引言
隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市中已有的排水系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足新時(shí)代要求,很多城市都需要對其排水系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)代化改造叫排水系統(tǒng)是整個(gè)城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要構(gòu)成部分，在對排水系統(tǒng)進(jìn)行改造施工時(shí)， 為了盡可能降低施工過程對道路及附近電網(wǎng)、供水管道的影 響，對于污水管網(wǎng)通常都是采用頂管施工方法囚。這種方法具有施工過程控制簡單、占用面積較小等優(yōu)勢。 由于施工過程對附近的鐵路、公路、建筑物等的影響相對比較小，其施工成本也相對較低閆。本文以某工程實(shí)例為研究對象,詳細(xì)介紹了城市污水管網(wǎng)采用頂管施工方法進(jìn)行施工的過程， 以期能夠?yàn)槠渌愃乒こ添?xiàng)目提供有力的借鑒。
1工程概況
某城市在發(fā)展過程中，原有的污水管網(wǎng)已經(jīng)無法滿足實(shí)際需要，因此決定對其進(jìn)行改造升級。本工程項(xiàng)目涉及三條污水管線，分別為D2000、D900和D2200,三條污水管線需要施 工的長度分別約為300 m、280 m和200 m。其中污水管線D2000和D2200沿線先后經(jīng)過了人行橫道、河流、機(jī)場路以及隧道，污水管線D900主要沿著機(jī)場路東側(cè)進(jìn)行建設(shè)施工。根 據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)要求， 污水管道需要開挖的深度與當(dāng)前地面的距離大約為9 m?；谝陨戏治隹梢钥闯?，該城市擬建設(shè)的污水管道建設(shè)項(xiàng)目周邊環(huán)境相對較為復(fù)雜，為了盡可能降低項(xiàng)目施工過程對周圍人行橫道、河流、道路、隧道等造成的不利影 響，在充分分析實(shí)際情況的基礎(chǔ)上最終決定通過頂管法進(jìn)行施工。 以下針對城市污水管網(wǎng)頂管施工工藝及施工方案進(jìn)行詳細(xì)介紹。
2污水管網(wǎng)頂管施工工藝分析
2.1工作坑設(shè)置
本文所述工程項(xiàng)目的管徑大小分別為D900、D2000、D2200,總體的長度達(dá)到了 780 m。結(jié)合實(shí)際情況準(zhǔn)備將頂坑設(shè)置在污水檢查井部位，在一些特殊位置，比如過街路口兩側(cè)、管線拐角位置和河流兩側(cè)，可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置一定數(shù)量的頂坑，其余位置按照間隔30 m設(shè)置頂坑，最終整個(gè)工程項(xiàng)目設(shè)置的頂坑數(shù)量為22個(gè)，不包括碰管位置的基坑。為在 保障頂管施工安全的前提下提升施工質(zhì)量， 當(dāng)頂進(jìn)長度超過60 m時(shí)就需要通過雙向?qū)數(shù)姆绞竭M(jìn)行施工，工作坑的規(guī)格尺寸為7.6 mx6 m。
2.2工作坑的支護(hù)
考慮到工作坑鄰近建筑物和道路，因此通過人工直槽開挖的方式進(jìn)行施工，開挖過程中通過輪換交替的方式自上而 下挖土，同時(shí)還要做好支撐工作，避免側(cè)邊出現(xiàn)塌方問題。具 體支護(hù)方式為“挖孔樁+噴錨護(hù)壁”聯(lián)合支護(hù)。
2.3工作坑基礎(chǔ)
工作坑地基可能會出現(xiàn)下沉問題，進(jìn)而對管道頂進(jìn)位置的精確性造成不良影響。 因此需要在工作坑底部位置澆筑C30混凝土，規(guī)格尺寸為7.6 mx6 mx0.3 m,以提升工作坑基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。
2.4后背墻
施工時(shí)采用的是400 t電動液壓頂管機(jī)，需要設(shè)置后背墻 為液壓頂管機(jī)提供反作用力，要求后背墻擁有足夠的力學(xué)性能，保證液壓頂管機(jī)在工作時(shí)不至于被壓潰。后背墻在施工時(shí)必須確保平面的平整性，同時(shí)還要與頂進(jìn)管道軸線保持垂直， 避免受力出現(xiàn)偏差出現(xiàn)失穩(wěn)問題,造成嚴(yán)重的施工安全事故。 為提升后背墻的強(qiáng)度，需要利用C30混凝土進(jìn)行澆筑,規(guī)格尺寸為 6 mx1 mx3 m。
2.5操作臺及下管、運(yùn)土三角架
操作臺主要由橫截面積為20 cmx20 cm的方木加上厚度 為5 cm的鋼板鋪設(shè)而成。此外還需要在對應(yīng)位置預(yù)留尺寸為3.7 mx3 m的區(qū)域進(jìn)行下管，利用40 t的吊車將特制的鋼筋混 凝土管從預(yù)留開口區(qū)域輸送至導(dǎo)軌上。管道頂進(jìn)的同時(shí)要持續(xù)挖土，及時(shí)將土方運(yùn)出管外，然后用專門的小輪車拖走，最后利用卷揚(yáng)機(jī)提升至地面進(jìn)行集中處理。為防止施工期間出現(xiàn)降雨問題影響施工質(zhì)量和進(jìn)度，需要在工作坑施工位置搭 設(shè)工作棚。
3城市污水管網(wǎng)頂管施工方案研究
本工程項(xiàng)目中采用的施工工藝為液壓頂管法，相鄰管道接口位置需要做特殊處理,避免出現(xiàn)腐蝕和滲漏的問題。用到 的主要設(shè)備為400 t的液壓頂管機(jī)，正面與特制的鋼筋混凝土 管接觸，背面與后背墻接觸，混凝土管需要預(yù)先放置在對應(yīng)的軌道上。在頂進(jìn)過程中需要配合人工挖土，要求每次挖土深度要小于頂鐵長度，通過這樣的方式能夠降低挖土過程對管道周圍土方造成的不利影響，每次頂進(jìn)的距離控制在200~300 mm范圍內(nèi)。整個(gè)頂管過程中，如果發(fā)現(xiàn)土壤存在比較濕潤的問題， 應(yīng)該停止施工作業(yè)， 保持觀察， 確保安全穩(wěn)定后才能夠繼續(xù)進(jìn)行頂管施工。每完成一次頂管都要對相關(guān)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行測量確保在合理范圍內(nèi)，發(fā)現(xiàn)偏差立即糾正。
(1) 布設(shè)測量系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)規(guī)劃階段，首先需要通過經(jīng)緯儀在施工區(qū)域地面上確定管道鋪設(shè)中線控制樁，并且利用混 凝土對控制樁進(jìn)行固定保護(hù)。完成工作坑開挖工作后,再次通過經(jīng)緯儀將位于地面的中線控制樁引至工作坑內(nèi)部，同樣需 要做好保護(hù)工作，避免控制樁遭受破壞,影響管道中線的準(zhǔn)確 度。在對管道進(jìn)行頂進(jìn)時(shí),需要每間隔一段距離對控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題。
(2) 導(dǎo)軌。導(dǎo)軌的設(shè)置是保障整個(gè)施工過程順利進(jìn)行的關(guān) 鍵所在，因此必須確保可牢靠性,導(dǎo)軌高程需要經(jīng)過準(zhǔn)確測量 與確認(rèn)。需要在導(dǎo)軌底部位置，用C30混凝土澆筑厚度為30 cm的墊層，且在混凝土內(nèi)部預(yù)埋螺栓，然后通過螺栓連接將導(dǎo)軌牢靠固定在墊層中。完成導(dǎo)軌安裝工作后，要求導(dǎo)軌具 有等高、平行和順直的特征。
(3) 千斤頂安裝。主頂站需要使用兩臺千斤頂，且需要將 千斤頂放置在專門的支架上，支架由特制型鋼焊接制作而成， 然后將支架焊接固定在井底橫梁上。支架的制作要求千斤頂?shù)闹c(diǎn)與管道中心線垂直對稱，每個(gè)千斤頂?shù)目v向坡度要 求和管道設(shè)計(jì)坡度保持一致。
(4) 頂管機(jī)。在選用頂管機(jī)型時(shí)， 需要充分考慮工程實(shí)際 情況，綜合考慮頂進(jìn)過程中的摩擦力以及頂管自身重力等因 素， 計(jì)算具體的頂管力大小， 基于計(jì)算結(jié)果選用對應(yīng)的頂管機(jī)。本項(xiàng)目經(jīng)過計(jì)算最終選擇的是400 t頂管機(jī)，數(shù)量為兩臺。 具體定管過程中結(jié)合工程實(shí)際需要慢慢加大液壓千斤頂?shù)淖?用力。
(5) 管道連接與密封。需要在所有特制混凝土管壁上涂抹瀝青,相鄰兩根管口內(nèi)側(cè)需要預(yù)留10~20 mm的間隙，并且通過麻絲瀝青填料對縫隙進(jìn)行填充，以達(dá)到密封和緩沖的目的。 頂緊后管口之間的間隙控制在5?10 mm最為合適。管節(jié)入土 后，管節(jié)相鄰接口部位需要通過內(nèi)漲圈對中器進(jìn)行對中，管道和內(nèi)漲圈之間的縫隙通過木楔塞緊。完成混凝土管鋪設(shè)工作后,通過內(nèi)抹縫以及內(nèi)抹帶工藝對管口部位實(shí)施密封處理。由 于污水管網(wǎng)施工需要穿過道路，并且與附近建筑物距離很小， 為避免出現(xiàn)土方塌陷、管道滲水等問題,進(jìn)而對附近道路和建筑物造成威脅。在完成頂管工作后，需要將開挖的區(qū)域與管道之間的縫隙進(jìn)行填充密封，并且確保外接頭銜接的完善性，最 后還要按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)做閉水實(shí)驗(yàn)。為了提升管道附近土方的 穩(wěn)定性，需要向附近區(qū)域注入水泥砂漿，其水灰比為1:0.5,注 漿壓力控制在0.3?0.5 MPa范圍內(nèi)，整個(gè)壓漿過程可以劃分成為兩個(gè)階段，其中第1個(gè)階段將注漿壓力控制在0.3 MPa,持 續(xù)時(shí)間為5 min,然后再進(jìn)一步將注漿壓力提升到0.5 MPa,直 到完成整個(gè)過程為止。由于不同區(qū)域的土體性質(zhì)存在差異，具 體的注漿量需要結(jié)合現(xiàn)場情況來確定。
(6) 掘進(jìn)與頂進(jìn)方法。 通過人工方式進(jìn)行掘進(jìn)， 需要及時(shí)將挖出的土方用小輪車運(yùn)出， 然后利用卷揚(yáng)機(jī)提升至地面后 集中處理。本項(xiàng)目中每次掘進(jìn)的長度需要控制在50 cm范圍 內(nèi),頂進(jìn)過程中需要利用C20混凝土預(yù)制的墊塊進(jìn)行導(dǎo)向,墊 塊的規(guī)格尺寸為100 cmx60 cmx20 cm。掘進(jìn)和頂進(jìn)過程需要交替進(jìn)行，每次頂進(jìn)過程中都需要做好相關(guān)記錄工作，比如管道高程、中線控制和壓力情況等。整個(gè)掘進(jìn)和頂進(jìn)過程需要實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，中間盡量不要出現(xiàn)停止作業(yè)。 管道頂進(jìn)過程中如 果出現(xiàn)意外問題時(shí)，比如前方出現(xiàn)塌方、后背出現(xiàn)傾斜或管道頂進(jìn)出現(xiàn)嚴(yán)重偏差等，都應(yīng)該立即停止作業(yè)，需要查明原因并排除問題后再繼續(xù)作業(yè)。
(7) 糾偏。 特制鋼筋混凝土管在頂進(jìn)過程中，如果不同位置受力不均勻，那么在前進(jìn)時(shí)可能會偏離設(shè)定方向，此時(shí)需要對其方向進(jìn)行糾偏處理。每次糾偏角度必須控制在0.5。范圍 內(nèi)，每頂進(jìn)距離為1m時(shí)就對其角度偏差進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)存在偏差及時(shí)處理。 如果偏差角度確實(shí)較大，則需要采用多次小角 度糾偏的方式進(jìn)行操作， 避免一次糾偏過大導(dǎo)致管道側(cè)壁產(chǎn)生較大的壓應(yīng)力。
(8) 閉水試驗(yàn)。 完成管道安裝工作后， 為確保管道施工質(zhì) 量，需要對施工的污水管道開展閉水實(shí)驗(yàn)工作，閉水時(shí)間需要持續(xù)24 h,滿足要求后才能繼續(xù)后續(xù)工作。
4結(jié)束語
在城市范圍內(nèi)開展污水管網(wǎng)施工工作時(shí)，由于城市環(huán)境 相對較為復(fù)雜，為盡可能降低施工過程對周圍環(huán)境河流、建筑物等造成的不利影響，通常會采用頂管施工方法。 本文以某城市建設(shè)的污水管道工程項(xiàng)目為案例，詳細(xì)闡述了利用頂管施工方法進(jìn)行施工的工藝及方案，以期通過本文的寫作能夠?yàn)槠渌愃乒こ添?xiàng)目提供良好的借鑒。
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