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摘 要:随着城市化建设的日渐加快,市政工程建设备受关注,由于市民不仅愈加重视工程质量,同时对施工给环境带来的影响也颇加关注,尤其是各项地下铺设施工,为减少对交通环境的影响,亟需科学有效的施工技术,降低对周围环境的破坏,方便市民安全出行。顶管施工技术因其属于非开挖技术,对土地的扰动自然减少,在市政工程建设中颇受欢迎。本文首先简述其施工原理、顶管分类以及施工优势,并具体分析顶管施工顺序及技术要点。
关键词:顶管施工;市政工程;施工原理;优势;顺序;技术要点
昆山市长江引水工程作为昆山市"十一五"期间重大的战略决策和民心工程,工程从2009年12月启动建设。该项目总投资19.8亿元,主要包括取水口、水源厂、输水管线等,输水管线铺设长47公里,我公司监理的昆山段输水管线三、四标输水管线总长约11.13km,位于输水管线的末端,沿线河网密集、纵横交错,部分顶管处于流砂层中穿过,由于选择了合理的顶管机具型式及方案、成功地解决了减阻泥浆运用和轴线控制等难点,用约8个月完成全部顶管施工,顶管过程中大直径顶管成功穿越城北大道、苇城路、古城路、高速公路取土塘、杨林塘等主干道与200米宽以上河塘十余次;全长868m、管径为2.2米的钢管从16至18米深的地下历时105天双管同时顶进成功横穿杨林塘为本工程顶管中难度最大的一段,无论从一次顶进的长度、埋深、地质条件,还是钢管直径在昆山尚属首次。
近几年来,城市面貌有了很大的改善,城市功能也日渐健全,而这一切变化离不开市政工程建设,为更好的满足现代城市建设需要,市政工程施工中充分运用了先进的施工技术,在提高工程质量的同时,也更加注重对周围环境的保护。顶管施工作为一项非开挖技术,在地下管网工程中颇受欢迎,在市政工程建设的同时,降低了对市民正常出行的影响。
一、顶管施工技术概述
(一)技术原理
顶管施工主要指借助千斤顶推力,在不对地面进行大面积开挖,只开挖工作井的情况下,将需要铺设的地下管道,由工作井顶至接受坑,完成顶管埋设等工作。顶管施工主要利用了平衡理论,具体有土压平衡、气压平衡和泥水平衡,只有在压强平衡的情况下,才能保证顶管施工的质量[1]。
(二)顶管分类
当前地下管网诸多,运用的顶管也多种多样,根据管径的大小,可将顶管分为如下四类:第一,微型顶管。微型是指管径极其细小的顶管,一般直径不超过40cm,目前市政工程中运用的最小的顶管直径达到7.5cm。第二,小口径顶管。小口径较微型管径稍大,一般管径在40-100cm范围内。第三,中口径。管径在100-180cm的范围内的顶管,较多地下管网管径在此范围内,因此这类顶管在市政工程的运用最广。第四,大口径顶管。大口径顶管管径超过200cm,在具体顶管操作中相对复杂,管内可允许人直立行走,具有较大的重量。
(三)施工优势
较传统的管道铺设技术而言,顶管施工具有较多的优势特点:其一,顶管施工只需开挖工作井,土方工程量大大减少,降低了对地面的扰动,施工相对安全。其二,顶管施工不存在开槽明挖,施工占用场地较少,而现代的管道大多与城市道路走向相同,运用顶管施工可降低对交通的影响,方便行人安全出行。其三,顶管施工无需对管道沿线建筑进行拆迁,对周围建筑物起到了很好的保护作用,降低了对环境的破坏,同时顶管较明槽开挖而言,不存在粉尘对环境的污染。其四,顶管施工机械化程度相对较高,明显的提高了施工效率,有助于缩短工程进度,为工程建设创造更多的经济利益。
二、市政工程中顶管施工顺序及技术要点
(一)顶管施工顺序
进行顶管施工操作,首先应根据施工场地,选择合理的位置进行工作井开挖,之后再制定砼管并将其吊装至轨道,顶铁与密封圈安装完成后,开始进行顶进工作,待工具管内泥土运出管道贯通后,将工具管拆除并砌筑检查井,最后进行工作井回填[2]。
(二)技术要点
1、准备工作
充足的准备工作可保证施工顺利进行,针对市政工程的顶管施工亦是如此,在进行顶管施工之前,施工管理人员应保证准备工作充足、到位。
第一,合理选择顶进管。顶进管的选择是否合理,不仅将直接影响工程的质量,更会带来不同的施工成本,根据顶管施工的特殊性,应严格按照相关规范要求,选择合理的材质,并控制顶进管的直径与长度。目前,我国市政工程中運用最多的材质为钢筋混凝土管,主要原因是其管质具有抗腐蚀性,且成本相对较低。而对于顶进管的内径选择,一般要控制在50cm之上,长度应根据具体施工情况而定,以直线推进为例,往往会运用较长的顶进管,由于长管可减少顶板的拼装,相应会减少一定的施工成本。
第二,平面布置。虽然顶管施工的占地相对较小,同样应对现场平面进行合理的布置,做好设备安装与材料管理。一方面,根据工作井的实际施工条件,将反力架、发射架、顶管机等安装妥当;另一方面,对各堆场进行平面布置,合理布设管片堆场、控制室、材具室等,确保施工材料堆放安全。
第三,土体加固。顶管机出洞会影响周围区域土体,为保证出洞安全,应在顶管机进洞与出洞以及后靠土体等区域进行加固处理,当前主要运用的土体加固方式多为高压旋喷桩,从而实现对土体的加固,保障顶进管机的进出洞安全。
2、顶进施工
顶管施工过程相对简单,主要包含穿墙、顶管出洞、注浆减阻等几方面的施工环节,现根据个人多面的实践经验,将各环节的施工要点加以概述,具体如下:
第一,穿墙。穿墙管会起到临时挡土的作用,在顶管施工过程中发挥重要的作用。做好穿墙工作,首先,要根据施工可能面临的问题进行分析,对穿墙管内填充材料进行选择,一般顶管施工中穿墙管内填充土水泥黏土或者纸筋粘土。其次,穿墙前需对周围土体进行加固,从而保证土体稳定性,为穿墙管正常工作提供稳定的环境。最后,穿墙止水工作应伴随顶进工具管的推进,在闷板开启后及时操作。 第二,顶管出洞。顶管施工过程中推进工作至关重要,在顶管出洞过程中应对顶管方向进行控制,避免顶管发生偏斜。首先,对工具管进行调零,并借助先进的测量仪器,如光学水准仪,以及激光经纬仪等,对中心线进行测量,确定管线的方向准确。其次,顶进工作刚开始,应借助千斤顶对管线方向进行控制,并及时做好纠偏工作,顶进速度应适量减慢。最后,工具管下方的支护工作应做到位,在井壁周围做好相应的支撑工作。
第三,注浆减阻。受到顶进阻力的影响,顶管速度过快往往会导致地面沉降发生,为此进行注浆减阻意义重大。注浆减阻工作主要伴随顶进同时进行,从顶管机的尾部开始,将泥浆压注进管道,对管道周围缝隙进行有效的填充,以保护膜的形式对土层进行支撑,降低沉降发生的概率[3]。
三、顶管施工技术的关键点控制
(一)顶进质量控制
顶管施工的关键环节就是顶进,在顶进施工过程中做好质量控制最为关键,现对顶进质量的几点控制要领加以总结:第一,为更好的避免沉降,在顶进前应设置沉降检测段,根据监测结果及时调整顶进方向,并合理控制顶进的速度。第二,对注浆所用的泥浆进行质量控制,严格检查各项指标,避免砂土堵塞现象的发生。第三,做好纠偏工作。能否进行合理的纠偏也至关重要,在顶进过程中纠偏应遵循"早纠、缓纠、勤纠"等原则,即及时发现偏差,提前做好纠偏准备,在纠偏过程中缓慢进行,避免操之过急,整个施工过程中应多进行纠偏操作等。
(二)沉降预防控制
顶管施工沉降事故是最大的隐患,为此應对沉降进行预防与控制,在市政工程顶管施工过程中,根据顶管实际情况的不同,采取不同的预防与控制措施:首先,顶管结束后及时进行注浆处理,注浆所用的填充材料应根据管段空隙而定,空隙较大时采用水泥砂浆,空隙较小时则采用水泥煤灰浆。其次,若采用水泥浆进行注浆,因水分流失后泥浆会产生空隙,需要多次进行注浆处理。
结束语
综上所述,顶管施工技术具有较多的优势特点,在市政工程建设中运用日渐广泛,为更好的发挥顶管优势,保证施工质量,在顶管施工过程中做好质量控制至关重要。根据顶管施工的要点,在顶管施工技术运用过程中,既要对顶进质量进行控制,同时也要做好沉降预防。
参考文献:
[1]杨鸿炜. 顶管施工技术在市政工程中的应用[J]. 山西建筑,2014,36:104-106.
[2]姚志清. 关于市政工程顶管施工技术的探究[J]. 中华民居(下旬刊),2014,09:347-348.
[3]游作华. 顶管施工技术在实际市政工程中的实践探究[J]. 江西建材,2014,16:57.
关键词:顶管施工;市政工程;施工原理;优势;顺序;技术要点
昆山市长江引水工程作为昆山市"十一五"期间重大的战略决策和民心工程,工程从2009年12月启动建设。该项目总投资19.8亿元,主要包括取水口、水源厂、输水管线等,输水管线铺设长47公里,我公司监理的昆山段输水管线三、四标输水管线总长约11.13km,位于输水管线的末端,沿线河网密集、纵横交错,部分顶管处于流砂层中穿过,由于选择了合理的顶管机具型式及方案、成功地解决了减阻泥浆运用和轴线控制等难点,用约8个月完成全部顶管施工,顶管过程中大直径顶管成功穿越城北大道、苇城路、古城路、高速公路取土塘、杨林塘等主干道与200米宽以上河塘十余次;全长868m、管径为2.2米的钢管从16至18米深的地下历时105天双管同时顶进成功横穿杨林塘为本工程顶管中难度最大的一段,无论从一次顶进的长度、埋深、地质条件,还是钢管直径在昆山尚属首次。
近几年来,城市面貌有了很大的改善,城市功能也日渐健全,而这一切变化离不开市政工程建设,为更好的满足现代城市建设需要,市政工程施工中充分运用了先进的施工技术,在提高工程质量的同时,也更加注重对周围环境的保护。顶管施工作为一项非开挖技术,在地下管网工程中颇受欢迎,在市政工程建设的同时,降低了对市民正常出行的影响。
一、顶管施工技术概述
(一)技术原理
顶管施工主要指借助千斤顶推力,在不对地面进行大面积开挖,只开挖工作井的情况下,将需要铺设的地下管道,由工作井顶至接受坑,完成顶管埋设等工作。顶管施工主要利用了平衡理论,具体有土压平衡、气压平衡和泥水平衡,只有在压强平衡的情况下,才能保证顶管施工的质量[1]。
(二)顶管分类
当前地下管网诸多,运用的顶管也多种多样,根据管径的大小,可将顶管分为如下四类:第一,微型顶管。微型是指管径极其细小的顶管,一般直径不超过40cm,目前市政工程中运用的最小的顶管直径达到7.5cm。第二,小口径顶管。小口径较微型管径稍大,一般管径在40-100cm范围内。第三,中口径。管径在100-180cm的范围内的顶管,较多地下管网管径在此范围内,因此这类顶管在市政工程的运用最广。第四,大口径顶管。大口径顶管管径超过200cm,在具体顶管操作中相对复杂,管内可允许人直立行走,具有较大的重量。
(三)施工优势
较传统的管道铺设技术而言,顶管施工具有较多的优势特点:其一,顶管施工只需开挖工作井,土方工程量大大减少,降低了对地面的扰动,施工相对安全。其二,顶管施工不存在开槽明挖,施工占用场地较少,而现代的管道大多与城市道路走向相同,运用顶管施工可降低对交通的影响,方便行人安全出行。其三,顶管施工无需对管道沿线建筑进行拆迁,对周围建筑物起到了很好的保护作用,降低了对环境的破坏,同时顶管较明槽开挖而言,不存在粉尘对环境的污染。其四,顶管施工机械化程度相对较高,明显的提高了施工效率,有助于缩短工程进度,为工程建设创造更多的经济利益。
二、市政工程中顶管施工顺序及技术要点
(一)顶管施工顺序
进行顶管施工操作,首先应根据施工场地,选择合理的位置进行工作井开挖,之后再制定砼管并将其吊装至轨道,顶铁与密封圈安装完成后,开始进行顶进工作,待工具管内泥土运出管道贯通后,将工具管拆除并砌筑检查井,最后进行工作井回填[2]。
(二)技术要点
1、准备工作
充足的准备工作可保证施工顺利进行,针对市政工程的顶管施工亦是如此,在进行顶管施工之前,施工管理人员应保证准备工作充足、到位。
第一,合理选择顶进管。顶进管的选择是否合理,不仅将直接影响工程的质量,更会带来不同的施工成本,根据顶管施工的特殊性,应严格按照相关规范要求,选择合理的材质,并控制顶进管的直径与长度。目前,我国市政工程中運用最多的材质为钢筋混凝土管,主要原因是其管质具有抗腐蚀性,且成本相对较低。而对于顶进管的内径选择,一般要控制在50cm之上,长度应根据具体施工情况而定,以直线推进为例,往往会运用较长的顶进管,由于长管可减少顶板的拼装,相应会减少一定的施工成本。
第二,平面布置。虽然顶管施工的占地相对较小,同样应对现场平面进行合理的布置,做好设备安装与材料管理。一方面,根据工作井的实际施工条件,将反力架、发射架、顶管机等安装妥当;另一方面,对各堆场进行平面布置,合理布设管片堆场、控制室、材具室等,确保施工材料堆放安全。
第三,土体加固。顶管机出洞会影响周围区域土体,为保证出洞安全,应在顶管机进洞与出洞以及后靠土体等区域进行加固处理,当前主要运用的土体加固方式多为高压旋喷桩,从而实现对土体的加固,保障顶进管机的进出洞安全。
2、顶进施工
顶管施工过程相对简单,主要包含穿墙、顶管出洞、注浆减阻等几方面的施工环节,现根据个人多面的实践经验,将各环节的施工要点加以概述,具体如下:
第一,穿墙。穿墙管会起到临时挡土的作用,在顶管施工过程中发挥重要的作用。做好穿墙工作,首先,要根据施工可能面临的问题进行分析,对穿墙管内填充材料进行选择,一般顶管施工中穿墙管内填充土水泥黏土或者纸筋粘土。其次,穿墙前需对周围土体进行加固,从而保证土体稳定性,为穿墙管正常工作提供稳定的环境。最后,穿墙止水工作应伴随顶进工具管的推进,在闷板开启后及时操作。 第二,顶管出洞。顶管施工过程中推进工作至关重要,在顶管出洞过程中应对顶管方向进行控制,避免顶管发生偏斜。首先,对工具管进行调零,并借助先进的测量仪器,如光学水准仪,以及激光经纬仪等,对中心线进行测量,确定管线的方向准确。其次,顶进工作刚开始,应借助千斤顶对管线方向进行控制,并及时做好纠偏工作,顶进速度应适量减慢。最后,工具管下方的支护工作应做到位,在井壁周围做好相应的支撑工作。
第三,注浆减阻。受到顶进阻力的影响,顶管速度过快往往会导致地面沉降发生,为此进行注浆减阻意义重大。注浆减阻工作主要伴随顶进同时进行,从顶管机的尾部开始,将泥浆压注进管道,对管道周围缝隙进行有效的填充,以保护膜的形式对土层进行支撑,降低沉降发生的概率[3]。
三、顶管施工技术的关键点控制
(一)顶进质量控制
顶管施工的关键环节就是顶进,在顶进施工过程中做好质量控制最为关键,现对顶进质量的几点控制要领加以总结:第一,为更好的避免沉降,在顶进前应设置沉降检测段,根据监测结果及时调整顶进方向,并合理控制顶进的速度。第二,对注浆所用的泥浆进行质量控制,严格检查各项指标,避免砂土堵塞现象的发生。第三,做好纠偏工作。能否进行合理的纠偏也至关重要,在顶进过程中纠偏应遵循"早纠、缓纠、勤纠"等原则,即及时发现偏差,提前做好纠偏准备,在纠偏过程中缓慢进行,避免操之过急,整个施工过程中应多进行纠偏操作等。
(二)沉降预防控制
顶管施工沉降事故是最大的隐患,为此應对沉降进行预防与控制,在市政工程顶管施工过程中,根据顶管实际情况的不同,采取不同的预防与控制措施:首先,顶管结束后及时进行注浆处理,注浆所用的填充材料应根据管段空隙而定,空隙较大时采用水泥砂浆,空隙较小时则采用水泥煤灰浆。其次,若采用水泥浆进行注浆,因水分流失后泥浆会产生空隙,需要多次进行注浆处理。
结束语
综上所述,顶管施工技术具有较多的优势特点,在市政工程建设中运用日渐广泛,为更好的发挥顶管优势,保证施工质量,在顶管施工过程中做好质量控制至关重要。根据顶管施工的要点,在顶管施工技术运用过程中,既要对顶进质量进行控制,同时也要做好沉降预防。
参考文献:
[1]杨鸿炜. 顶管施工技术在市政工程中的应用[J]. 山西建筑,2014,36:104-106.
[2]姚志清. 关于市政工程顶管施工技术的探究[J]. 中华民居(下旬刊),2014,09:347-348.
[3]游作华. 顶管施工技术在实际市政工程中的实践探究[J]. 江西建材,2014,16:57.