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摘要:排水系统在市政基础设施建设中占有很大比例,为确保既有道路的畅通和道路两侧既有房屋、电力线及供水管道等设施的安全,污水排水管道施工常采用顶进法。本文以实际工程为例探讨了市政污水排水管道顶管施工技术要点。
关键词:污水排水管道;顶管;施工技术
一、工程概况
某公路x段污水管道处于松散、稍密、中密砂层中,899m的D1000污水主干管沿公路从镇中心主干道上通过,道路两侧均是民用建筑,交通流量较大。故从本工程地质资料、埋设深度、交通影响和经济造价各方面来看不应采用大开挖直埋施工方法,宜选用顶管施工方法。顶管采用F型Ⅲ级钢筋砼管,管径d=1000mm,坡度i=0.001。
二、顶管顶力计算书
混凝土管的口径D=1000mm,壁厚t=100mm,管外径BC=1.2m,每米管的重力W=8.63KN/m,土的容重γ=18KN/m3,内摩擦角Ф=15º,土的内聚力C=10Kpa,管与土的粘着力C′=10Kpa,标准贯入数N=4,复土深度H=7m,顶程L=100m。
1、总顶力为初始顶力与各种阻力之和
F=F0+[(πBCq+W)μ′+πBCC′]L
F—总顶力(KN)F0—初始顶力BC—管外径q—管周边均布载荷(Kpa)μ′—管与土之间的摩擦系数
2、初始顶力F0=13.2πBCN=13.2×3.14×1.2×4=198.95(KN)
3、挖掘直径Bt=BC+0.1=1.2+0.1=1.3m
F=F0+[(πBCq+W)μ′+πBCC′]L=198.95+[(3.14×1.2×44.3+8.63)×0.132+3.14×1.2×10]×100=6284.24KN=641.25吨(力)
使用2个500T千斤顶按70%效率计算T=500T×2×70%=700吨(力)因此T>F=641.25吨(力)所以以上千斤顶配置满足要求。
三、污水排水管道顶管施工技术
(一)顶进准备工作
1、稳导轨
(1)导轨38千克/米钢轨,导轨间距:B=1540毫米。工作井底板混凝土上预埋钢板,采用§=16mm钢板,间距为500毫米,与钢轨焊接。打掉工作井管口临时封口。(2)安装顶进设备。(3)检查所有管子型号是否正确,外观有无裂缝,检查合格后方可使用。
2、挖土
安管与接口完成后,将管内低压(36V)照明电线及其他管内延伸的各种管线安装完毕,即可在管前端工作面上挖土。管前挖土是保证顶进质量及防止地面沉降的关键,直接影响顶进管位的正确性,因此管前周围超挖应严格控制。正常进行顶进时,管端上方允许有不大于15mm的空隙,以减少顶进阻力。
管端下部135°中心角范围内不得超挖,保持管壁与土壁相平,也可留10mm厚土层不挖,在管子顶进时切去,防止管端下沉。根据该工程工作面土质及地下水位高的情况,在开挖过程中不得扰动管底地基土,及时顶进及时测量,挖出土方及时运走。
3、前封闭
前封闭及第一节顶管由电动葫芦吊至导轨上组装,组装后不加泥浆顶进。当前封闭管全部出顶管坑后安装后封闭密封圈。
(二)顶进
首节管下到导轨上应测量其高程、中心是否符合要求,确认合格后方可顶进。每顶进30cm要量测中心、高程一次,及时、细致操作,防止出现偏差。正常顶进时每50~60cm即对首节管前后两端用水准仪和经纬仪测量一次。
顶进时应昼夜三班不间断施工,防止因中途停置摩擦力增加,造成顶进困难。当遇下列情况时,应停止顶进,迅速采取措施处理,方可继续顶进:顶管前方发生塌方或遇障碍物;后背倾斜或严重变形;顶铁发生扭曲变形现象;管位偏差过大,且校正无效;顶力较预计增大,超过管口许可承受的能力。
(三)测量与纠偏
1、测量工作
(1)在第一节管顶进、校正偏差过程中,确保测量间隔为30cm,保证管道入土的位置正确,对于管道进入土层后的正常顶进,测量间隔为100cm;
(3)在高程测量中,用水准仪及高程尺,根据工作坑内设置的水准点高程,测第一节管前端与后端管内底高程,掌握第一节管道的走向趋势,并使测量后与工作坑内另一水准点闭合;
(4)全段顶完后,在每个管节接口处测量其中心位置和高程,有错口时,测出错口的高差。
2、纠偏
顶管误差纠偏要逐步进行,产生误差后无法将已顶好的管道立即校正到位,需缓缓进行,使管道逐渐复位。常用的方法有以下两种:
(1)超挖纠偏法偏差在1cm~2cm以内时采用此法,在管道偏向的反侧适当超挖,在偏向侧不超甚至留坎,形成阻力,使管在顶进中向阻力小的超挖侧偏向,逐渐回到设计位置。
(2)顶木纠偏偏差大于2cm时采用此法,即用方木的一端顶在管道偏向的另一侧内管壁上,另一侧斜撑在垫有木板的管前土壤上,待支顶牢固后顶进,同时在顶进中配合超挖纠偏法,边顶边支。利用顶进时斜支撑分力产生的阻力,使顶管向阻力小的一侧校正。
(四)填充注浆
顶管工序结束后,进行水泥浆充填,最大限度地消除因顶管施工造成的地面沉降,水泥浆充填可以有效地补偿顶管管外侧空隙部分,从而达到管体外侧土体密实。填充完毕后,做好施工记录,并保存有关资料。
注浆材料以低标号水泥为主,为节约材料可适当添加粉煤灰,具体注浆材料的配比暂按水泥:粉煤灰=1:1(重量比),加水量以目测稠度适当,(可参考水:灰=1:1)并能够具备注浆泵适用。
(五)顶管的接口
混凝土管口处待顶管完成后作管口处理。接口填打石棉水泥,填缝前先清理接缝,然后用清水湿润缝隙,按规定要求配制、填打石棉水泥,填缝完毕及时养护,钢板内涨圈与管内壁空隙用石棉水泥填满打实,钢板内涨圈外露部分涂热沥青防腐。
四、市政污水排水管道顶管施工质量控制
(1)检查管子外观质量,管子应无破损及纵向裂缝,断面要平直,管壁应光洁。检查合格后的管子方可用起重设备吊到工作坑的导轨上就位。
(2)管前挖土是控制管节顶进方向和高程、减少偏差的重要作业,是保证顶管质量及管上构筑物安全的关键。
(3)两导轨要安置平行、等高,略高于该处管道的设计高程,坡度与管道坡度一致;导轨要牢固,不得在使用中产生位移,并经常检查校核。
根据本工程情况,要求一次顶进不得超过30cm。
(4)顶铁无歪斜扭曲现象,安装直顺,油压控制箱设置在千斤顶附近,并与千斤顶配套。
(5)顶进开始时,应缓慢进行,待各接触部位密合后,再按正常顶进速度顶进。
(6)顶管施工完毕顶坑回填以后,尽快压浆。顶管外观质量要求,目测直顺、无反坡、清洁、不积水、管无裂缝。
(7)型钢焊接,满足规范要求。
(8)钢筋混凝土接口处要求填料饱满、密实,且与管节接口内侧表面齐平;内套环接口应对正管缝,填料密实、均匀,每侧凹进套环边缘1~2mm。
(9)顶管中如遇塌方或超挖空隙必须进行处理。
参考文献:
[1]赵梦.DN1350污水管道顶管施工技术[J].科技资讯,2013年8期.
[2]蒙贵红.浅谈城市排水管顶管施工技术[J].新建设:现代物业上旬刊,2011年9期.