區,頂管前的挖土工作要由人工完成;相反在施工環境較好的平原地區,可以采用機械化頂管。
三、頂管工程技術在管道施工中的具體應用分析
(一)頂管的選擇
對于頂管工程技術而言,最為關鍵的是選擇合適的頂管材料和規格,結合相應的施工方式,并選擇與頂管相適應的輔助機械設備。首先在頂管的選擇上,一般采用鋼筋混凝土管。所選擇的鋼筋混凝土管在規格和應力方面應當符合國家和建筑行業相關的技術標準和規程。在選擇頂管時,應當著重考慮兩個方面的問題,一是頂管的管徑,二是頂管的長度。頂管的管徑主要是指直徑,尤其是其內徑,要根據管道的種類和工程的性質選擇合適內徑的管道。管道的外徑由頂管自身需要承受的外力來確定。由于頂管工程的施工特點,決定了工人要在頂管工程面上進行施工,因此頂管直徑至少要大于50cm,直徑過小不能承受工人施工時的壓力。對于頂管的長度,應當根據路線所開挖的工程坑來決定。如果選擇具有一定長度的頂管,可以減少頂管推進的次數,簡化了操作流程,但是長管的缺點也十分明顯。在管道的推頂過程中,如果某段長管出現了偏差,那么施工中發生的管道偏移現象就會更加嚴重,且不易校正。在挖掘頂壓坑時也會產生較大的挖坑、支護和土方回填等費用。因此,在頂管的長度選擇方面,不宜過長,因為短管在推頂過程中更便于控制。
(二)頂進設備的選擇
在頂管工程施工中,頂進設備的選擇也同等重要。一般來說,頂進設備包括千斤頂、高壓泵、頂鐵和其他輔助運土設備等。最為核心的設備就是千斤頂,其作為主要的掘進設備,在施工中,應當計算頂力,選擇合適的千斤頂。另外,由于管道開挖具有一定的坡度,因此為了減小施工中的偏差,應當采用后座力擋板。
(三)施工前期準備
頂管施工工作的前期準備工作內容比較多,包括布置控制室、料具間、拌漿棚,準備起重機械,做好注水系統的籌備,準備好土料的臨時堆積場地,并安排好棄土坑。
與此同時在頂管進出口要做好土體加固工作,進出口區域要采用高壓噴樁技術,保障頂管過程中頂管機出入洞的安全。另外,在開挖工作井時要做好洞口的止水工作,安裝止水裝置,避免因頂管機工作而導致的泥漿損失,確保泥漿不流失。
(四)施工過程中的技術和安全控制
1. 安裝管節
在頂管進入工作坑準備安裝時,首先要進行外觀檢查,檢查項目包括管面的平直程度、管壁光潔度和裂縫。如果管面出現了馬蹄形的端面或裂縫的大小超過安全標準,要立即停用。在管節安裝下吊過程中,工作坑內不得站人。管節要根據預設的軌道進行下吊,管壁要與軌道面完全接觸,如果有翹起或接觸面不平整的情況,應當對管節進行轉動調整。管節密合后要進行焊接,并及時清理焊渣。
2. 挖土與頂進
挖土工作決定了管節的方向,還影響著頂進的效率。對于挖土環節的工程技術操作,應當根據工作面的土質來確定挖土的方式。如果是人工挖土必須在規定的范圍內進行,不得破壞管底的地基土,頂進管節時挖出的土要及時予以清除,在挖好土方后,也要及時進行頂管,避免塌方。
頂進時要保持傳力桿的平直,不能出現彎曲的情況。頂板、傳力桿、管軸線要處在同一水平線上。為了使頂板與傳力桿還有管節之間的接觸面更加平滑,可以加入油氈或石棉板襯墊。
3. 頂進過程與頂進速度
在挖土流程完成,頂鐵安裝完成后就可以開始頂進程序。利用油泵控制千斤頂的活塞桿長度,當快要到達臨界點時,要及時關閉油泵,安裝頂鐵后再次操作頂進。當頂管剩余長度達到0.2――0.3m時,要停止頂進,重新安裝下一個新管節。對于頂進速度,一般控制在3到4cm每分鐘,最快不能超過5cm/min。
4. 頂管施工的安全控制
頂進過程中要注意控制好千斤頂活塞的外伸長度,如果超出臨界點,就會造成千斤頂的損壞。同時,在頂進過程中,要保證頂進的速度均衡,中間停止時間不宜過長,嚴格控制地下水的流量,避免因地下水滲透過快造成土方坍塌。
另外,對于頂進中的障礙物要及時排除。尤其是出現重要管道或線路時,要與相關部門取得聯系,避免任意操作帶來的管線破壞。
四、結語
頂管工程技術適應了現代化管道施工的發展要求,在資源和成本的節約方面取得了很大的成效。在管道施工中,尤其是市政管網,頂管技術應當得到進一步的推廣與實踐。頂管的過程需要人力和設備之間的充分配合,經過科學的計算。就目前而言,我國還應當繼續對頂管技術進行研究,爭取在技術和質量上更加完善。
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