地下顶管施工的若干问题研究

发表时间:2021/5/21   来源:《基层建设》2020年第31期   作者:覃祯颖 高路斌
[导读] 摘要:顶管施工作为一种地下式暗挖施工方式,其所开挖的范围有效,可对交通线路以及湖泊和地下构筑物等穿越。
        中国水利水电第十工程局有限公司三分局  四川省成都市  610000
        摘要:顶管施工作为一种地下式暗挖施工方式,其所开挖的范围有效,可对交通线路以及湖泊和地下构筑物等穿越。其原理主要就是采用管道中间的主顶油缸或者千斤顶的推理,使得能够从工作井进行土层的推进,一直将其推送到接收井当中,每一节相互连接的压入到土内,对接口合理接驳,确保其和施工要求相符合,以此来实现对地下管道的施工不开挖就可以敷设的方式。
        关键词:地下顶管;若干问题;措施
        引言
        顶管法施工作为城市地下工程中最为常用的一种暗挖施工技术,对城市环境影响较小,在城市各类市政管网建设、地下人行通道等领域得到了广泛的应用。对顶管法施工过程中遇到的难点问题及技术处理措施进行阐述,以期对类似顶管工程施工提供参考。
        1市政工程施工中顶管施工技术应用范围及优势
        市政工程项目建设施工中应用顶管施工技术,主要是因为通过该技术可以消除外界因素对工程项目建设施工的影响。施工技术人员在工程项目建设施工现场对施工现场环境进行分析,如果施工现场存在较多的建筑物,施工过程中不能通过大面积开挖的方式开展施工,或者应用沟槽开挖技术会对施工区域周围建筑稳定性造成影响,这时施工技术人员可以考虑采取顶管施工技术进行施工。其次就是经过实际调查发现,市政工程项目施工区域存在较多的粘性土壤、粉性土壤,这时也可以考虑采取顶管施工技术。施工技术人员需要特别注重的是,在淤泥与沼泽区域施工技术人员不能应用顶管施工技术,施工技术优势不能得到展现。很多市政工程项目施工跨越范围广泛,工程项目建设施工中需要跨越公路、河流等影响工程施工的障碍物。顶管施工技术的应用不仅可以降低市政工程项目建设施工中的经济消耗,缩减工程项目建设资金投入,同时还可以提升工程项目建设施工进度,消除传统施工技术对周围环境造成的不良影响,降低工程项目建设产生的噪音以及粉尘污染,对于市政工程项目实现可持续发展有着积极影响。
        2顶管施工中可能遇到的问题
        2.1与周边建(构)物相互冲突
        顶管周围管线密集;穿越或斜交通道;顶管接收井位置靠近排水箱涵等。
        2.2管道轴线偏差过大
        地层正面阻力不均匀,使工具管受力不是很均匀,很容易产生导向偏差;顶管后背产生相应的位移或者不平整的情况,使得顶力合力线产生偏移;千斤顶没有实现同步,或其之间的顶力有着很大的差异;或在安装中精度不符合要求,使得顶力合力线产生偏差。
        2.3地面沉降与隆起
        (1)掘进机在掘进中正面土压失去平衡造成沉降和隆起情况出现。在土压平衡原理可以看出,这主要是因为土质有着很大的变化,若是根据相应的理论计算同时对于土压实施控制和实际的土压有着很大的差异,对其不能合理把握,造成土压产生失衡,使得沉降情况出现。此外,还有一些土压平衡掘进机对于土体自身的适应性不完善,如刀盘的切削面积很小,对推进速度没有合理的调整,使得土压在控制中不是很方便,使土压失稳情况产生,造成沉降或隆起情况出现。
        (2)管道外周空隙所造成的沉降以及隆起。管道外周空隙主要是因为掘进机产生偏差或者曲线导致的,由于在纠偏和曲线进行推进中所产生的管道截面面积比管道截面大,其所产生的空隙被周边土体填充而造成沉降。当前通常顶管都是应用触变泥浆减摩技术,掘进机自身的外径比管道大2~3mm,以此产生浆套,如果没有及时注浆也会产生沉降。


        2.4长距离顶管施工
        长距离顶管施工包括长距离穿越复杂地层的处理;(防止)顶管进出洞口时漏水、漏浆及顶管机磕头;特殊地段地面沉降及隆起的控制。
        3市政工程中顶管施工技术应用的要点分析
        3.1实事求是地结合施工工序要求进行技术运用
        严格遵循施工工序,选择合理的施工技术,对每一个工序对应的施工技术进行合理的规划,并结合施工要求对具体的施工技术进行细化。依据施工规划选择合适的施工主体,并且要明确各方在施工过程中所担负的责任,做到责任到人,由上而下层层落实。比如说,在顶管作业井的土层开挖后,需要特别对作业井的井壁进行加固。当施工工地地下水位过高,要安排专业队伍进行相应的降排水施工。当施工工期内遭遇强降雨时,要特别对作业土层进行加固,防止塌方危险,消除安全隐患。这些施工细节,都要实事求是地进行前期规划。还可以按照时间顺序对不同的施工工序所要应用的技术进行规划,确立施工顺序的优先级,明确主要施工环节。
        对施工工序进行科学的管理规划,能够更有条理地对相关施工技术进行合理应用,可以最大程度地提高施工技术的使用效率,确保实际施工效果。
        3.2注意土方开挖、基坑支护以及顶管工作井之间的距离
        要想保证工作井的施工质量必须要确保土方开挖质量。在土方施工前,施工单位应掌握好相关土层的地质勘查数据。不同的土壤土质状况以及施工当天不同的天气情况对施工中采用的具体开挖工艺有不同程度的影响,不仅要对土层地质进行勘探,还要对项目当地气候环境进行实地考察。土方开挖应遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则,避免因挖掘误差造成的成本上升和开挖方法不当造成的安全隐患。挖掘产生的渣土要严格按规定堆放,切忌不能随意堆积在基坑外部,避免造成土层结构性塌陷。同时注意基坑降水消除地下水的不利影响。在土方的持续挖掘中,施工人员还应有针对性地进行基坑壁面的支护工作,以确保后续工序的安全稳定开展。
        要注意把握工作井之间的距离,留好足够的间隔。两座顶管工作井之间距离要合理,不能过长,过长容易造成后续顶管顶进困难,增加施工难度。两座工作井之间的距离也不能太近,太近无法充分发挥顶管施工的技术优势,造成施工成本的浪费。在顶管施工时不能为了工程进度在工作井井壁还未达到相应强度的时候就进行顶进工作。当施工土层结构比较松软时,宜选择受力均匀承载力高的圆形顶管井。
        3.3注意施工顶进线路纠偏
        鉴于顶管施工并不会对地表造成较为严重的损害,所以通常会将它作为市政管道工程施工的优先选项。顶管施工的难点在于它对施工人员的专业素质要求较高,施工中管线往往会产生极小范围的偏移,难以做到管线埋设完全精准无任何偏差。可借助牵引等技术措施提供施工保障,并对已埋设的管线进行纠偏,尽量减少管线偏移程度。不仅如此,还要特别注重设备顶进速度的控制,如果顶进的速度过快泥浆还没来得及浇筑或者注浆没有充分凝固,就会造成井壁强度不够,从而造成结构塌陷引发安全事故。在持续顶进操作的过程中,施工人员还应结合激光水准仪及经纬仪和前期的工程设计参数及测量参数进行顶管安装位置、中线、角度的检测作业,如存在问题应及时应用千斤顶进行纠偏,以确保顶管安装的准确性。为确保纠偏及检测质量,检测距离宜为1m/次,直至完成整体的顶管施工作业。出现偏差及时纠偏,确保施工质量达到验收标准及设计要求。
        结束语
        由于顶管施工是一项技术难度大、工程造价高、专业性强的施工技术,制约了该项技术的普及。但随着国民经济和国家科技水平的快速发展,各种先进的顶管设备不断被研发出来,顶管施工技术适用性强的应用优势和人们对居住环境要求的提高使得顶管施工技术迎来了更加广阔的发展空间,将在未来社会中被广泛运用。
        参考文献:
        [1]林金盾.市政给水管道顶管施工技术的应用[J].江西建材,2018(4):109,111.
        [2]刘悦明.市政给排水施工中长距离顶管施工技术研究[J].四川水泥,2018(2):136.
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