论文部分内容阅读
【摘要】顶管技术是一项用于市政施工的非开挖掘进式管道铺设施工技术，其优点在于不影响周围环境或者影响较小，土方开挖量小，施工场地小，噪音小。顶管技术目前在城市管网施工中运用广泛，且适应城市发展。文章结合实例，对污水处理系统管网工程的顶管管道施工技术进行分析研究。
【关键词】管道施工；顶管施工；关键技术
1、工程概况
石井污水处理系统管网工程——石井河上游（均禾涌、夏茅涌）截污渠箱工程，本工程主线截污管渠线路总长约17.515Km。工程地点位于广州市白云区石井河流域。石井河上游河面宽度20-30米，支涌宽度约为10-20米。由石井河主涌系统、支涌系统和沿线支涌入流组成。
顶管管道采用专用顶管钢管和钢筋混凝土管，钢管壁厚28mm，每节长6m；钢筋混凝土管壁厚280mm，每节长2.5m。H、I、F线顶管材料采用钢管，J、P线顶管材料采用钢筋混凝土管。F线截污管D3000 ，长度917m，I、H截污管D3000 长度分别为1806m、2378m，J线进厂总管D3000，长2050m，P线尾水排放管D2200，长2032m，采用泥水平衡機械顶管施工，顶进长度最长段在IDW10-IDW11，为239.8米。管顶覆土厚度要求≥1.5D，不满足要求的管段采用沙包覆压，直至满足覆土厚度要求。
2、顶管施工技术关键技术分析
2.1顶进施工
（1）工作坑内设备安装完毕，经检查各部分处于良好状态。即可进行试顶。首先校测设备的水平及垂直标高是否符合设计要求，合格后即可顶进工具头，然后安放钢管管节，再次测量标高，核定无误后，进行管道焊接和接口的防腐处理，然后进行试顶，待调整各项参数后即可正常顶进施工。在施工过程中，做到勤挖勤顶勤测，加强监控。顶进施工时，密切关注顶力、出土量等参数的变化，如有异常及时处理。
（2）顶进前应先检查顶铁安装是否符合规定，尽可能采用一根长顶铁。多个顶铁连接使用时，要保证安装平直、锁扣完好，以防顶进时产生偏心荷载，横向崩开。同时做好洞穴中线、洞底标高以及断面尺寸的检查，要确保符合设计要求，顶进中，工具管前端应安排人员值守，禁防在挤压状态下顶管，防止管道周围土体受力不均，破坏直线前进方向。顶进时还要随时注意油泵压力表的变化，发现压力骤然变化时，应停止检查，禁止强行顶进。
2.2中继间施工
（1）中继间的原理
中继间工作时按先后次序逐个启动，首先借助最前面的中继间，将其前方的管路向前顶出一个中继间顶程，后面的中继间和工作井内的主千斤顶保持不动，形成后座，这时最前面的中继间必须排放油压，将液压系统转换为自由回程状态，后面的中继间向前顶，将第一中继间的油缸缩回，前面的管段不动，重复同样的动作，直到最后再由主顶油缸把最后一段管路推顶上去，同样的过程继续重复直到整段管节全部推顶完，管顶推结束后，中继间按先后程序拆除其内部油缸和千斤顶。
（2）中继间的组成、安装、拆除
1）中继间的组成：中继间主要有壳体（钢板制）与千斤顶组成，千斤顶分布固定在壳体上，安装独立的电、油路系统，壳体结构强度符合实际顶力要求，周边千斤顶分布下半部间距小，上半部间距大，中继间与前后管的连接缝不得大于1cm，中继间设备拆装要方便。
本工程中继间设计推力F0=900t，由18只50t小千斤顶组成，中继间壳体应有足够的刚度，其千斤顶的数量应根据该段施工长度的顶力计算确定，并沿周长均匀分布安装，其伸缩行程应满足施工和中继间结构受力的要求；中继间外壳在伸缩时，滑动部分应具有止水性能和耐磨性，且滑动时无阻滞；
2）中继间安装：安装前应检查各部件，确认正常后方可安装，安装完毕应通过试运转检验后方可使用；中继间的布置距离详见附件计算。
3）中继间的拆除：
中继间的启动和拆除由前向后依次进行。顶管到达终点后，立即开始中继间的拆除工作，中继间分段拆除，拆除一段马上顶进后面的管，预防拆除空间太大造成塌方伤人事故，中继间拆除完毕后管子即可合拢。
工作人员进入顶管内拆除中继间时，需启用鼓风机，经过气体检测及小鸟活体检测符合要求后方可进入管内，防止人员中毒事故的发生。
拆除中继间前先将千斤顶、油泵、电器设备等拆除，中继间的拆除顺序为：先顶侧、再两侧、后底侧，拆除后的机器、附件立即返回库房，清洁整理，保持完好。
拆除中继间时，应具有对接接头的措施，若地质情况差，中继间的拆除比较困难时，中继间的外壳可不拆除，当在安装前需进行防腐处理。
3、顶进施工中的重点工序
3.1测量
（1）测量方法.在短距离顶管施工中，井下一般采用短线推长线的方法确定顶进的方向。测量时先用经纬仪将管道中线从地面引至工作坑内，在两端侧壁上埋好中线控制桩，拉上线绳，挂两个线锤，两垂线的连线即为顶进的方向，拉一根细线沿两垂线延伸至管内，管内安一带刻度水平尺，在水平尺上设一个中心钉，通过拉入管内的细线与水平尺的中心钉比较，即可知管中心线是否偏移，中心钉偏向哪个方向即表明管道偏向哪方向。
（2）测量次数：在顶第一节管时及校正顶进偏差过程中，应每顶进20～30cm，即对中心和高程测量一次；在正常顶进中，应每顶进50～100cm 时，测量一次。
（3）中心测量：根据工作井内测设的中心桩、挂中心线，利用中心尺，测量头一节管前端的轴线中心偏差。
（4）高程测量：使用水准仪和高程尺，测首节管前端内底高程，以控制顶进高程；同时，测首节管后端内底高程，以控制坡度。工作井内应设置两个水准点，以便闭合之用，经常校核水准点，提高精度。
（5）一个管段顶完后，应对中心和高程再作一次竣工测量，一个接口测一点，有错口的测两点。
（6）为了防止超挖，在开挖洞穴时可采用先小于需求半径尺寸5～10cm开挖，初次测量后再修至设计尺寸的方法，效果比较好。此法在100m以内的短距离顶管中是可行的，如果超过100m可采用经纬仪或激光导向仪定向。
3.2纠偏
（1）穿墙后管道偏差的大小，将会给以后的工作带来很大影响。因此管道在前30米的顶进阶段，需要特别小心。
（2）纠偏要求：①穿墙和纠偏阶段要求每顶进20cm～50cm左右测量一次。正常顶进阶段为100cm左右测量一次。②工具管纠偏应在顶进过程中进行。③应绘制工具管测点行进轨迹曲线图来指导纠偏。④管轴线偏差不允许大起大落。⑤采用测力纠偏的原理，勤测微纠，一般情况每次纠偏角度不大于0.5°，以适当的曲率半径逐步的返回到轴线上来，做到精心施工。⑥顶进过程中地层中土体的流失过快会造成地面的沉降，根据以往工程经验，挤压式工具头在该土层中应控制使出土量为工具管中进土量的80%～90%。挤压式施工方法在土质条件较差时使用。
结语：
结合工程实例，总结出我们在施工时严格按照公司质量管理体系的规定办事，按程序文件进行质量管理，按作业指导书进行操作。施工前摸清施工沿线的地下管线的详细情况，并制定详细的技术措施。顶进过程中，应严格控制顶力在允许的范围内，并留有足够的安全系数，确保管道的顺利完工。
【关键词】管道施工；顶管施工；关键技术
1、工程概况
石井污水处理系统管网工程——石井河上游（均禾涌、夏茅涌）截污渠箱工程，本工程主线截污管渠线路总长约17.515Km。工程地点位于广州市白云区石井河流域。石井河上游河面宽度20-30米，支涌宽度约为10-20米。由石井河主涌系统、支涌系统和沿线支涌入流组成。
顶管管道采用专用顶管钢管和钢筋混凝土管，钢管壁厚28mm，每节长6m；钢筋混凝土管壁厚280mm，每节长2.5m。H、I、F线顶管材料采用钢管，J、P线顶管材料采用钢筋混凝土管。F线截污管D3000 ，长度917m，I、H截污管D3000 长度分别为1806m、2378m，J线进厂总管D3000，长2050m，P线尾水排放管D2200，长2032m，采用泥水平衡機械顶管施工，顶进长度最长段在IDW10-IDW11，为239.8米。管顶覆土厚度要求≥1.5D，不满足要求的管段采用沙包覆压，直至满足覆土厚度要求。
2、顶管施工技术关键技术分析
2.1顶进施工
（1）工作坑内设备安装完毕，经检查各部分处于良好状态。即可进行试顶。首先校测设备的水平及垂直标高是否符合设计要求，合格后即可顶进工具头，然后安放钢管管节，再次测量标高，核定无误后，进行管道焊接和接口的防腐处理，然后进行试顶，待调整各项参数后即可正常顶进施工。在施工过程中，做到勤挖勤顶勤测，加强监控。顶进施工时，密切关注顶力、出土量等参数的变化，如有异常及时处理。
（2）顶进前应先检查顶铁安装是否符合规定，尽可能采用一根长顶铁。多个顶铁连接使用时，要保证安装平直、锁扣完好，以防顶进时产生偏心荷载，横向崩开。同时做好洞穴中线、洞底标高以及断面尺寸的检查，要确保符合设计要求，顶进中，工具管前端应安排人员值守，禁防在挤压状态下顶管，防止管道周围土体受力不均，破坏直线前进方向。顶进时还要随时注意油泵压力表的变化，发现压力骤然变化时，应停止检查，禁止强行顶进。
2.2中继间施工
（1）中继间的原理
中继间工作时按先后次序逐个启动，首先借助最前面的中继间，将其前方的管路向前顶出一个中继间顶程，后面的中继间和工作井内的主千斤顶保持不动，形成后座，这时最前面的中继间必须排放油压，将液压系统转换为自由回程状态，后面的中继间向前顶，将第一中继间的油缸缩回，前面的管段不动，重复同样的动作，直到最后再由主顶油缸把最后一段管路推顶上去，同样的过程继续重复直到整段管节全部推顶完，管顶推结束后，中继间按先后程序拆除其内部油缸和千斤顶。
（2）中继间的组成、安装、拆除
1）中继间的组成：中继间主要有壳体（钢板制）与千斤顶组成，千斤顶分布固定在壳体上，安装独立的电、油路系统，壳体结构强度符合实际顶力要求，周边千斤顶分布下半部间距小，上半部间距大，中继间与前后管的连接缝不得大于1cm，中继间设备拆装要方便。
本工程中继间设计推力F0=900t，由18只50t小千斤顶组成，中继间壳体应有足够的刚度，其千斤顶的数量应根据该段施工长度的顶力计算确定，并沿周长均匀分布安装，其伸缩行程应满足施工和中继间结构受力的要求；中继间外壳在伸缩时，滑动部分应具有止水性能和耐磨性，且滑动时无阻滞；
2）中继间安装：安装前应检查各部件，确认正常后方可安装，安装完毕应通过试运转检验后方可使用；中继间的布置距离详见附件计算。
3）中继间的拆除：
中继间的启动和拆除由前向后依次进行。顶管到达终点后，立即开始中继间的拆除工作，中继间分段拆除，拆除一段马上顶进后面的管，预防拆除空间太大造成塌方伤人事故，中继间拆除完毕后管子即可合拢。
工作人员进入顶管内拆除中继间时，需启用鼓风机，经过气体检测及小鸟活体检测符合要求后方可进入管内，防止人员中毒事故的发生。
拆除中继间前先将千斤顶、油泵、电器设备等拆除，中继间的拆除顺序为：先顶侧、再两侧、后底侧，拆除后的机器、附件立即返回库房，清洁整理，保持完好。
拆除中继间时，应具有对接接头的措施，若地质情况差，中继间的拆除比较困难时，中继间的外壳可不拆除，当在安装前需进行防腐处理。
3、顶进施工中的重点工序
3.1测量
（1）测量方法.在短距离顶管施工中，井下一般采用短线推长线的方法确定顶进的方向。测量时先用经纬仪将管道中线从地面引至工作坑内，在两端侧壁上埋好中线控制桩，拉上线绳，挂两个线锤，两垂线的连线即为顶进的方向，拉一根细线沿两垂线延伸至管内，管内安一带刻度水平尺，在水平尺上设一个中心钉，通过拉入管内的细线与水平尺的中心钉比较，即可知管中心线是否偏移，中心钉偏向哪个方向即表明管道偏向哪方向。
（2）测量次数：在顶第一节管时及校正顶进偏差过程中，应每顶进20～30cm，即对中心和高程测量一次；在正常顶进中，应每顶进50～100cm 时，测量一次。
（3）中心测量：根据工作井内测设的中心桩、挂中心线，利用中心尺，测量头一节管前端的轴线中心偏差。
（4）高程测量：使用水准仪和高程尺，测首节管前端内底高程，以控制顶进高程；同时，测首节管后端内底高程，以控制坡度。工作井内应设置两个水准点，以便闭合之用，经常校核水准点，提高精度。
（5）一个管段顶完后，应对中心和高程再作一次竣工测量，一个接口测一点，有错口的测两点。
（6）为了防止超挖，在开挖洞穴时可采用先小于需求半径尺寸5～10cm开挖，初次测量后再修至设计尺寸的方法，效果比较好。此法在100m以内的短距离顶管中是可行的，如果超过100m可采用经纬仪或激光导向仪定向。
3.2纠偏
（1）穿墙后管道偏差的大小，将会给以后的工作带来很大影响。因此管道在前30米的顶进阶段，需要特别小心。
（2）纠偏要求：①穿墙和纠偏阶段要求每顶进20cm～50cm左右测量一次。正常顶进阶段为100cm左右测量一次。②工具管纠偏应在顶进过程中进行。③应绘制工具管测点行进轨迹曲线图来指导纠偏。④管轴线偏差不允许大起大落。⑤采用测力纠偏的原理，勤测微纠，一般情况每次纠偏角度不大于0.5°，以适当的曲率半径逐步的返回到轴线上来，做到精心施工。⑥顶进过程中地层中土体的流失过快会造成地面的沉降，根据以往工程经验，挤压式工具头在该土层中应控制使出土量为工具管中进土量的80%～90%。挤压式施工方法在土质条件较差时使用。
结语：
结合工程实例，总结出我们在施工时严格按照公司质量管理体系的规定办事，按程序文件进行质量管理，按作业指导书进行操作。施工前摸清施工沿线的地下管线的详细情况，并制定详细的技术措施。顶进过程中，应严格控制顶力在允许的范围内，并留有足够的安全系数，确保管道的顺利完工。