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市政给排水管道工程的顶管施工工艺研究

韩尚虎
  
安家(建筑与工程)
2022年5期
中铁工程设计咨询集团有限公司太原设计院 山西省 太原市 030000

摘要:我国市政基础设施建设随着城市化进程的不断推进得到进一步发展。给排水管道等市政基础设施直接关系着国民的日常生产生活,相关工作者多年来也在不断加大关于给排水管道安装施工作业的研究,其中顶管施工工艺就是非常重要的一项施工技术。为了进一步提升给排水系统运行的可靠性,提升顶管施工技术水平,本文在明确顶管施工工艺优势和特点的基础上,就顶管施工技术在市政给排水管道安装中的具体应用进行了探讨。通过本文研究,有助于推动顶管施工技术的进一步落实,有助于提升给排水管道安装效果。

关键词:市政给排水;顶管施工;施工工艺;非开挖

1非开挖技术的优势、工艺和特点

1.1非开挖技术优势

早在上世纪末美国就已经着手于研究非开挖顶管施工技术,同时该技术逐渐在建筑工程、城市公共设施建设等方面得到逐渐应用和推广。通过合理使用顶管施工技术可以实现美国建筑行业的进一步发展。相关研究者为了更加合理地应用顶管施工技术投入了大量的精力,美国很多高校也开设了针对顶管技术专门的课程。通过开设相关课程不但可以培养专业的技术人才,还有助于进一步研究和创新非开挖顶管施工技术。

我国应用顶管施工技术的时间虽然相对较晚,但是很多实际工程建设中也得到了较为广泛的应用。在工程建设中应用非开挖顶管施工技术以及现代信息技术可以有效避免重叠和冲撞地下燃气管线、电力管线等。顶管施工技术不会对上部构筑物产生过多的影响,施工中噪声污染、扬尘污染等较小,不会严重影响周边居民日常生活,同时也避免了施工造成的交通不通畅。

1.2非开挖技术的工艺

目前,非开挖顶管施工技术在我国应用时间较短,但其应用广泛,不仅经济效益显著,而且对周边环境及居民的影响很小。该技术的工艺可简化为四个环节:(1)在管道的一段将工作井挖掘并固定;(2)在其中安装顶进设备;(3)在管道顶进的过程中,共同推进顶进与挖土工作;(4)使管道逐节顶入到土层之中,直到完成设计的总体长度为止。

1.3非开挖技术的特点

1.3.1安全、高效、造价低

我国近些年放缓了经济发展的速度,推动建筑行业朝着新常态方向发展,逐步推进城市改造项目。提出和实行老城区改造就是使用一定的技术方法完善原有公共基础设施建设,这项工作往往面临着较为繁杂的内容,常规手段可能会严重影响城市交通、电力、通讯等内容,增加施工难度和施工成本。非开挖顶管施工技术避免了开挖工作,在实际应用中安全性高、效率高,无需拆除重建,可以节约成本。

1.3.2对周围环境的影响较小

城市建设中很多工程处于人群密集、商业繁华的地带,这些位置有着较为密集的建筑群,地下铺设着各种类型的管道和线路,常规的施工方法难以满足实际需要,难度也会大大增加。顶管施工技术可以提前规划路线,根据地下管线情况合理布置和选择给排水管道的深度、路径,尽可能地避免影响既有管线,减少各种管线之间的干扰,同时避免破坏原有的设施,基本不会影响周围的环境。

1.3.3不受恶劣气候等因素影响

天气状况是影响工程施工的主要因素之一,很多工程一旦遇到雷雨天气就难以正常地推进,导致工期延误甚至发生质量安全问题,增加施工成本。而顶管施工技术处于地下环境,有着较为封闭的施工环境,受到天气因素的影响较小,基本可以忽略气候因素的影响。

2顶管施工技术的应用

2.1施工前准备

准备工作是否充分从很大程度上影响了顶管施工技术的应用情况。在市政给排水管道施工中,工作人员应当提前准备好各项设备、材料、人员等,做好各个方面工作的合理布置和协调,为后续顺利地推进工程建设提供支持。在施工准备阶段,施工单位要细致地勘查给排水工程的施工现场,明确工程项目的特点,对当地的水文地质条件、地下管线等情况有详细明确的掌握,并且以勘查结果为基础合理地设计给排水管道安装方案。在完成设计后,需要经过审核,核对是否能够满足施工现场实际情况。在设计方案和施工方案确定后,工作人员要注意将施工现场周围的垃圾、障碍物等清除干净,检查人员的专业技术能力,检查材料质量情况,明确各项设备是否可以正常运转。在确定各项准备工作无误后,还要切实检查安全工作是否到位,合理应用防护系统,保证可靠、安全地开展顶管施工技术。

2.2顶管井设计

顶管井包括两项内容,分别为接收井和工作井。在设计期间,顶管井有着很多中结构类型,通常采用的是混凝土浇筑的顶管井。单孔井和单排孔井是当前常用的两种形式,其中单孔井有圆形、方形等多种形状,而单排孔径形状大多是矩形。在顶管施工中,需要在境内设置支撑体系,保证顶进过程受力均匀。在顶管井建设过程中需要坚持双向顶进建设原则,间隔布设接收井,同时做好检查井的合理布置。

2.3触变泥浆减阻

顶管顶进过程中会严重摩擦周边土体,土体不但会阻碍顶进过程,还会导致地面发生沉降问题,如果此时在顶进机头尾部注入触变泥浆那么可以有效减少土体阻力。泥浆形成的泥浆套还可以稳定开挖面,对施工避给予一定的保护。在顶进施工完成后,采用水泥砂浆进行处理,避免地面发生严重的沉降问题。泥浆的耗量需要根据施工环境确定,通常难以完全契合理论需求之,所以需要提前多准备一些泥浆,做好补浆量的合理调整。在穿越铁路、建筑、公路等设施中应用顶进法施工技术需要重点注意利用注浆技术加固土体,避免地面沉降引发建筑、交通线路等发生沉陷、变形甚至坍塌等问题。

2.4顶管校正

受到机械、人员、地下环境等诸多因素的影响,顶管顶进过程出现方向偏离的情况较为常见,只有通过多次校正处理才能保证顶进工作的准确性。施工人员要精准地进行测量定位,顶进过程中通过监测设备实时查看顶进路线情况,及时采取调整措施,按照不超过0.05m的标准控制顶进误差。

2.5顶管技术应用

在顶进施工前工作人员要牢固地安装并且调试相关设备设施,做好一系列的安全维护措施。工作人员要重点关注顶管进出洞口位置的稳定性和防水性。通常要加固处理洞口土体,减少发生塌方的问题。通过止水处理洞口可以避免土体和泥浆流失。在顶进过程中工作人员要对地下水位情况加强关注,避免管道内灌入地下水,影响施工效果。通常需要在地下水位处于管道下至少50cm的距离方可施工。在顶进中还要及时将障碍物清理干净。工作人员要重点对地下管网分布情况进行勘查,做好顶管施工技术方案的合理编制,避免在顶进过程中威胁电力、通信等管道。

2.6设置通风系统

氧气不足是威胁顶管施工工作人员生命安全的重要因素,加上地下可能存在一些有毒有害气体,只有保证施工环境空气流通才能确保工作人员的安全。为此,可以选用鼓风式、通风式或者组合式的通风方法,及时将地下有害气体排出,保证操作空间的氧气充足。

2.7管道防水

顶管能否顺利地出洞从很大程度上取决于管道防水性能,为此,在顶管施工中要合理设计管道防水系统,有效防护并且引导地下水。当前钢板压紧方式是常用的给排水管道顶管施工防水方法,该方法不但能够保证管道内安全,还不会对地下水的流通产生严重的影响,实现了工程建设和生态环境和谐发展的目的。

结束语

在给排水管道顶管施工技术应用中,工作人员通过做好充足的准备工作、合理设计、合理配置降阻泥浆、顶进校正、通风、防水等措施可以有效提升顶管施工效果,有助于提高给排水管道施工质量。

参考文献

[1]方阳.谈顶管技术在市政给排水管道施工中的应用[J].中国设备工程,2021(04):210-211.

[2]丁丽丽.顶管技术在市政给排水管道施工中的应用研究[J].四川水泥,2021(08):171-173.

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