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实例分析城市污水管网顶管施工方法

发布:山东辉煌类目:行业动态 热点:污水管,顶管,污水管网, 点击:838 发布时间:2021-01-08
引言
随着我国社会经济的快速发展和城市化进程的不断推进,城市中已有的排水系统已经无法满足新时代要求,很多城市都需要对其排水系统进行现代化改造叫排水系统是整个城市基础设施的重要构成部分,在对排水系统进行改造施工时, 为了尽可能降低施工过程对道路及附近电网、供水管道的影 响,对于污水管网通常都是采用顶管施工方法囚。这种方法具有施工过程控制简单、占用面积较小等优势。 由于施工过程对附近的铁路、公路、建筑物等的影响相对比较小,其施工成本也相对较低闫。本文以某工程实例为研究对象,详细介绍了城市污水管网采用顶管施工方法进行施工的过程, 以期能够为其他类似工程项目提供有力的借鉴。 
1工程概况
某城市在发展过程中,原有的污水管网已经无法满足实际需要,因此决定对其进行改造升级。本工程项目涉及三条污水管线,分别为D2000、D900和D2200,三条污水管线需要施 工的长度分别约为300 m、280 m和200 m。其中污水管线D2000和D2200沿线先后经过了人行横道、河流、机场路以及隧道,污水管线D900主要沿着机场路东侧进行建设施工。根 据相关设计要求, 污水管道需要开挖的深度与当前地面的距离大约为9 m。基于以上分析可以看出,该城市拟建设的污水管道建设项目周边环境相对较为复杂,为了尽可能降低项目施工过程对周围人行横道、河流、道路、隧道等造成的不利影 响,在充分分析实际情况的基础上最终决定通过顶管法进行施工。 以下针对城市污水管网顶管施工工艺及施工方案进行详细介绍。 
2污水管网顶管施工工艺分析
2.1工作坑设置
本文所述工程项目的管径大小分别为D900、D2000、D2200,总体的长度达到了 780 m。结合实际情况准备将顶坑设置在污水检查井部位,在一些特殊位置,比如过街路口两侧、管线拐角位置和河流两侧,可以根据实际需要设置一定数量的顶坑,其余位置按照间隔30 m设置顶坑,最终整个工程项目设置的顶坑数量为22个,不包括碰管位置的基坑。为在 保障顶管施工安全的前提下提升施工质量, 当顶进长度超过60 m时就需要通过双向对顶的方式进行施工,工作坑的规格尺寸为7.6 mx6 m。
2.2工作坑的支护
考虑到工作坑邻近建筑物和道路,因此通过人工直槽开挖的方式进行施工,开挖过程中通过轮换交替的方式自上而 下挖土,同时还要做好支撑工作,避免侧边出现塌方问题。具 体支护方式为“挖孔桩+喷锚护壁”联合支护。
2.3工作坑基础
工作坑地基可能会出现下沉问题,进而对管道顶进位置的精确性造成不良影响。 因此需要在工作坑底部位置浇筑C30混凝土,规格尺寸为7.6 mx6 mx0.3 m,以提升工作坑基础的稳定性。
2.4后背墙
施工时采用的是400 t电动液压顶管机,需要设置后背墙 为液压顶管机提供反作用力,要求后背墙拥有足够的力学性能,保证液压顶管机在工作时不至于被压溃。后背墙在施工时必须确保平面的平整性,同时还要与顶进管道轴线保持垂直, 避免受力出现偏差出现失稳问题,造成严重的施工安全事故。 为提升后背墙的强度,需要利用C30混凝土进行浇筑,规格尺寸为 6 mx1 mx3 m。
2.5操作台及下管、运土三角架
操作台主要由横截面积为20 cmx20 cm的方木加上厚度 为5 cm的钢板铺设而成。此外还需要在对应位置预留尺寸为3.7 mx3 m的区域进行下管,利用40 t的吊车将特制的钢筋混 凝土管从预留开口区域输送至导轨上。管道顶进的同时要持续挖土,及时将土方运出管外,然后用专门的小轮车拖走,最后利用卷扬机提升至地面进行集中处理。为防止施工期间出现降雨问题影响施工质量和进度,需要在工作坑施工位置搭 设工作棚。 
3城市污水管网顶管施工方案研究
本工程项目中采用的施工工艺为液压顶管法,相邻管道接口位置需要做特殊处理,避免出现腐蚀和渗漏的问题。用到 的主要设备为400 t的液压顶管机,正面与特制的钢筋混凝土 管接触,背面与后背墙接触,混凝土管需要预先放置在对应的轨道上。在顶进过程中需要配合人工挖土,要求每次挖土深度要小于顶铁长度,通过这样的方式能够降低挖土过程对管道周围土方造成的不利影响,每次顶进的距离控制在200~300 mm范围内。整个顶管过程中,如果发现土壤存在比较湿润的问题, 应该停止施工作业, 保持观察, 确保安全稳定后才能够继续进行顶管施工。每完成一次顶管都要对相关技术参数进行测量确保在合理范围内,发现偏差立即纠正。 
(1) 布设测量系统。在设计规划阶段,首先需要通过经纬仪在施工区域地面上确定管道铺设中线控制桩,并且利用混 凝土对控制桩进行固定保护。完成工作坑开挖工作后,再次通过经纬仪将位于地面的中线控制桩引至工作坑内部,同样需 要做好保护工作,避免控制桩遭受破坏,影响管道中线的准确 度。在对管道进行顶进时,需要每间隔一段距离对控制点进行复测,及时发现并解决问题。 
(2) 导轨。导轨的设置是保障整个施工过程顺利进行的关 键所在,因此必须确保可牢靠性,导轨高程需要经过准确测量 与确认。需要在导轨底部位置,用C30混凝土浇筑厚度为30 cm的垫层,且在混凝土内部预埋螺栓,然后通过螺栓连接将导轨牢靠固定在垫层中。完成导轨安装工作后,要求导轨具 有等高、平行和顺直的特征。 
(3) 千斤顶安装。主顶站需要使用两台千斤顶,且需要将 千斤顶放置在专门的支架上,支架由特制型钢焊接制作而成, 然后将支架焊接固定在井底横梁上。支架的制作要求千斤顶的着力点与管道中心线垂直对称,每个千斤顶的纵向坡度要 求和管道设计坡度保持一致。 
(4) 顶管机。在选用顶管机型时, 需要充分考虑工程实际 情况,综合考虑顶进过程中的摩擦力以及顶管自身重力等因 素, 计算具体的顶管力大小, 基于计算结果选用对应的顶管机。本项目经过计算最终选择的是400 t顶管机,数量为两台。 具体定管过程中结合工程实际需要慢慢加大液压千斤顶的作 用力。
(5) 管道连接与密封。需要在所有特制混凝土管壁上涂抹沥青,相邻两根管口内侧需要预留10~20 mm的间隙,并且通过麻丝沥青填料对缝隙进行填充,以达到密封和缓冲的目的。 顶紧后管口之间的间隙控制在5?10 mm最为合适。管节入土 后,管节相邻接口部位需要通过内涨圈对中器进行对中,管道和内涨圈之间的缝隙通过木楔塞紧。完成混凝土管铺设工作后,通过内抹缝以及内抹带工艺对管口部位实施密封处理。由 于污水管网施工需要穿过道路,并且与附近建筑物距离很小, 为避免出现土方塌陷、管道渗水等问题,进而对附近道路和建筑物造成威胁。在完成顶管工作后,需要将开挖的区域与管道之间的缝隙进行填充密封,并且确保外接头衔接的完善性,最 后还要按照规范标准做闭水实验。为了提升管道附近土方的 稳定性,需要向附近区域注入水泥砂浆,其水灰比为1:0.5,注 浆压力控制在0.3?0.5 MPa范围内,整个压浆过程可以划分成为两个阶段,其中第1个阶段将注浆压力控制在0.3 MPa,持 续时间为5 min,然后再进一步将注浆压力提升到0.5 MPa,直 到完成整个过程为止。由于不同区域的土体性质存在差异,具 体的注浆量需要结合现场情况来确定。 
(6) 掘进与顶进方法。 通过人工方式进行掘进, 需要及时将挖出的土方用小轮车运出, 然后利用卷扬机提升至地面后 集中处理。本项目中每次掘进的长度需要控制在50 cm范围 内,顶进过程中需要利用C20混凝土预制的垫块进行导向,垫 块的规格尺寸为100 cmx60 cmx20 cm。掘进和顶进过程需要交替进行,每次顶进过程中都需要做好相关记录工作,比如管道高程、中线控制和压力情况等。整个掘进和顶进过程需要实现连续作业,中间尽量不要出现停止作业。 管道顶进过程中如 果出现意外问题时,比如前方出现塌方、后背出现倾斜或管道顶进出现严重偏差等,都应该立即停止作业,需要查明原因并排除问题后再继续作业。
(7) 纠偏。 特制钢筋混凝土管在顶进过程中,如果不同位置受力不均匀,那么在前进时可能会偏离设定方向,此时需要对其方向进行纠偏处理。每次纠偏角度必须控制在0.5。范围 内,每顶进距离为1m时就对其角度偏差进行测量,发现存在偏差及时处理。 如果偏差角度确实较大,则需要采用多次小角 度纠偏的方式进行操作, 避免一次纠偏过大导致管道侧壁产生较大的压应力。 

(8) 闭水试验。 完成管道安装工作后, 为确保管道施工质 量,需要对施工的污水管道开展闭水实验工作,闭水时间需要持续24 h,满足要求后才能继续后续工作。 

4结束语
在城市范围内开展污水管网施工工作时,由于城市环境 相对较为复杂,为尽可能降低施工过程对周围环境河流、建筑物等造成的不利影响,通常会采用顶管施工方法。 本文以某城市建设的污水管道工程项目为案例,详细阐述了利用顶管施工方法进行施工的工艺及方案,以期通过本文的写作能够为其他类似工程项目提供良好的借鉴。 
参考文献
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[3] 焦健,杨洋?浅析顶管工程施工技术[J]?建筑与预算,2020(1):61-65.

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