顶管施工技术在京福公路污水管线工程中应用分析

第34卷第3期2018年6月湖北理工学院学报JOURNALOFHUBEIPOLYTECHNICUNIVERSITYVol.34No.3Jun.2018doi:10.3969/j.issn.2095-4565.2018.03.Oil顶管施工技术在京福公路污水管线工程中应用分析宋保梅(中铁十八局集团第五工程有限公司，天津300459)摘要:近年来，伴随城市化建设速度的不断加快,市政道路工程的建设数量显著增多，污水管线工程在市政道路施工建设中占据重要地位。顶管施工技术在污水管线工程中的应用值得大力推广。以京福公路污水管线工程为例，采用顶管施工技术，有效提升了该污水管线工程项目的质量。研究顶管施工技术在京福公路污水管线工程中的应用，推动了顶管施工技术在市政道路排水工程中的应用，为实现该施工技术的全面推广起到了积极的促进作用。关键词:市政道路排水工程;污水管顶管;施工技术;分析中图分类号:TU992文献标识码:A文章编号:2095-4565(2018)03-0045-04ApplicationAnalysisofPipeJackingConstructionTechnologyinSewagePipelineProjectofBeijingFuzhouHighwaySongBaomei(ChinaRailway18thBureauGroupthe5thEngineeringCo.,Ltd.,Tianjin300459)Abstract：Inrecentyears,withtheacceleratingpaceofurbanization,thenumberofmunicipalroadprojectshasincreasedsignificantly.Amongthem,thesewagelineprojectoccupiesanimportantpositioninthecon­structionofmunicipalroads.Underthissocialbackground,theapplicationofthepipejackingconstructiontechnologyshouldbewidelydevelopedinthedrainageofmunicipalroads.Forexample,TheJingfuhighwaysewagepipelineprojecthasadoptedthepipejackingconstructiontechnologyanditsconstructionqualityhasbeeneffectivelyimproved.StudyontheapplicationofpipejackingconstructiontechnologyintheJingfuhigh­waysewerpipelineprojectcanpromotetheapplicationofthistechnologyinthemunicipalroaddrainagepro­jectsandthepopularizaitionofthisconstructiontechnology.Keywords：municipalroaddrainageengineering；sewerpipejacking；constructiontechnology；analysis近年来，污水管线工程逐渐发展成城市建设的重要基础设施，而将顶管施工技术应用其中，对工程项目建设质量的提升发挥着不可或缺的作用。目前，城市管网错综复杂，直接增加了施工的难度。在京福公路污水管线工程项目施工建设中，根据施工现场具体状况，结合顶管施工技术的特点与优势，决定将其应用在此工程项目中，以提高工程项目的施工水平与质量。在本研究中，以顶管施工技术作为重点研究对象，阐述其在京福公路污水管线工程中的具体应用。该研究具有代表性，值得借鉴。1工程概况京福公路污水管线是1根管径为收稿日期:2018-02-12作者简介:宋保梅，工程师，本科。46湖北理工学院学报2018年1500mm的玻璃钢夹砂污水管道，下穿通过既有京沪铁路。京沪铁路是1条双线无缝铁路，线路位于/?=1600m圆曲线平坡道上，轨型是60kg/m，采用HI型钢筋混凝土枕木和普通土填筑路基，路肩高程为10.25m。综合考虑污水管线平面规划以及铁路状况，确定污水管从京沪铁路（K157+817.37)的位置穿越，且污水管道和铁路交角为80.6°。为确保铁路运营安全以及污水管道使用安全，综合考虑铁路设计（运输）规范要求，确定穿越铁路部分顶管采用内径为1.95m、外径为2.33m的钢筋混凝土圆涵管，顶管管内底高程设计为-2.15m，顶进的钢筋混凝土保护管参照北京铁路局“京桥通-5002《铁路顶管通用图》”设计。顶管管节选择使用铁路专用双插口钢筋混凝土圆管，每节长度为3000mm,管壁厚度为190mm,顶进端部选择机头切土顶进。保护涵管的底部为淤泥质粉质黏土，承载力不高。综合考虑施工场地地下水丰富的特点，需针对基底开展注水泥-水玻璃浆加固施工作业[1]。在浆液胶结与填充作用下，使土层内聚力不断增强，以对地下水进行封堵处理。2污水管顶管施工技术概述将顶管施工技术应用在市政管道施工建设中，能够保证施工效率，且管道内部表面相对光滑，密封性能理想，具有较高的安全系数，不会影响到施工周边生态环境，仅需较小场地面积即可开展施工作业，所产生噪声不大，但要求作业深度较深。需要注意的是，在应用排水管顶管技术的过程中，同样存在一些问题，具体表现在施工的工期较长，工程项目造价偏高[2]。顶管施工技术是地下管道施工技术的全面创新。将其应用于施工建设时，无需开挖路面，只要在垂直于地面方向开挖顶管施工工作井，随后使用高压液压千斤顶将水泥与钢制管道顶人到地下即可。而在施工的过程中，需要充分利用主顶油缸与管道中继站推力，以保证顶管施工顶进设备可以经过工作井并抵达地质层。在此工程项目中，顶进设备的布置示意图如图1所示。顶管施工技术所需解决的主要问题是施工技术的适应性，将地质情况、施工情况与设计要求当作重要的参考依据，以保证顶管施工工艺的科学性，全面提升排水管顶管施工技术水平。图1顶进设备的布置示意图3市政道路排水工程污水管顶管施工技术研究京福公路污水管线工程采用相对先进的泥水平衡式顶管机进行施工。在基坑各项工程完成，并与设计要求相吻合以后，开展顶管施工作业[3]。3.1顶进测量平面的控制在顶管施工的过程中，一定要复测控制桩，即每顶进30m进行1次复测。借助联系三角形的方法，向井下传递坑上的坐标点，并通过尼康铅垂仪垂直投射点位[4]。除此之外，在选择坑下对顶进方向进行控制的基准点时，尽量选择钢架埋设，亦或是选择固定点。将测量仪器的复测校核点分别设置于测量仪器对面的坑沿口和坑壁之上，便于管道顶进轴线测量工作能够针对仪器位置的位移状况展开全方位地检查。需要注意的是，每进行30m顶进作业，要对控制桩进行复测，且每间隔6h，应当针对仪器的位置展开复测。其中，可以在坑内部合理地设置固定的测站，与所设计纵坡相互结合，对全站仪的俯仰角进行适当地调整，对机头的位置予以合理地选择，进而达到对管道轴线与标高光靶有效控制的目标。一旦测量的距离相对较长，且难以发挥一镜测量作用时，则要合理地增加中转测站的设置数量。同样，要将顶进轴线的灯箱型尖靶设置于顶管的机头中，并保证位于垂直面之上。在实施顶进施工建设时，一定要针对顶进的轴线展开不定第3期宋保梅:顶管施工技术在京福公路污水管线工程中应用分析47期地测量。一般情况下，在顶进200~300mm时，应开展1次测量工作，尽量保证各节管的记录次数为3次[5]。如果在实践中，顶进轴线和设计轴线之间存在较大的差异，则应在较短的时间内采取合理的改进策略。在对顶管姿态展开测量的过程中，要求将纵向的水平横尺安装于顶管机头的两侧位置，并充分利用三维坐标的控制点，准确地读取各尺的读数，进而对顶管转角和中心方位的偏差数值等进行准确地计算，对顶管机各施工参数予以适当地调整。3.2顶管的施工质量要求在开展顶管施工作业时，应严格遵循“顶进不偏移、管节不错口、管底坡度无倒落水”的基本原则。与此同时，顶管接口套环要与管缝和管端外周对准且密贴，保证管端垫板粘牢而不脱落。另外，管节不能裂开或渗水，内部不允许存在泥土以及建筑垃圾等杂物。在此基础上，还要注意以下几点：①钢筋砼管最大偏角应小于0.5°;②管线轴线偏差不超过50mm;③相邻管节错口不超过15mm,且无碎裂；④在纠偏顶管的过程中，应多次测量并适当调整，保证各项纠偏角度控制在10'~20'范围内，不允许超过1°。3.3洞口止水装置出洞止水和进洞止水是洞口止水的2种类型，二者在使用时间与使用条件方面存在一定的差异。进洞止水装置在顶管施工全过程中使用广泛，且止水橡胶环片会因受到管道摩擦而被拉扯坏。出洞止水装置会在机头出洞的情况下一次性完成使用，在指导井管接头完成以后即实现自身价值[6]。在实践过程中，机头很难始终对准预留洞口的中心进洞，即存在一定的偏差，如果止水装置的设计不合理，就很容易被顶坏，难以充分发挥止水效能。基于此，在该工程项目中，对原有方式进行了改善，使止水效果明显增强，为顶管机头进出洞顺利施工奠定了坚实的基础。在此工程项目中，在进洞口止水装置方面，针对其常用做法亦做出了适当地调整，即分别采用止水橡胶法兰与挡压钢法兰。其中，前者选择使用弹性较强的橡胶作为主要的制作材料，且未选择平板造型，而是选择在内环边增加半圆环条的厚度，旨在有效地强化止水橡胶相对于管体的抱箍力，尽量规避撕裂问题的发生，其实际的耐磨损性能增强。而后者也并未选择原有的钢法板，而是选择使用挡压钢法兰。这样一来，橡胶法兰片的压紧效果明显增强，而且对洞口注浆过程中所形成的胀压力进行了有效地阻挡[7]。改进后的进洞口止水装置安装示意图如图2所示。图2改进后的进洞口止水装置安装示意图在此工程项目中，在出洞口止水装置内增加了预埋钢槽，并将活动板撤销。未充水的止水水囊被固定于钢槽内部，而在实际使用时，高压充水囊则压紧管壁与槽底，以达到止水目的。改进后的出洞口止水装置安装示意图如图3所示。图3改进后的出洞口止水装置安装示意图3.4顶进施工1)顶进参数的控制泥土仓压力控制值初步设定为125kPa。在机头进人到正常土层以后，需要静置24h，以对顶管掘进机土层压力表数值进行观察。如果测定数值和设定值不吻合，应当将测定数值作为标准，适当地调整原计算总推力值。在控制管道顶进方向时，机头后砼管道选择刚性连接方式，以保证顶进时的直线度得以提高，推进速度一般控制在10mm/min左右[8]。48湖北理工学院学报2018年2)合理安装工作井地面设施①要事先准备25~50t汽车式起重机作为起吊设施；②准备220kW，30kW及75kW的发电机组。与此同时，应根据实际需求采取适当的调配措施，综合考虑各顶管掘进机功率后，配置输电电缆、配电箱辅助设备与照明用电[9];③供水设施的准备，选择使用拉水车就近取水，为制备泥浆系统提供必要的服务；④配备注浆设备，在工作井的一侧合理布置拌浆桶、盛浆桶、注浆泵；⑤准备顶管材料，主要包括管材、橡胶密封圈、木衬垫；⑥安装排泥系统，设置泥土分泥装置、基坑旁通管，以及临时泥浆箱等。3)完成顶管机头出洞段的施工作业合理准备接收井。在完成接收井施工作业以后，应测量并确定洞内方位，综合考虑标高，完成机头接收基座的合理安装，同时配备凿除洞口钻孔灌注桩的机械设备[1°_11]。复测机头姿态。在顶管贯通前开展测量工作的具体任务是确定复合机头所处的方位，了解机头的状态，对机头出洞时的姿态进行有效地评估，以保证顶管机在此环节的施工作业中始终遵循预定方案并开展实施，确保出洞的姿态理想，座落到接收井基座的准确位置[121。3.5顶管收尾1)拆除并转移管道内设备。在泥水泵完成土体输送以后，要冲洗管道内存在的积泥，保证积水全部排除。随后，拆除管道，运送到工作坑并吊到地面上。2)拆除注浆管，并处理注浆孔。完成注浆作业后，需要一次拆除注浆管，并使用堵头封堵注浆孔