顶管在市政排水管道中的应用汤天杰 （中铁一局集团天津建设工程有限公司，天津 300250） 摘 要：近年来我国城市供水、排水、水利、能源和电网工程等基础设施建设正在飞速发展，因为顶管法在经济和环境保护上具有很大的优势，所以顶管施工技术必将得到更广泛的应用。文章结合天津市津南污水处理厂配套进出水管网工程第二标段实际施工情况，阐述顶管施工技术在城市排水管道中的应用。 关键词：市政；排水管道；顶管工艺 顶管施工技术是一种非开挖式施工技术，利用油压油缸从顶管工作井将顶管机和待铺设的管节在地下逐节顶进，直到顶管接收井的非开挖地下管道敷设施工工艺。不阻碍交通，不会产生过大的噪声和震动，对周围环境的影响也很小。 1 施工准备1.1 工程概况 自梅江西路WA18井沿外环辅道（梅江西路～洞庭路）外侧绿化带上新建d2600污水管道约4442m，检查井（WB1～WB12）12座，采用灌注桩+三轴水泥搅拌桩止水帷幕的围护形式。基坑顶进方向设置双排水泥搅拌桩，其余侧设置单排水泥搅拌桩。基坑开挖深度为13.74～15.86m，设3道支撑，其中第一道为钢筋混凝土支撑，第二、三道为钢支撑，四周采用三拼700×300型钢围檩。采用泥水平衡顶管法施工。 施工步骤：施工准备→桩基施工→降水井施工→冠梁施工→基坑开挖、支护→底板施工→后背墙、导轨施工→洞门施工→顶进施工→进洞。 1.2 施工调查 根据施工图纸及施工现场标志性建筑物确定施工区域内管线埋深及位置情况。向天津市地下空间规划管理信息中心确认管线埋深及位置情况。 1.3 现场刨验 根据设计指定基坑位置，采用“口”字型沿桩基位置人工刨验，宽度1.0m，深度2.0m。刨验出与施工相影响的管线，联系相关部门切改。 2 工作井及接收井施工奇数坑为工作坑，尺寸为10m×8m，偶数坑为接收坑，尺寸为7m×7m（见图1）。  图1 工作井与接收井布置图 2.1 灌注桩及水泥搅拌桩施工 （1）灌注桩施工工艺。平场地、测孔、埋护、钻机就、钻进、终孔、清孔、安放钢筋笼、导管安装、二次清孔、灌水下砼、拆除护筒、验桩。灌注桩桩径为800mm，桩长23.5～31m。桩间距1.0m。 （2）水泥搅拌桩施工工艺。场地平整、测量放线、桩机就位、制备水泥浆、预搅下沉、提升喷浆搅拌、重复上、下搅拌、搅拌速度及注浆控制、清洗、移位。三轴搅拌桩桩径为850mm，搭接250mm，桩长22～24m。 2.2 降水井及冠梁施工 为防止基坑开挖时破坏降水井，基坑内四角各设置1口300mm无砂管降水井，基坑外垂直顶进方向中线侧1m处设置300mm观测井共2口。降水井和观测井深度均为基底以下5m。 冠梁施工工艺：破除桩头→清理桩头→测量定位→钢筋加工及安装→支模→砼浇筑→拆模→养护。 2.3 基坑开挖、支护 基坑开挖应严格遵守“分层开挖，先撑后挖，严禁超挖”的原则。基坑降水达到基底标高以下1.0m且冠梁混凝土强度达到设计强度的80%以上，符合开挖条件要求。地面以下4m内采用EX220挖机开挖，超过4m采用18m加长臂挖掘机+小型挖掘机配合人工开挖。从基坑一角开始，成扇子面形式挖出，边挖土边配合人工将坑壁清理出来。分别挖至第二、三道腰梁以下0.5m。当挖掘机开挖至腰梁以下0.5m，通过测量，在灌注桩上植入3ф22@2000钢筋，深度250mm，做为钢腰梁托架使用。支撑安装流程：计算长度→支撑拼装→支撑点安装固定件→焊接支点→安装支撑前检查→吊装→支撑就位→定期检查。边出土边在工作井边侧设置下井扶梯供施工人员上下使用，扶梯高度1.2m，宽度0.9m。 2.4 底板施工 开挖至设计标高后，沿基坑周边开挖30×30cm排水沟，排水沟距离灌注桩外边缘0.5m，并将其引至坑内降水井。底板钢筋采用Φ20@200，上下各一层钢筋网片，浇筑30cm厚C30底板砼。浇筑底板时预埋钢轨固定螺栓。 2.5 后背墙、导轨施工 （1）后背墙要有足够的强度、刚度、平直性、材质均匀。后背墙高4m，厚0.5m，宽度同基坑宽度。施工方法：清除灌注桩桩间土，采用25t吊车将后背铁吊入工作坑内，后背铁与灌注桩体间距50cm浇筑C30混凝土。利用已顶进管道做基坑后背的具体要求：①待顶管道的顶力应小于已顶管道的顶力；②后背钢板与管口之间应衬垫方木等缓冲材料；③采取措施保护已顶入管道的接口不受损伤。 （2）导轨要求在顶进过程中能承受各种负荷，确保不位移、不变形、不沉降。导轨安装后复核导轨中线位置，使导轨中线与管道中线重合，管底要高出设计高程3cm，留出预沉量。导轨安装时两导轨应顺直、平行、等高，其纵坡应与管道设计坡度一致。 2.6 洞门施工 测量定位外轮廓线位置（大于管道外径50cm），按外轮廓线破除灌注桩，在破除位置设置8根Φ25钢筋作为主筋，浇筑C30砼预留洞口，预留洞口外径大于管道外径10cm。并且在混凝土墙上预埋高强螺栓，用于安放橡胶止水法兰。橡胶法兰的内径应小于管道外径30cm左右，单边翻进去15cm。并设置扇形钢压板，防止橡胶法兰被挤翻出来。顶管基坑内进出洞口设置一道厚度0.2m，高度3.2m，同基坑宽度的矩形止水墙，混凝土强度等级C30。 3 顶进施工顶管机顶进施工前应检查设备的完好性，包括起重设备、自动控制系统、泥水系统、液压系统、顶进系统、通风设施、电器设施、泥浆处理设施等。对所有参与顶管施工的施工人员及管理人员进行安全、技术交底。 3.1 顶管机出洞 顶管机出洞指顶管机与机头后第1节管出洞门完全进入土中，是顶管技术中的关键工序。为确保机头外侧土体稳定且挡水，从地面在相应位置用高压旋喷设备喷射低强度水泥浆。凿除洞口围护结构，将机头推进洞口后，慢速开动刀盘，在入土前2m顶进时，顶进速度控制在5mm/min以下，以防机头整体旋转，并观测机头倾角和旋转变化，及时修正和调整。顶进2m以后在机头不旋转的情况下可逐渐加大顶进速度。为预防机头下跌应在第1节管与机头间加M30螺栓4组。开机头时，先只开千斤架下面的2个千斤顶，上面的2个关闭不开，以防扎头。 3.2 触变泥浆减阻 施工过程中，膨润土泥浆搅拌时间大于30min，发酵时间大于或等于6h且小于或等于24h。以保证其良好的触变流动性、造壁能力、固化性。应贯彻“先压后顶，机尾注浆、管中顺序补浆、随顶随压浆、特殊地段或地面沉降增大时增大压浆量”的原则。 每个注浆孔安装阀门，注浆压力按不大于0.1MPa开始加压，膨润土前进方向不得与推进方向相反。 实际注浆量不应大于理论注浆量的1.5～3倍，注浆压力可按(2～3)γH估算确定。本标段基坑覆土厚度Hs为9.4～11.4m，土容重γs为18.91～19.15kN/m3，根据公式P=3γsHs，计算注浆压力为0.54～0.65MPa。 3.3 顶管井下测量及轴线控制 初始顶进每1m测量一次，并做记录。正常顶进时，每顶进3m测量一次，遇有纠偏每1m测量一次，测量时要注意照射到机头激光靶上的激光点和管道中心轴线的一致性。若管道右偏，主顶千斤顶右伸左缩，反之亦然。若高程与左右同时有偏差，则优先纠正偏差大的一面。 4 顶管机进洞顶管放线准确就能保证顶管能按设计要求准确进洞。在顶管进洞口位置用高压旋喷设备注入低强度水泥浆，以加固洞门外土体形成不透水土体。破除灌注桩及止水帷幕，预留洞圈。顶管机切口距接收井止水帷幕0.5m左右时停止顶进，并在预留洞圈外的四个角开观察孔，以确切探测出机头的实际位置，凿除洞圈内围护结构。为防止顶管机出洞时产生叩头现象，在洞内预埋一副短的延伸导轨，它可以把顶管机托起。 5 结束语综上可知，基于市政工程项目的可持续发展，顶管工艺施工问题逐渐引起了人们关注。在市政工程建设期间，为了保证顶管工艺成功率，避免安全事故问题的凸显，需践行创新理念。同时完善顶管工艺质量监督机制，对顶管施工中围护结构、支撑结构、顶管机进出洞施工等环节进行严格把控，且参照专项施工方案，实时调整市政排水管道施工中顶管工艺设计参数，以期达到高质量顶管工艺施工状态，彰显市政工程价值和意义。 参考文献： [1]给水排水工程顶管技术规范[S].CECS246-2008. [2]给水排水管道工程施工及验收规范[S].GB50268-2008. 中图分类号：S276 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2017）02-0095-02 |
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