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摘要:现代城市建设及发展阶段,排水主干管敷设数目不断增加,规模也有不断拓展趋势。针对小口径(≤600mm)支管管网工程,建设阶段若沿用开槽施工传统工法,则会破坏道路结构、干扰交通、污染自然环境,故而急需作出改进、完善。小口径顶管法属于近些年发展起来的一种非开挖技术,在敷设管道表现处很多优势。结合具体项目,探讨小口径微型顶管施工技术要点及质量控制要点,以供同行参考。
关键词:小口径;钢筋混凝土;微型顶管;技术要点
二次工法(即地箭式)是微型顶管施工阶段的常用技术手段,应用范畴通常是D300~600mm的钢筋混凝土管,该类施工在德国、日本发展成熟,近些年被引入至国内建筑施工领域中。和开挖敷设管道传统工法相比较,小口径微型顶管技术表现出施工快速、精准度高、噪声低、对交通运输影响偏小、造价偏低等诸多优势。但受传统观念、设备水平等因素的影响,当下该项顶管技术在国内建筑领域中尚未全面推广。
1、小口径顶管技术优势分析
小口径顶管主要是指直径<800mm的管道施工技术,和定向钻孔拖拉管法相比较,小口径顶管技术持有较明显的优势,其能够提升空间资源的利用率,能够一次完成污水管道的铺设任务,且施工完成管道具较高的平直度,管道和孔道内部很少出现较大空隙,较明显的提升了污水管道施上的质量,减少会规避施工区段现塌陷问题。且利用该顶管技术建设市政污水管道,投用后,管道淤积现象的发生率偏低,有效延长了污水管道的使用年限。
2、工程概况
本项目位于**村,该村常住人口1000人,村民使用地下水。由于村里缺乏用水资料,依照现行规范,村民生活用水量取150升/人·日,生活污水排放量为总水量的80%计,生活污水排放量为120立方/日。本村里街坊道路狭窄,然而路面质量较好,同时又是刚刚竣工项目,、现况地上物有电线杆、地下障碍物有现况自来水管、自来水井,无法满足开挖条件,不方便开挖敷设新的污水管道,确保安全施工,采用微顶技术。
3、建设作业坑
本项目微型顶管施工阶段选用预制沉井作为作业坑与接收坑,两坑大小一致。使用D2 600mm预制钢筋混凝土III级企口管,预制管各节长度均为2.0m。施工阶段组织人力在管壁中分层次挖掘、运送土方,伴随井中土层的不断降落过程,依靠其自体重量消除和土壁间形成的摩阻力,持续沉降到指定位置。微型顶管自身作业坑的内径控制为2.0m便能符合本工程项目施工设计要求,本工程选用的直径为2.6m,以更好的满足设计图纸上检查井的尺寸要求。(微顶坑和接收坑的尺寸核对)
4、微型顶管施工
4.1施工准备环节
利用专用车辆将微型顶管机及其配套系统运送至工程现场指定位置,指派专业人员依照规范要求安装设备并加以调试,并将起重器具搭设在作业坑与接收井适当位置,需要规划出长度>8m、宽度≥6m场地安置施工设备。顶管施工阶段需要配置380 V、120 kW的电力资源,结合工程现场顶进压力监测值适时注浆,其目的是减少操作时的阻力,在工程现场储存3.5m³水以备用。常用的微型顶管设备有钻掘、激光导向、出渣、顶进以及调控系统等。
施工人员依照设计要求在作业坑与接收井中心线上搭设经纬仪,检测出沿线作业坑所处方位,牵拉出衔接两个位点的连水准线,借用垂线、卷尺对顶管进行定位。
4.2先导管的顶进施工
在所有施工设备安装就需后,便可以进入到先导管顶进工序中,要求施工人员凿除洞门,凿除至大于管道外周径50 mm位置,等同于将洞门处附带的钢筋混凝土整体凿除,全面清理掉洞口中储留的混凝土等杂物,经检测后确定其清洁度达标以后,将防水橡胶板安设在洞口,而后把先导管穿插过洞口,朝向前期规划好的路线持续顶进。
本工程项目中,选用的先导管为内径
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100 mm中空钢管,顶进阶段利用激光经纬仪观测坡度与路线,酌情予以微调整,从根本上保证能取得预期顶进效果。先导管各节段长度均为0.8 m,每个节段在顶进完成后,顶管机油缸便后退一段距离,而后安放下一节段,即采用接力式顶进模式方法逐渐朝向接收井顶进,将先导管顶进速度调控为1节/min。
先导管箭头隶属于斜面箭头,箭头后端安置了两个隔板,为规避顶进操作阶段混凝土经箭头进入到先导管与出泥钢管的问题,建议在箭头背侧安置检测标靶,标靶亮灯方向代表着先导管箭头斜面方向,借用作业坑中安置的经纬仪观测标靶状态,利用扭力调整箭头的顶进方向。
顶进施工阶段,为了将先导管和土层形成的摩阻力降至最低,强化扭转能力,一般推荐联合应用二重管(先导管与出泥钢管),先导管中形成的管扭力会经由内管传导到箭头,这样先导管和出泥钢管间的摩阻力就会被削弱。先把箭头安置到先导管外管中,而后依照说明书衔接先导管与箭头。在这里应注意的内容是,要同步持续推进先导管外管与外管衔接作业,待观察到先导管抵达接收井以后,要抽拿出内管,调换为出土螺旋管,以为后期掘削排土过程创造便利条件,出泥钢管通常每节段管长度为0.8 m。
4.3混凝土管顶进
本微型顶管施工阶段选用了由特殊材料加工制作而成的混凝土管,管节长均为1.0m,单根自量约415 kg,施工方拟定选用两台280 t千斤顶完成顶进任务,计算顶进平均速度为7.9m/h。管道顶进阶段需配合喷水处理工序,工程现场实际测量到喷水量平均值为11.5L/min,从理论层面上分析,微顶管顶进最大距离为78m。当确定出土螺旋管抵达接收井以后,要立即把转接头装置增设在其尾部,用于顶管机头,机头后侧和混凝土管连接以辅助顶进施工过程。混凝土管于作业坑内每顶进一个节段,在接收井内就拆卸回收一个节段的出泥管。以上操作循序推进直至机头抵达接收井,提示顶管施工结束。因为在顶进施工阶段,先导管和出泥管均持有一定引导性作用,故而混凝土管顶进施工阶段无需二次调整机头所处方位,便能够精确抵达管道设计的轴线与高程。
顶进施工阶段,施工人员若发现顶进阻力偏大,则可以考虑联合使用注浆方法加以处理,注浆是降低顶进阻力的有效方法之一。浆液选定为触变泥浆,配合比设计情况如下:水:膨润土:碱=1:0.11:0.05。
5、经济分析
比较在管道埋设深度为6m的工况下,D500 mm微型顶管、D1 000 mm人工顶管于D500 nlm掘路明开槽3种工法的经济情况,发现其造价依次为3878元/m、4150元/m、6000元/m,和后两种工法相变,微顶管施工有工作井占地面积少、费用低的优势。
结束语
微型顶管施工阶段采用先导管顶进,能协助施工人员预先判断前方施工路段地质条件及是否存有障碍物,掌握相关工况,实施有效的规避措施,进而杜绝顶进阶段中断的状况。
由于D2 600 mm管径自量偏大,故而在约40 m的短距离顶进领域中有较强适用性,故而设定微型顶管的主顶管径区间为D400~500 mm。本项目中选用D500 mm管径,最大顶进距离为72 m。
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