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城镇燃气管道建设中顶管施工技术的应用吴钟日

发表时间：2020/7/14 来源：《基层建设》2020年第5期作者：吴钟日

[导读] 摘要：在城市燃气管道建设过程中，经常会由于地下现状各类市政管线的复杂性、地质情况的特殊性、施工现场实际情况受限等各方面因素的制约影响，致使无法采用传统的明开槽的方式进行施工建设。

        海南民生工程建设有限公司海南 570000
        摘要：在城市燃气管道建设过程中，经常会由于地下现状各类市政管线的复杂性、地质情况的特殊性、施工现场实际情况受限等各方面因素的制约影响，致使无法采用传统的明开槽的方式进行施工建设。顶管施工技术作为破坏性最小的几种施工方法之一，具有很多的优点，并常被应用到燃气管道的铺设中。本文将顶管施工技术应用于燃气管道工程，对工艺选择和关键工序进行了分析研究，提出了应对措施。
        关键词：燃气工程；顶管施工；应用分析
        1顶管施工法的优点
        通常情况下浅埋暗挖法的应用领域为长距离管线隧道施工，例如热力、电力等。在铺设城市燃气管道的过程中，非开挖技术存在一定的特殊性，主要穿越对象为铁路、水体、道路等，主要采用了顶管法。与其他的非开挖技术相比，这种方法的优点表现在下述几个不同的方面：第一，对公众和交通干扰小。无需交通阻断或管制，对既有的道路设施不产生破坏，不产生噪音以及污染，有效地消除了各类干扰问题。第二，适用范围广。既有的技术手段很难适用于特殊情况下的施工，例如穿越广场、河流，而非开挖技术则能有效地解决上述问题。第三，环境效益显著。既有的开槽埋管方式需要在地表挖开，放置管线后进行回填，严重损坏了地表环境。而非开挖方式则避免了对地表的破坏，确保了地质条件的稳定。第四，经济效益高。需要的工作场地和空间较小，减少了大量的土方工程，无需对路面及地表复原；工期较短，施工安全性好，综合施工成本低。有较好的经济效益和社会效益。由此可知，在进行管道建设时，一旦涉及到非开挖施工，顶管施工技术将发挥不可替代的作用。
        2进行燃气管线顶管施工的前提条件
        在燃气管线顶管施工过程中，必需满足以下几方面条件，才能确定顺利完成顶管施工。
        2.1施工现场的详细地勘资料，水文资料，是制定顶管施工方案的基础资料。缺失相关资料，则方案的制定将无从谈起。同时，掌握第一手地勘情况，也是采用其他非开挖施工技术制定施工方案的先决条件。
        2.2掌握详实的施工现场地下管线资料，是制定顶管施工方案及其他非开挖施工方案的基本要求。
        2.3对于穿越灌渠、小河道，铁路路基的非开挖施工，建议在现场条件允许的情况下，采用钢筋混凝土顶管施工，避免沉降和渗水对燃气管道自身形成危害。
        2.4顶管过程中，高程、角度的严密监测，随时校核调整，是保证顶管工程顺利进行的必要手段，是防治发生偏顶，造成工程失败的有效措施。
        2.5顶管工作坑、接受坑属于深基坑施工，采用适当放坡、锚喷护壁、钢框架支护等施工技术措施处理坑壁及坑底，是确保施工安全，保证施工顺利进行的必要措施。
        2.6顶管施工中使用触变泥浆，既可减少顶进阻力，加快施工进度；又能够对松散土质起到加固作用，降低了发生塌方的可能性，是提高施工效率，增加经济效益的有效措施。
        3顶管施工技术在工程中的应用分析
        某燃气工程需穿越高速主路及东、西辅路。根据要求及现场实际情况，决定穿越段采用机械顶管施工工艺，铺设口径1550mm钢筋混凝土管作为燃气主管线的套管。对于该工程而言，由于需要穿越高速公路，通过对施工区域的土质特征进行研究分析，出于确保安全、如期完工考虑，选择土压平衡法。具体施工技术应用如下：
        3.1施工平面布置
        （1）围挡：针对施工工地实施封闭式管理的模式，引入刚性硬式围挡，具体尺寸为高2m，宽1m。利用参数为φ48的钢管进行固定，不同的钢管之间使用扣件进行固定。
        （2）冲洗槽：大门内侧设计有沉淀池以及冲洗槽，沉淀池的主要作用是对施工工地内用水的回收沉淀。施工过程中产生的各类废水必须流经沉淀池进行沉淀回收，不重复使用，净化处理后排至现况市政排水管线。

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        （3）办公设施、生活设施：设置专门的生活区，并与办公区、施工区分离。采用集中回收的方式对产生的生活垃圾进行处理，最终将其运输至附近的处理区域。
        3.2施工测量
        顶管施工测量的目的是通过测量工具（如水准仪、激光经纬仪、全站仪等），指引顶管沿设计轴线方向顶进，使顶管机和顶进的管道能够按照设计文件要求，准确的顶入接收竖井。施工测量采用连续测量和间断测量的相结合的方法贯穿于顶管的全过程施工。
        3.3顶管竖井施工
        在顶管施工中虽然不需大面积的明开挖地面，但需开挖顶进竖井和接收竖井，本工程中顶进竖井和接收竖井均设计为矩形结构，采用钢筋格栅锚喷混凝土支护，逆作法施工，以钢筋网片、喷射混凝土、钢格栅及临时支撑为主要支护手段。因顶管、焊管、穿管等工作都需人员在竖井内完成，因此竖井的施工质量至关重要。为了保证工竖井的结构强度需在地平处浇筑混凝土锁口圈梁。锁口圈梁为现浇混凝土结构，采用明开挖法施工，开挖前为确保工作竖井范围内原有地下管线不被破坏，需采用人工挖探竖井方法，查明确无管线后，才能够使用机械开挖。锁口圈梁土方开挖完成后，绑扎锁口圈梁钢筋，支模。绑扎钢筋时并预埋工字钢，以便井身施工中安装人行步梯。钢筋绑扎，进行锁口圈梁混凝土浇注，浇注混凝土时，预留短插筋，以保证后面施工的挡土墙土与锁口圈梁连接牢固。锁口圈梁混凝土浇注完成后，待强度达到设计强度的75%后，砌筑500mm高，300mm厚的挡土墙。
        待圈梁混凝土强度达到90%后进行基坑土方开挖，竖井施工采取分层开挖、分层支护的方法进行施工，4.0m深以上每层开挖的步距为70cm，4.0m以下每层开挖的步距为50cm。为保证在开挖过程中，降低对周围土体结构的扰动，每层土体开挖分块进行，开挖顺序为由上到下、对角开挖、中心留核心土的方法，严禁同层贯通挖土。即先开挖两个短边土方并及时完成结构支护工作，然后开挖两长边土方并及时完成结构支护工作。工作竖井中部土方在该层支护结构施工完成后全部挖除。
        竖井施工时应依次向下逐层施工，土体开挖、安装外网片、外连接筋、安装钢格栅、内连接筋、内网片、锚喷混凝土。锚喷混凝土厚度为35cm（接收竖井30cm），分二次喷射达到规定厚度，混凝土强度等级C25，材料为水泥、中粗砂、豆石。
        3.4顶管施工
        洞口加固施工完成后，人工用风镐凿除洞门砼，观察外部土体情况良好的前提下，迅速切断井壁格栅钢筋，将土层向前人工开挖0.5米，再将机头慢慢装入洞口里，等顶管机刀盘全部进洞，止水圈全部安装完毕后，启动顶管机刀盘和各顶进设备，按操作规程开始顶进，试验段阶段需根据土质情况和顶进效果进行刀盘转速和扭矩的控制和调整，因此时的顶进阻力较小，顶进速度控制在15mm/min以下，以防机头发生整体旋转。当机头全部进入土层不旋转的情况下，可以逐渐的提高顶进的速度。顶管初始顶进的前30m做为试验段，第一排沉降观测点位于试验段内，根据顶进过程中土的流塑性、土仓压力、顶力大小、顶进偏差等情况，对后续顶进段的控制数据进行调整。在试验段顶进时，每顶进30cm，测量一次；正常顶进后，每顶进3米，在竖井部使用全站仪完成一次测量。顶进过程中，顶管机操作人员通过监控设备不断地观察光靶上的激光点是否发生偏移。当顶管机发生偏转时，可以通过改变刀盘的转向来纠正。当接收竖井中顶管机出洞口处的土体加固强度满足设计要求后，才能开始机头出洞的施工。管道顶进完毕后，为防止顶进区域地表发生沉降，需要对顶进管道与周围土壤间存在的空隙注入浆液。
        在完成顶进的混凝土套管内，进行燃气管道的焊接连接，焊接钢管采用Φ508*7.9mmL245MB，3PE加强级防腐钢管。为减小穿越阻力，在管底安装带滚轮的滑轮支架辅助发送。
        4总结
        本文对顶管施工技术进行了简介，对工艺选择和关键工序进行了分析研究，设计、施工、管理过程中对关键环节的把控，直接影响着顶管施工的成败。可为顶管施工技术在城镇燃气管道建设中的运用提供参考，具有一定的实用价值和实际意义。
        参考文献
        ［1］赵奕．燃气工程顶管施工控制技术［J］．建材与装饰，2017，(31):1－2．
        ［2］仲佳豪.浅谈管道工程中顶管施工技术应用[J].科技创新与应用，2014（24）：276.