论市政给排水施工中的技术探讨

关键词:顶管技术;市政给排水;施工要点 

abstract: this paper briefly introduces the municipal water supply and drainage pipe jacking construction technology, settlement control measures and the matters needing attention and analysis of pipe jacking construction technology, and the municipal water supply and drainage engineering quality and the measures are summarized. 

key words: pipe jacking technology; municipal water supply and drainage; construction essentials 

中图分类号：s276文献标识码：a 

一、顶管施工技术的给排水顶管 

顶管敷设管道施工技术特别适用于大中型管径的非开挖埋设，具有经济、高效、保护环境的综合功能。采用该技术施工，既能节约一定的征地拆迁费用，又可减少环境污染和对道路的堵塞，具有显著的经济效益和社会效益。 

这种技术具有的优势包括：1）不用开挖地面，尤其是城市道路；2）不用拆迁征地，不会破坏地面建筑物；3）不影响正常的城市交通秩序；4）不破坏地表植被和周边环境；5）施工过程不受气候和环境的影响；6）不影响管道的段差变形； 

7）省时、高效、安全，无建筑垃圾污染，并且综合造价低等。 

二、顶管施工技术的沉降控制措施 

在顶管施工过程中,难免会扰动周围的地层而引起一定的沉降,但制定良好的施工预案和采取合理的应对措施,将沉降控制在周围环境(特别是商业繁华和交通繁忙的闹市区)能够承受的范围内却是非常必要的。针对沉降原因的分析,就泥浆制备和注浆工艺、进出洞技术和中继环密封技术等几个方面系统地讨论一下相应的施工控制措施。 

2.1进出洞技术。 

工作井洞口止水装置密封采用橡胶止水法兰。在橡胶止水法兰之前预埋注浆孔,以便压注膨润土泥浆。洞外工作井土体密封加固采用smw工法桩加压密注浆等方案。在支护结构内预设钢圈,使出洞更加快捷。在内衬的预留洞上安装双道橡胶法兰止水装置,确保止水可靠安全。顶管过程加强出洞口的触变泥浆压注,减小对出洞段土体的扰动。 

2.2泥浆制备和注浆工艺。 

（1）配置触变泥浆要选用优质膨润土,根据经验和试验采用合适的配比,以保证泥浆的减摩效果和支承能力。浆液必须搅拌充分,在膨润土泥浆压入以前,对储浆箱内的泥浆再进行一次搅拌。 

（2）严格控制注浆压力,使其不能小于管体上部的静止土压力和水头压力。顶进时要根据地面变形、地下水位等因素适当调整压力和压浆量。在泥浆出口处装单向阀,不使其回浆,以使触变泥浆套的压力在临时停泵后仍基本不变。根据工程实际情况设置中继压浆泵,以抵消输送管的压力损失,稳定注浆压力。 

（3）由于曲线段外侧存在法向分力作用,对土体扰动和摩阻力都会增大,当掘进机进入曲线段时,要增加对曲线外侧的注浆量,尽可能形成完整泥浆套。 

（4）顶管贯通后,要及时利用触变泥浆压注孔对顶进时处于管道外的触变泥浆进行纯水泥浆置换,从而减少管道的后期沉降。 

2.3管节止转的技术措施。 

顶进时机头在刀盘及螺旋机的作用下会发生旋转,而机头旋转尤其是转角偏大时会对顶进造成不利影响,因此对工具管要采取纠旋转措施。在机头前方筒的水平二侧焊翼板,长1.8m,宽30mm,厚25mm,以防止机头旋转。对机头的旋转主要采用加压重块的方法。在机头二侧焊压铁支架,1号与6号管二侧亦焊压铁支架。二侧先平均放压铁,共20t。一旦发现机头有微小偏转,立即将压铁移到一侧。 

2.4管内排风措施。 

该工程采用排风措施,虽然机头属封闭设备不受地下沼气影响,但为保证测量的准确性及避免管内气压低缺氧,采用11kva风机接2inupvc管将新鲜空气送至机头设备段。 

2.5泥水接力及泥浆排放措施。 

机头所需用水采用消防用水排入泥浆箱,通过泥浆泵注入机头泥水仓,泥水仓叶轮将机头切削入仓的土与水搅拌成泥浆通过泥浆泵输送至沉淀箱沉淀后,比重超过1.3后是为废浆外排。废浆外排采用罐装泥浆运输车外运,排放至渣土办指定排放点。 

2.6管道内照明措施。 

该工程管道内的照明采用36v安全电压,照明电源由工作井内操作平台上的配电箱供电。工具管和中继间处均安装1kva36v变压器,管道内照明灯每3节管节上装1只,功率为60w。管道内还设有应急照明系统,因故突然停电时,使用应急照明,保证施工人员安全撤离。 

三、顶管技术施工要点及注意事项 

3.1采用触变泥浆，向管道外壁压人一定量的减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆套，减小管节外壁和土层问的摩阻力，从而减小顶进时的顶力，泥浆套形成的好坏，直接关系到减阻的效果。利用泥浆套的支承作用，减少粉质粘土坍塌，形成的地层流失，以控制地面沉降。对顶管机头尾端的压浆要紧随管道顶进同步压浆，在中继间和中部管节处须跟踪补浆，泥浆的实际用量要比理论用量大得多，一般可达到理论值的4～5倍。通过以上压浆措施，达到预期效果。 

3.2洞口止水，顶管丁程中，为使管子能顺利从工作井内出洞，一般采取工作井预留洞口比管节外径略大些(一般为100mm)的方式，顶进时此间隙需采取有效措施进行封闭，我们采用的洞口止水方法是在沉井制做时，预先在洞口预埋一个10mm厚钢法兰，在钢法兰上焊接螺栓，安装16mm厚橡胶法兰，用10mm厚钢压板压紧，在我们完成的顶管中，未发现地下水和泥砂流入工作井内，同时橡胶法兰和压板可以回收，效果很好。 

3.3顶进中须严格按设计线路顶进，可利用削土刀盘上可伸缩的超提刀，结合千斤顶编组进行纠偏。经常对顶进轴线进行测量，检查顶进轴线是否和设计轴线相吻合。在正常情况下，每顶进l节混凝土管节测量1次，在出洞、纠偏、到达终点前，适当增加测量次数。施t时还要经常对测量控制点进行复测，以保证测量的精度。通过及时纠偏相邻管问错口<15％壁厚，竖向偏差控制在30—40mm以内，水平偏差控制在50mm以内。 

3.4进出洞是顶管施工中的一道重要工序，因为穿墙后掘进机方向的准确与否将会给以后管道的方向控制和井内管节的拼装工作带来影响。穿墙时，首先要防止井外的泥水大量涌入井内，严防塌方和流沙，本工程管道位于粉质粘土层较松散，在水位下呈流塑状，则必须在管子顶进方向距离工作井边一定范围，对整个土体进行改良或加固，采用了井点降水措施，以提高这部分土体的强度，防止掘进机出洞时塌方。其次要使管道不偏离轴线，顶进方向要准确。 

3.5顶进中遇障碍物后的顶进处理，成为困扰施丁的难题，如突遇大量埋木、石块及老河道驳坎等等，都需现场研究给出解决的技术措施。顶管施工税市政工程中，特别是深覆土大管径的管道工程和交通繁忙的城市主干道改造工程中尤显重要。顶管工艺的施工从技术上讲是完全可行的，相对于开槽埋管从社会效益与经济效益上来讲更具有优越性。从根本上改变了城市管网乱挖现象；另外一方面从切实做到保护环境人手，加大推广顶管施工技术力度势在必行。可以预见未来的管线铺设技术将以顶管工艺为支撑。 

3.6顶管进程中遭遇障碍物的处理方法 

（1）对长距离中风化或微风化地质的处理。顶管施工并不是在什么情况下都能顺利顶进的，当顶管施工遇到中风化和微风化的地质结构时，不管是人工顶管或是机械顶管都很难顶进，故在顶管设计时应仔细分析地质钻探资料，对出现中风化及微风化的地质结构进行特殊处理。对长距离、深度较大的中风化和微风化地质可采用暗挖隧洞施工；位于规划建设区内的中风化及微风化地质，根据情况采用大开挖施工或支护开挖施工。 

（2）采用破岩井处理孤石。由于钻探是隔一定距离钻一个钻孔，很难完全准确反映地下的地质情况，故在顶管设计时即使地质钻探资料中没有中风化和微风化地层，但在实际顶进过程中也有可能遇到中风化或微风化的石头。当遇到石头时应对此处重新加密钻探，探清地下地质情况，如果有长距离的中风化或微风化地质，可采用大开挖施工或支护开挖施工方法；若遇到孤石，应根据孤石大小设置破岩井，从地面设竖井取石后继续顶进。 

四、总结 

顶管的推力就是顶管过程管道受的阻力，包括工具头正面泥水压力、管壁摩擦阻力。顶管施工技术是一项技术先进、实用性强、适用面广的施工技术，在城市建设中将得到越来越广泛的应用。