長(zhǎng)距離頂管施工過程中的關(guān)鍵控制技術(shù)研究

摘 要:頂管施工具有交通干擾少、震動(dòng)噪音小、對(duì)周邊環(huán)境影響小等特點(diǎn)，因此在市政管線工程中得到了廣泛應(yīng)用。本文首先介紹了頂管工程的特點(diǎn)和適用范圍，進(jìn)而探討了長(zhǎng)距離頂管施工中易出現(xiàn)的技術(shù)問題，最后結(jié)合某污水截流工程的工程實(shí)踐，提出了一些頂管施工中的控制方法，其研究成果可為類似工程提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞:市政工程頂管法施工控制關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號(hào):TU476文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)06(c)-0066-01

1 頂管施工的特點(diǎn)及其適用范圍

頂管施工技術(shù)具有幾大方面的優(yōu)點(diǎn):施工面由線縮成點(diǎn)，占地面積小;地面活動(dòng)不受施工影響，對(duì)交通干擾小;噪音和震動(dòng)低，城市中施工對(duì)居民生活環(huán)境干擾小，不影響現(xiàn)有管線及構(gòu)筑物的使用;可以在很深的地下或水下敷設(shè)管道，可以安全穿越鐵路、公路、河流、建筑物，減少沿線的拆遷工作量，降低工程造價(jià)。其主要缺點(diǎn)是施工技術(shù)難度較高，需要詳細(xì)的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)勘探資料。

2 長(zhǎng)距離頂管施工中容易出現(xiàn)的問題

長(zhǎng)距離頂管的施工中，受管徑大小、頂進(jìn)機(jī)械、施工技術(shù)條件和環(huán)境因素等多方面的影響和限制，容易出現(xiàn)一些問題，因此對(duì)其施工過程中的控制技術(shù)必須引起足夠的重視。

2.1 頂力不足

頂管的頂力是隨著頂進(jìn)長(zhǎng)度的增加需要不斷增加，但是又受到管道強(qiáng)度的限制，不能無(wú)限增加，對(duì)于普通頂管法而言只是在管尾施加頂力進(jìn)行推進(jìn)，其頂進(jìn)距離受到限制。因此，在長(zhǎng)距離頂管施工中必須解決在管道強(qiáng)度允許范圍內(nèi)如何施加頂力的問題。目前有兩種方法:即采用潤(rùn)滑劑減阻和中繼接力技術(shù)。

2.2 推力不足

長(zhǎng)距離頂管施工還受到后座所能承受推力大小的制約，一般情況下，頂管工作坑的后座所能承受的最大推力以頂管所能承受的最大推力為計(jì)算條件，只驗(yàn)算工作坑后座是否能夠承受最大推力的反作用力。但是，有的情況下，油缸的推力往往并不是均勻的作用于后座，推力的合力作用點(diǎn)或高或低于后座被動(dòng)土壓力的合力作用點(diǎn)，造成設(shè)計(jì)后座抗推能力不足。因此，為使后座能夠承受較大的推力，工作坑應(yīng)盡可能深點(diǎn)，后座墻也盡可能埋深大點(diǎn)。

2.3 頂進(jìn)方向失控

頂管施工中管軸線可能為直線，也可能是曲線，無(wú)論是直線和曲線，頂進(jìn)施工中都必須確保管道按設(shè)計(jì)軸線頂進(jìn)。如果頂進(jìn)方向失控，會(huì)導(dǎo)致管道彎曲，頂力急劇增加，頂進(jìn)困難，甚至無(wú)法繼續(xù)施工。因此，必須有一套能準(zhǔn)確控制管段頂進(jìn)方向的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。頂進(jìn)施工中的方向控制，主要是通過反復(fù)測(cè)量，不斷檢查和糾偏的過程來實(shí)現(xiàn)。

2.4 塌方

在軟土地基或地下水位較高的土層中頂進(jìn)施工時(shí)，頂進(jìn)面上容易發(fā)生塌方，塌方不僅會(huì)導(dǎo)致管道受力情況惡化，造成管道方向失去控制，給施工帶來許多困難，還會(huì)危及地面建筑物的穩(wěn)定。在深層頂管中，制止坍方實(shí)際上是控制地下水的問題。

3 某污水截流頂管工程中的施工控制

3.1 工程概況

寶山區(qū)寶安公路污水截流工程位于寶安公路現(xiàn)狀道路下，污水截流連接管全長(zhǎng)約1500m。沿線包括φ9m頂管工作井五座，9m×5m矩形頂管工作井一座，5m×5m正方形頂管接收井一座，φ6m頂管接收井四座，φ7m頂管接收井兩座，納管井一座;φ2400頂管長(zhǎng)約1428米，埋深約7.5～10.3m，φ1200頂管長(zhǎng)約84米，埋深約7米，φ2400開槽埋管長(zhǎng)約20米，埋深約5.7m，φ2700開槽埋管長(zhǎng)約54米，埋深約8米，兩節(jié)1200×1900箱涵管，長(zhǎng)約26米，埋深約2米。

3.2 主要技術(shù)措施

(1)頂進(jìn)過程中的線型控制

頂管工程按照設(shè)定的管道中心線和工作井建立地面與地下測(cè)量控制系統(tǒng)，控制點(diǎn)設(shè)在不易擾動(dòng)、視線清楚、方便校核的地方，并加以保護(hù)，必要時(shí)每點(diǎn)增設(shè)兩個(gè)以上便于校核的攀線樁。工作井內(nèi)設(shè)置由地面水準(zhǔn)點(diǎn)引入的臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，在交接班時(shí)進(jìn)行儀器高程的校對(duì)與調(diào)整。頂進(jìn)軸線由設(shè)計(jì)管道中心通過經(jīng)緯儀測(cè)定引入井內(nèi)，然后對(duì)中觀測(cè)。測(cè)量?jī)x器架設(shè)在工作井后部，儀器支架保證水平牢固，其上設(shè)置棚架保護(hù)，測(cè)定軸線偏差采用激光經(jīng)緯儀，測(cè)定標(biāo)高采用水準(zhǔn)儀。

(2)防止基底可能發(fā)生流砂、管涌、隆起的措施

為確保沉井下沉過程中基底土體的穩(wěn)定，防止井體突沉而造成災(zāi)害性事故的發(fā)生，頂管工作井及頂管接收井井體施工前，對(duì)沉井井壁兩側(cè)每邊1.5m范圍的土體進(jìn)行分層注漿加固，加固范圍為刃腳底面設(shè)計(jì)標(biāo)高以上0.5m至刃腳底面設(shè)計(jì)標(biāo)高以下3.5m，注漿孔按間距1.5m梅花形布設(shè)，采用φ110mm小型地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，注漿壓力0.5～1.0MPa，注漿擴(kuò)散半徑0.8m，從而達(dá)到提高基底土體的抗剪強(qiáng)度、降低滲透性，控制井底土體隆起的目的。

(3)建筑物沉降控制保護(hù)措施

本工程位于市政道路以下，周邊有建筑物、高架橋和公用管線等設(shè)施，施工中為減小對(duì)地面建筑物和地下管線的擾動(dòng)影響，還進(jìn)行了地表變形測(cè)量和建筑物沉降觀測(cè)，主要是對(duì)頂管施工影響范圍以內(nèi)的構(gòu)筑物及公用管線進(jìn)行監(jiān)測(cè)，觀測(cè)在頂進(jìn)過程中的地表變形和土體位移情況，以便采取預(yù)防措施，保證建筑物及地下管線的安全和正常使用。

(4)處理有關(guān)沼氣及承壓水方法及措施

通風(fēng)換氣是長(zhǎng)距離頂管施工中供氧與防止氣體中毒的重要環(huán)節(jié)，尤其在穿越河浜部位更易發(fā)生氣體滲漏，施工中不能掉以輕心。頂管中的換氣采用專用的鼓風(fēng)機(jī)，使工作井內(nèi)的空氣強(qiáng)制流通，且保證鼓風(fēng)機(jī)距離施工掌子面不超過3米。為保證施工安全，在頂管內(nèi)工作嚴(yán)禁使用明火，一旦發(fā)現(xiàn)有沼氣等有害氣體泄漏入混凝土管，需對(duì)管內(nèi)工作人員采取必要的防護(hù)措施，當(dāng)沼氣或其他有害氣體泄漏量較大時(shí)須對(duì)其進(jìn)行集中處理，再行排放。穿越河浜部位的技術(shù)處理詳見特殊技術(shù)措施部分。

3.3 效果評(píng)價(jià)

該污水截流工程，自2010年4月開工至2011年4月竣工驗(yàn)交，經(jīng)檢測(cè)各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)均符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

(1)頂管軸線偏差在60mm以內(nèi)，高程控制在50mm以內(nèi)，線路面總沉降量在±5mm以內(nèi)，各類市政管線未受到任何影響。

(2)施工進(jìn)度快，有效減少土方填挖量，施工總用時(shí)為288天。

(3)對(duì)既有道路、河流、建筑物擾動(dòng)很小，未影響到既有建筑物和構(gòu)筑物的使用。

(4)地下施工噪聲低，土方和泥漿集中排放，對(duì)環(huán)境的破壞很小。

綜合來看，在長(zhǎng)距離頂管施工中采用上述幾個(gè)方面的技術(shù)措施具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

頂管施工隨著城市建設(shè)的發(fā)展已越來越普及，應(yīng)用領(lǐng)域也越來越寬，本文在介紹頂管工程的特點(diǎn)和適用范圍的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探討了長(zhǎng)距離頂管施工中存在的主要技術(shù)問題，進(jìn)而結(jié)合某污水截流工程的工程實(shí)踐，提出了一些頂管施工過程中的施工控制方法，并探討了其效果和存在的不足之處，為類似工程提供了參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]朱葉軍，吳玉林.地下長(zhǎng)距離混凝土頂管施工技術(shù)，建筑技術(shù)，2002.

[2]任建文.非開挖頂管施工技術(shù)，西部探礦工程，2004.