论顶管法施工在市政工程中的应用

2022-09-10

顶管法在现代在城市市政工程地下管道的施工中已被普遍运用。顶管法是一种暗挖式施工方法。这种方法通常在地下管道或隧道要穿越道路、铁路、建筑物或河流等障碍物的时采用的。

1 顶管技术

由于顶管法用到的的管不但是在土中掘进时的空间支护, 而且是最后的建筑构件, 因此具有双重作用。而且在施工的时候不用挖槽支撑, 所以能使施工的进度加快, 造价降低, 尤其是在运用加气压等辅助方法后, 能够解决穿越各种构筑物和江河等特殊环境下的管道施工, 世界上好多国家都在应用。近期, 由于管节和头部分开顶进的盾构式工具管的出现, 中继接力技术的形成, 使得顶管法施工技术的运用, 让顶进距离变得越来越长。现在我国市政工程施工已经普遍采用了顶管法。

2 顶管施工工艺

2.1 工作坑设置

工作坑的位置是按管线位置、地形、障碍物种类以及管道设计要求设置, 排水管道顶进的工作坑通常设在检查井位置, 以便顶管工作结束后工作坑砌筑成检查井。相邻工作坑的间距应按照每次能顶进的长度、土质情况来决定。

首先安置仪器确定出管线的中心线, 如果有必要, 可在工作坑前后加补两点, 这样方便施工中随时校核。然后按顺序放出工作坑的尺寸。工作坑应横向垂直于管道的中心线, 这样可确保在后续顶进过程中管道中心的走向。工作坑要有足够的工作面, 应该按照每节管长度、管径大小、设备尺寸和顶管的方法来决定。

工作坑的开挖大小用下面的公式计算:

深度h=地面高程-设计底高程+基础及垫层厚度

宽度B=D1+S, 其中D1为管外径, S为操作宽度

长度L=L1+L2+L3+L4+L5, 其中L1为工作宽度, L2为管节长度, L3为运土工作的长度, L4为千斤顶长度, L5为后背墙厚度。

2.2 顶管设备安装

(1) 导轨:应用钢质的材料制作, 两个导轨应该安装得牢固、顺直、平行、等高。应采用装配式导轨, 根据所测设的轴线高程安装, 导轨定位之后必须稳固、正确, 保证能在顶进过程中承受各种负载时不位移、不变形、不沉降。两根轨道一定要相互等高、平行, 导轨的中心一定要经过复核, 这样能确保顶进轴线的精度, 导轨的坡度也要与设计管道坡度对应。在使用中需经常检查校核导轨, 防止出现位移等情况。

(2) 千斤顶:在安装时应固定在支架上, 而且要与管道中心垂线对称, 这样它的合力的作用点就在管道中心的垂线上了。

(3) 油泵:要和千斤顶相匹配, 而且要用备用油泵;在安装完成后进行试运转。如果顶进过程中油压突然增高时, 这时应马上停止顶进, 查找原因并且在处理之后才可以继续顶进。

(4) 顶铁:分块拼装式顶铁需要有足够的刚度, 而且顶铁的相邻面需要相互垂直。安装后的顶铁轴线应该和管道轴线对称、平行, 导轨和顶铁之间的接触面不能有油污、泥土。在更换顶铁时, 应先用大长度的顶铁, 在拼装后需要锁定。在顶进时工作人员不能在顶铁上方和侧面停留, 而且要随时观察顶铁是否出现异常。在管口和顶铁之间采用缓冲材料衬垫, 如果顶力接近管节材料的允许抗压强度, 那么管口需要增加环形或U形顶铁。

(5) 起重设备:在正式作业前需要做试吊, 查看制动性能与重物捆扎情况, 禁止超负荷吊装情况出现。

2.3 挖土与出土

管前挖土是保障管道上方建筑物安全与顶管质量的关键。如果用人工挖土, 则需慎重把握管子的顶进方向。挖土的时候工人需要在管内进行操作, 防止塌方伤人, 并且要注意不能扰动管道地基土层。挖土一次进尺深相当于顶镐活塞的一个行程, 挖完以后应立即顶进, 防止坍塌。

管道周围超挖通常限定在:管道上方小于等于15mm, 这样可以减小顶进阻力;管道下方中角135度范围内不能超挖, 但是可少挖10mm余留土层, 在管子顶进时候切去, 这样可确保土基和管道的接触良好;如果在不允许有下沉的地段 (如重要建筑物, 铁路下等) , 管周围不能超挖;如果土层松软, 可以把土层余留厚点, 这样可防管子下沉。

挖出来的土, 要及时清运到管外, 当运土车到达工作坑内的出土区后, 用垂直运输机械吊到工作平台, 运送到工作棚外的堆土区。