探讨顶管施工技术在市政工程中的应用张桂芳--中国期刊网

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探讨顶管施工技术在市政工程中的应用张桂芳

发表时间：2020/10/15 来源：《基层建设》2020年第19期作者：张桂芳1 陈东光2

[导读] 摘要：经济发展是社会发展的重要基石，随着经济的发展，我国的市政工程的进步也越来越快。

        1身份证号码：41272719810324xxxx 浙江省绍兴市 312300；
        2身份证号码：33068219790306xxxx 浙江省绍兴市 312300
        摘要：经济发展是社会发展的重要基石，随着经济的发展，我国的市政工程的进步也越来越快。顶管施工技术是一种非开挖或少开挖的管道埋设施工方式。笼统来说，在工作坑内，使用顶进设备，借助其在特定方向产生的顶力，降低管道与土壤间的摩擦力，从而将管道从目标坡度“顶”入土中，最后将土方运走。此种技术由于无需或少量开挖，不会对工程所在地的道路及其他重要设施的周边环境造成破坏，因此已经广泛应用于建筑工程、道路桥梁工程。
        关键词：顶管施工技术；市政工程；应用
        引言
        如今我国社会经济飞速发展，市政工程的建设对城市公共服务功能的实施有重要意义。在市政工程的建设过程中，地下管网建设水平至关重要，需要在满足市政工程功能需求的同时降低对其他城市系统的影响。顶管施工技术则是一种十分适合市政工程地下施工的技术，具有污染小、成本低等特点。为了进一步提高当代城市建设水平，需要对顶管施工技术的应用进行深入研究。
        1市政工程中应用顶管施工技术的产生背景及主要原理
        在市政工程施工中，地下管道的安置、更换长期以来严重困扰着设计人员。频繁的开挖不仅费时费力、造成极大的成本支出，还会严重影响工程建筑主体下方的土层环境，一旦出现问题，将会严重影响工程整体质量。面对此类问题，盾构施工法应运而生，以更加先进的顶涵作业，革新了工程主体结构的顶进支护结构方式，并将明挖开槽转变为暗挖盾构支护，极大地降低了施工过程对交通造成的影响。而顶管施工技术在盾构施工法的基础之上，得到了进一步的改进。应用于市政工程、桥梁隧道工程、地下管线铺设时，无需开挖面层，即可穿越诸多障碍物。其主要原理为借助主顶油缸和管道间、中继间的推理，将作业工具管甚至是掘进设备沿着工作井内部直接穿过土层，一直推到接收井所在位置后，执行吊起操作。与此操作同时进行的，是将紧随工具管与掘进设备后方的管道埋设在工作井和接收井之间，最终通过非开挖的方式达到成功敷设地下管道的目的。
        2顶管施工技术在市政工程中的应用
        2.1设备选型和布置安装
        针对该市政工程的具体情况，技术人员选择了两台电动空压机，以此作为气压系统。再选取了鼓风设备，用于净化施工场地的空气，给施工人员提供良好的施工环境。针对主顶、中继间千斤顶用到的压力油，选取了专用液压系统。在所有工作井中配置了两台高压泵，以此作为并联循环作业的基础，同时还配置了压浆系统。另外还选择了一台性能可靠的门式吊机，用于执行施工现场设备、材料的吊装工作。针对井内的顶进设备，技术人员结合实际情况选用了两台油压为2000kN的千斤顶，按照对称结构布置于两侧。需要注意的是，千斤顶油程需要控制在1500mm左右。在设备系统中，电动油泵用于主顶油管的供油。
        2.2顶进方法
        顶进方法直接影响施工的成败，在进行顶进方法选择的时候，要先了解项目的情况，项目所处地质条件，以及周边的环境，其次根据技术的角度，泥水式顶管机施工的时候选用直径较小的管道；如果地下水位低且土壤层相对稳定，则可采用手工掘进的顶管，地下水位较大且土壤层强度较低，宜采用掘进法施工；对于地质存在碎片的情况，则适用于手动式上管。当在粘性土层控制地面沉降时，采用土压平衡顶管法；烁石土壤层要采用带有支撑功能的工具管；在淤泥层中需要提升地面的情况，采用的是泥水平衡式顶管或者是泥土式土压平衡；当顶管所处位置的正上方具有较厚的土壤层时，则采用挤压或者网状顶管。根据确定的技术方案，综合考虑管材以及人工费用确定最经济的方案。

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最后一定要考虑安全因素，切不可因进度或者是赶工程进度而发生伤亡事件。
        2.3顶管工作坑的设置方式
        顶管工作坑作为顶管施工技术的核心操作场所，必须维持安全、稳固的工作状态。如前文所述，市政工程周边的土层环境不可控性较大，工作坑的大小、应用的支护设备等需要经过精确计算。一般来说，工作坑的实际尺寸与顶管的各项参数息息相关。（1）进行平面参数确认时，应该按照下列公式进行计算：工作坑宽度=顶管外径（m）+2×套管两侧操作宽度（1.5m）+2工作坑两侧支撑板装厚度（0.25m）工作坑长度=单一顶管长度（m）+油缸长度（m）+后靠墙厚度（0.5m）+顶管外留的焊接长度（0.5m）+引出土环长度（m）+顶头等特殊工具管长度（m）（2）进行断面位置确认时，应该按照以下公式进行计算：断面位置务必与水平方向保持垂直状态，在此基础上，开发深度=地坪至顶管顶部的深度距离（m）+平铺槽钢的深度距离（0.25m）+混凝土基础厚度（0.35m）+顶管的截面直径（外径，m）（3）进行后靠墙确认时，应该充分考虑顶管的深度，否则在巨大的反作用力下，容易对市政工程的地下建筑结构造成冲击。此外，墙面必须保持90°的垂直状态。（4）布置操作面。首先，使用混凝土，在工作坑的地步浇灌厚度在30cm以上的土层。其次，在土层上方铺设两层以上的槽钢，同时还应注意对水平面的矫正。再次，沿着顶进轴线设置一组导轨（一般来说，导轨之间的距离应该在顶管外口径的60%～70%之间）。之后，选用一组或两组油缸（双数），将之放置在升降调节架上，并执行固定作业。最后，在顶坑的前端预留1m左右的工作坑，用来焊接导管。
        2.4顶进纠偏
        施工过程中，需要进行纠偏控制，确保施工质量。顶管施工一般施工过程是在地下进行，若是出现偏差，要及时进行处理，否则会影响项目质量和施工工期，甚至会造成工程事故。万文松等研究出一种系统名为顶管智能纠偏控制系统，利用该系统，可实时控制管道顶进过程是否偏离了轴线位置，可以提高施工质量和施工效率。若是在施工过程中，发生了偏差，则可以通过以下方法进行纠偏：a．挖土。通过挖土的方式，将两侧进行平衡处理，使得管道注浆恢复到合理的状态，该法适用于轴线偏离位置为10mm～30mm的情况；b．顶木。轴线偏差距离超过30mm的情况下采用该法。该法主要是通过在管道内放置木头或者是方木，通过木头的倾斜产生的分力使得管道的轴线恢复正常状态；c．千斤顶。该法无法单一使用，通过结合挖掘修正法使用。放置于超挖侧端，然后在顶进的过程中，通过千斤顶的自身的重量，使得管道逐渐恢复到设计所要求的位置。
        结语
        综合来讲，随着如今各个城市建设工作不断开展，大量地下管道工程的建设需要采用更为先进的施工技术。而顶管施工技术作为一种可以避免大量开挖土方、影响城市环境的技术，在市政工程的建设中有很高的应用价值。施工单位需要深入研究顶管施工技术的相关原理和要点，在做好施工现场地质结构、地下设施勘察的基础上，做好顶管施工方案的设计，选用技术先进、安全可靠的设备。施工中做好施工质量检查和现场通风，确保顶管施工达到设计要求。
        参考文献：
        ［1］许建文．基于复杂环境管线迁改项目的顶管法施工技术研究［D］．淮南：安徽理工大学，2019．
        ［2］周方正．黄土地区大直径长距离混凝土顶管顶力控制的关键技术研究［D］．西安：西安科技大学，2019．
        ［3］谭颖垚．深部煤矿岩巷顶管法掘进的可行性研究［D］．广州：华南理工大学，2019．
        ［4］郝唯．综合管廊下穿既有铁路顶管法施工控制研究［D］．重庆：重庆交通大学，2018．
        ［5］肖冬冬．新管幕法下穿太原火车站隧道结构设计与施工力学效应研究［D］．石家庄：石家庄铁道大学，2018．
        ［6］尹亚虎．深圳地铁9号线大断面矩形顶管施工关键技术研究［D］．长沙：中南林业科技大学，2018．