一、引言
隨著人們環(huán)保意識的提高,城市對污水處理的要求越來越嚴格,污水處理廠外收集系統(tǒng)工程截污管道大量增加,由于截污管道較長,經過的地質條件以及現(xiàn)場條件較為復雜,施工時無法明溝開挖埋管時,頂管法可成為有效的補充。我司在順德區(qū)大良施工地下排污管采用此方法施工,不但能保證施工安全,而且集市區(qū)舊房不受任何影響,達到預期的效果。
二、頂管法施工適用條件
在污水管道直徑較大(Φ600mm以上),施工現(xiàn)場無法有采用明溝開挖埋管施工而管道沿線又無其它建筑物基礎時,可考慮采用使用頂管法施工。
三、頂管法施工的原理
頂管法施工原理是在管道的沿線按設計的方案設置工作井和接收井,工作井內設置堅固的后座,吊進油壓千斤頂以及要頂進的鋼管或混凝土管,接好照明,泥漿管,油管等管線,然后用油壓千斤頂緩慢頂進,通過壓漿系統(tǒng)使管節(jié)周圍形成泥漿套,管道在泥漿套中滑行,在頂進的過程中通過激光經緯儀測量頂管的方向,邊頂進邊排土邊調整,直至將鋼管或混凝土管頂至接收井內。
四、頂管的施工
1、工作井及接收井、檢查井施工,根據地質情況及現(xiàn)場條件,采用合適的支護方式開挖,然后盡快做好底板及壁板混凝土,并進行頂管所需的后靠背混凝土以及土體的強度復核,確定混凝土以及鋼板墊塊的厚度。這是管節(jié)能否順利頂進的關鍵。
2、油壓千斤頂吊放就位,軌道安裝。
3、管節(jié)的選用、安裝:管節(jié)必須全面檢驗,發(fā)現(xiàn)外觀有缺陷的一律禁止使用。管道吊放前上好橡膠止水圈。將管節(jié)吊放在軌道上,安放環(huán)形頂鐵,緩慢推進,讓接頭平順對接。如發(fā)現(xiàn)有破壞、翻轉、出槽等現(xiàn)象,必須退出管節(jié)重新更換、調整橡膠圈,重新安裝對接。接頭對好后,繼續(xù)開動液壓千斤頂將管節(jié)頂進。
4、管節(jié)頂進
a.頂進的流程為:
b.頂進的阻力主要為正面阻力、管道周邊摩阻力兩部分組成。
為減少頂進正面阻力,頂進的機頭可改良為尖鉆頭。
隨著頂管距離的增長,推力上升很快。為避免管節(jié)超過受壓極限破壞,管壁外的減阻是工程順利完成的必要措施。施工時采用管節(jié)周圍注觸變泥漿,將管節(jié)與土之間的干摩擦變?yōu)闈衲Σ?,達到減阻的目的。觸變泥漿按膨潤土:燒堿:CMC:水=0.3:0.2:0.01:1的配比配制后靜置24小時后使用。施工時通過壓漿系統(tǒng)從機頭,前三節(jié)管的注漿孔壓入觸變泥漿,形成約10mm厚的泥漿套,使頂管在泥漿套中滑行,減少摩阻力。根據壓力表和流量表,控制壓漿的壓力約為自然地下水壓的1.1~1.2倍。
在施工操作時,必須“先壓漿后頂管,邊壓漿邊頂進,停頂進勤補漿”的辦法維持泥漿套的性能。
c.頂進線路的控制
機頭自身有一段糾偏段,糾編最大角度范圍能夠達到上下1.7°左右1.2°。頂進線路的控制主要依靠設備的正確操作以及預見性。
為了使管道按照設計要求的高程和方向頂進,在頂進過程中應不斷對工具管的高程方向轉動進行測量,“勤測勤糾”,根據測量反饋結果,調整糾偏千斤頂,使機頭改變方向,從而實現(xiàn)頂進方向的控制,確保管道按設計軸線頂進。
糾偏貫穿頂進施工的全過程,盡量做到糾偏在偏位發(fā)生的萌芽階段。
測量是采用2″激光經緯儀進行方向的測量的,對于扭轉,則由機頭的角度儀測出。激光經緯儀經校正后,牢固固定在千斤頂端,然后管道的機頭端安裝反射玻璃,并將測量的結果直接輸出至控制液壓千斤頂的電腦上,方便操縱。
頂管穿墻時要防止工具管發(fā)生偏差。在穿墻的初期,因入土較少,工具管的自重僅由兩點支承,其中一點是導軌,另一點是入土較淺的土體。土體支承面上承載力較低,使機頭容易下沉。因此,機頭穿墻時,在穿墻管下部要有支托,工具管的推進要迅速,縮短穿墻管內的土體暴露時間,以減少安全隱患。
管道頂出穿墻管及在長度3-4m范圍內的偏差是影響全段偏差的關鍵,特別是出墻洞時,由于管段長度短,機頭重量大,近出洞口土質容易受擾動等因素的影響,往往會導致向下偏,此時,應該綜合運用機頭自身糾偏和調整千斤頂的作用力合力中心來控制頂管方向。
d.泥土外運
泥屑由泥水系統(tǒng)隨泥漿管排出,在泥漿池過濾土渣并及時外運。
e.管內動力及照明
管內動力主要用來掘進、糾偏、出土及頂進,選擇380V動力電源。由于管內環(huán)境潮濕,照明必須采用安全低壓照明。采用變壓器變?yōu)?6V安全電壓照明。
f.頂管注意事項
注意防止地面的沉降或隆起:在頂管施工沿線按一定間距布設沉降觀測點,監(jiān)測頂管頂進施工期間的地面沉降量。
開挖端面的取土過多或過少,會造成地面的沉降或隆起。為避免這種不良影響,可采取以下措施:在壓漿時要控制好壓力,恰好能平衡“泥漿套”以上土體的壓力。嚴格控制管道接口的密封質量,防止?jié)B漏。在某些管節(jié)埋藏較淺,離地面不足1.5米的位置,可采用沿管線局部壓鋼板,上堆砂包加載的形式,防止管節(jié)頂進時觸變泥漿上浮使到泥漿套失效。
工具管糾偏后,刃腳后形成一個空隙,管道頂進時周圍的土體會塌入空隙,造成地面沉降。為避免這種情況,在頂管頂進時,要及時測量,勤測勤糾,避免大角度糾偏。
五、結束語
社會發(fā)展,人們環(huán)保意識不斷加強,城市的規(guī)劃越來越嚴格,城市污水處理量越大,需要建設的污水管道不斷增加。過去,人們受施工現(xiàn)場條件控制,很多時候很難開挖,或無法穿過河道等困難,污水管道敷設處處受制。隨著頂管法的日漸成熟,以上問題可迎刃而解,污水管道的布置可以越來越靈活,可極大滿足人們對污水處理的要求。頂管法施工將成為市政工程施工中的一種常用工藝。