《市政排水非开挖顶管施工技术及实施要点之研究》-工学论文，工程论文-论文范文参考-科学狗论文网

标题

市政排水非开挖顶管施工技术及实施要点之研究

范文

王立峰

摘要：本文将以金海道的排水工程作为对象，尝试性研究土压平衡以及长距离顶管作业技术办法和使用思路，充分验算深基坑支护稳定性，得出结果非开挖管道这项技术的使用有着合理的经济条件和可行的技术条件，是市政排水中的有利助手。

Abstract： This article takes the drainage project of Gimhaedo as an object， and tries to study the earth pressure balance and the technical methods and application ideas of long-distance pipe jacking operation. The stability of deep foundation pit support is fully checked and the result is that the use of non-excavation pipe technology has reasonable economic conditions and feasible technical conditions， and is a favorable assistant in municipal drainage.

关键词：市政排水;非开挖顶管;施工技术;施工要点

Key words： municipal drainage;non-excavated pipe jacking;construction technology;construction points

中图分类号：TU991.05 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文献标识码：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：1006-4311（2020）06-0171-02

1 ?非开挖顶管技术理论

美国早在1994年就已经将非开挖顶管这种技术作为建筑行业、城市设施规划的基本技术，为的是增强美国建筑行业市场竞争能力和技术水平。再比如美国的路易斯安娜理工、英国的曼彻斯特工业、德国的波鸿等一大堆知名院校为了发挥该技术价值和优势，也有相继开展非开挖相关研究机构和技术课程，为建筑行业、建筑体系输送和培养着大量精英人才。

这种技术虽然进入我国时间晚，但是因为该技术的优势十分明显。比如不需要做地面面层挖掘，就可以直接越过地下管道、地面的构筑物、河道、铁路和公路直接来到对面[1]。该技术的使用和发展也让城市的基础工程，比如通信工程、电力工程、煤气安装、排水管道作业获得了非常好的发展。并不会对周围造成粉尘污染、噪声污染、交通限制。该技术在实践中已经为我国的建筑行业带来了巨大的社会效益和经济效益。具体流程为，先做管道一端的工作坑挖掘，在这个工作坑的挖掘作业结束以后，在工作坑道中安装用于顶进的装置。随后把管道放到土层，在顶进中排除周围的土体，最后让管道一节一节的进入到土层，直到管道到达了预期设计的位置，长度满足了工程需求。

2 ?工程实例

2.1 工程概况

本次的工程对象为金海道排水项目。该项目地理位置在海河东路的东面，作业区域的两侧是大量的居民楼、住宅楼。管线和楼的外侧只有12米。顶管的总长度为514米。所用的顶管外径2640毫米，内径2200毫米，每一段管节有2400毫米，一控189米。施工现场的顶管坡度为0，覆盖4.3米厚的土体。施工中外径应用土压平衡多刀盘顶管机，外径为2640毫米。施工中的最大顶力是1400吨，这里每吨为10千克。施工现场的周围不论是地表还是地下都十分的复杂。在衬砌接缝作业中，防水使用的材料是天然橡胶圈，以锲型形式出现。

2.2 多刀盘土压平衡顶管机选择和使用

在作业中工程使用了多刀盘土压平衡顶管机。这种顶管机的刀盘切面为断面百分之六十。虽然这种顶管机并没有大刀盘土压平衡顶管机所拥有的全断面切削搅拌能力，不过已经足以应对软土地层的顶管作业。一般情况下，大刀盘土压平衡顶管机质量能够达到施工现场所排出土体的0.6倍质量。而多刀盘土压平衡顶管机则只有0.4倍[2]。从这个数据对比得出的结果是，本次项目所用顶管机能够防止机头过重问题引起的方向失控，规避了走低问题的出现。本次生产中用对称布置的方式分配四把切削刀盘。因此只需要反方向旋转左右刀盘就能够让刀盘转矩保持平衡，而不是经常出现偏移，就好像大刀盘顶管机一样。顶管结构如图1所示。

在实践中得到的结果是，这一次项目所用多刀盘土压平衡顶管机的出土十分方便，维修十分简便。简单的结构和低廉的价格，外加较轻的自重成为了本次施工中的重要优势，很适合在软黏土中做顶管作业。

2.3 顶进中进出洞施工

出洞顶进在作业中是非常基础和重要的环节，自从离开工作坑以后，就开始了生产。为了确保顶管机的出洞足够顺利，避免土体的塌落进入到工作井当中。在出动前就需要先打钢板桩在砖封门前。在钢板桩到达工作井底板的深度后结束。出洞时需要先拆除砖封门，此时因为有钢封门所以没有土体涌入。在顶管机到钢封门的50至100毫米以后，此时的洞口止水圈开始发挥作用。随后从其中的一侧朝向另外的一侧开始去除钢板桩。为了减少钢板桩在拔除中带给顶管机周围土体的影响，引起建筑间隙出现。在拔出钢板桩以后需要第一時间顶进，减少停顿。

早期出洞时，因为顶管机的正面土压比机头、混凝土管节周围摩阻力、导轨摩阻力总和大，故有很大概率会出现管节后退问题，此时就会出现顶管机土体坍塌。会导致顶管机再次推进时出现向上爬高，方向失控。对此本次工程选择了在洞口的周围安装手拉葫芦。施工中主顶油缸回缩前，拉住最后的一节管节，以免管节后退，要减少出洞出现的机头抛高问题。最后反馈的结果不错，十分理想。出洞高程偏值只有3.8厘米。

2.4 长距离顶进作业

2.4.1 轴线控制 ?在施工中最关键的部分就是控制顶力。考虑到顶管作业中，影响顶力最突出的要素就是纠偏，顶管机顶进作业中很有可能会因为受力不均，出现管道设计轴线偏离的情况。故本次工程作业中选择在机头旋转和前进方向做纠偏，确保机头能够按照预期规划的方向稳定前进。顶进作业中纠偏是必不可少的工序，需要贯彻顶进作业适中。每一次的纠偏都要通过施加力矩的方式让顶管机能够改变正在前进的方向。力矩的施加如同在顶管机增加了一種压力、阻力。在规范中阻力并没有直接反应但却是不容忽视的内容。

2.4.2 注浆减阻 ?注浆减阻在长距离顶管作业中是非常重要的技术，其关系到最后能否成功顶管。为了在施工中，减少管道外壁摩阻力就需要使用该技术。要结合图纸情况合理调整润滑泥浆配方，要确保泥浆足够稳定，从而应对各种施工环境。注浆孔一定要合理布置。混凝土的管节雄头一次按120度分别设置三个孔。管节的断面右侧安装压浆总管。本次工程中每隔7.2米设置一个注浆孔和三通阀门连接管柱注浆孔。生产中要用到合适的压浆手段，要严格控制压浆操作、压浆流程。确保顶进中的建筑间隙能够被泥浆填补，构成泥浆套。泵的出口压力为1至1.25*105Pa。管节雄头一侧近边设置压浆孔。完成管节拼接以后，前一节的钢环就能够覆盖注浆孔。浆液压出以后，会在混凝土管节外壁和钢套环出形成浆套，最后被挤出。易于形成的泥浆套有着非常明显的减摩效果。

2.4.3 中继网 ?本次项目用到了中继间做顶进辅助。布置中继间的时候充分考虑了操作和顶力要求，将顶进速度和质量的提高作为出发前提。第一个中继间放在了靠前位置。由于顶管机在正面土压顶进时会受到施工情况和土质条件影响出现变化，因此总推力在来到设计推力60%以后设置中继间。在来到80%时继续设置中继间。在到达90%时候重复设置中继间。本次工程总长189米，一共设置了两套中继间。第一个中继间被布置在了工程104米，因为有着良好的泥浆减阻结果，有效完美的控制了顶进和走线，故实际顶进过程中的阻力臂理论设计、理论计算结果要小非常多，直到最后第二套中继间都没有发挥作用。简化了顶进流程，极大的提高了顶进速度。

2.5 钢板桩

本次工程的基坑有7.5米。另外施工管线和周围居民楼相邻很近，所以工作坑与管道的作业都会对周围土壤造成影响，很有可能会破坏周围土体、建筑物稳定性。为了保障施工安全、工期达标，最后选择使用钢板桩与深层搅拌装止水帷幕支护工作坑。

2.5.1 入土深计算 ?使用质恩法做桩最小土深度计算，得出的结果是桩长12米，入土深度4.29米。

2.5.2 稳定性计算 ?稳定性的计算包括管涌计算、隆起计算、滑动计算。管涌计算。本工程深度T4.43米。结合计算结果，并不会有管涌破坏出现。隆起计算。软土层做深基坑作业，如支护结构土体质量超过地基承载力，那么地基平衡状态就无法保障，出现坑底隆起、坑顶下陷、坑壁土流动情况。为避免这种现象就需要计算。滑动计算。该项目就是对支点支护结构进行计算，确认支护并不会出现弯曲，引起整体滑动，无法保障稳定性。

2.6 深层搅拌桩

2.6.1 土压计算 ?要充分考虑粘性土粘聚力、内摩擦带来的影响。为了完成计算的优化，本次项目对于成层分布土体使用墙底各层土物理力学指标方法，做层厚加权平均。

2.6.2 抗倾覆计算 ?以重力挡墙展开墙体饶前趾A抗倾覆安全系数计算。实践中以同类型项目工程情况选择安全系数。最后得出的计算结果是K≥1.0至1.1，从结果看来本次的抗倾覆计算满足了工程设计要求和规定，安全性得到了保障。

2.6.3 桩厚计算 ?根据支护规程，在设计水泥土厚度的时候，要确保其满足抗倾覆稳定要求。在水泥土的墙底位于黏土时，得出最后的计算结果是B≥1.5米。

2.6.4 土体变形计算 ?最大土体沉降量计算，在工程重要性系数为K≤1.2情况下，得到的结果是0.03米。地面沉降最远影响距离的计算最后是11.6米，也就是要距离周围居民建筑11.6米施工，以免威胁周围环境。

2.7 工程要点

本次工程使用定向钻孔，污水管为5米深度。定向钻穿越的关键在于导向孔与扩孔、管道回拖。为保障工程圆满和顺利，要求所有工种与岗位认真负责。首先是放线防线测量要根据施工图的线路定位桩、穿越控制桩情况，做标高和测量，得出管道中心线的位置。随后是导向孔施工。使用探头、导向钻头，启动钻杆回转2米左右，做轨迹施工。导向仪是导向孔施工的关键点。最后是扩孔与回拖。结束导向孔作业后做多次扩孔，不断扩大钻头。孔中的管子始终悬浮，孔洞和管道四周使用泥浆润滑，减少回拖的阻力。扩孔中适当增加水流量和泵压。护管回拖中，管前需要有管帽，时刻观察现场出土情况，保障拉力正常。

3 ?结语

在长距离顶管这种技术的支持下，顶管作业的成本和难度得到了有效控制，节省了大量经费和工期，经济效益和社会效益非常突出。实践中应用注浆减阻，解决了阻力要求，为轴线控制和快速顶进提供了很大的帮助。作业中，如果和周围建筑物相近，必须使用支护技术，减少对周围建筑物、地下管线影响。非开挖顶管造价低、无排污、基本没有噪音和振动，很适合市政项目的排水。

参考文献：

[1]钟汉杰.非开挖顶管施工技术在市政管网中的应用[J].工程技术研究，2019，4（21）：89-90.

[2]冯玉权.市政排水非开挖顶管施工技术及实施要点之研究[J].居舍，2019（15）：46，23.

[3]莫世扬，杨晓伟，洪元堂，等.非开挖顶管工艺在公路污水管线下穿工程中应用分析[J].公路工程，2019，44（02）：151-155.

随便看

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。