综述市政给排水工程中的顶管施工技术
摘要：加强市政给排水工程建设,是保证城市各种基础设施的正常运行,以及提高居民生产生活水平的前提和保障。顶管技术在给排水施工中的应用,能够为供水系统、排水系统和循环水系统提供技术支撑,保证市政给排水工程顺利完成
关键词：市政给排水 顶管施工
前言：顶管施工技术具备不开挖路面、交通不断行、管道埋深范围大、对周边环境影响小等独特优点，在一定程度上解决了管道埋设施工中对道路交通的堵塞和城市建筑物的破坏等难题，在稳定土层和环境保护方面凸显优势。对交通繁忙、人口密集、地面建筑物众多、地下管线复杂的城市创造一个洁净、舒适的环境是非常重要的，市政工程建设中有着非常广泛的应用前景。
1、市政给排水管线工程施工要点
施工方案对不同的管线、管质、管型和不同的路段其侧重点有所不同。针对不同路段,不同的地质和环境情况,应该制订不同的施工方案。市政给排水管线施工存在以下几种情形：
(1)开挖施工。市政管道穿越市政各种建筑物,为避免不必要的麻烦,大多沿路铺设。在非主干道或路边不大影响交通的情况下可采用明挖施工。
(2)顶管施工。市政管道在跨路施工开挖存在影响交通等各方面困难时,顶管施工是一种可行的方案选择。顶管施工从考虑人员在管道内施工作业考虑,管径一般在0.8m以上,有钢管和水泥管两种管型,市政排污管多用水泥管,自来水和煤气管道多用钢管。
2、顶管施工的优点及其基本施工原理
2.1项管施工的优点
众所周知：顶管施工广泛的应用于应用于雨水和污水管道的非开挖敷设，顶管法是使用得最早的一种非开挖施工方法.它起源于美国。顶管施工方法在市政管道中的应用最为广泛。顶管法施工的优点，除了控制精度高之外，采用顶管法施工还具有以下几个优点：
(1)可以在很深的地下铺设管道。
(2)对交通的干扰小，无需隔断交通。
(3)可以穿越障碍物。
(4)施工噪音和振动都很小。
(5)对施工区域周围的影响很小。
(6)能够安全地穿越公路、铁路。
(7)在城区内施工如果地下水不十分丰富，以及管道埋深较浅的情况下经济性更好。
2.2顶管施工的基本原理：
顶管施工就是借助于主顶油缸以及中继间的顶进力,把工具管或顶管掘进机从工作坑内穿过土层一直顶进到接收坑内吊起。与此同时,把紧随在工具管或掘进机后的管道埋设在两个工作坑之间。在顶管施工中主要有三种工作面平衡理论：气压、土压和泥水平衡理论。本文主要介绍泥水平衡顶管工法。泥水平衡顶管的工作原理：通常把用水力切削泥土,采用机械切削泥土而采用水力输送弃土,同时有的利用泥水压力来平衡地下水压力和土压力的这一类顶管形式都称为泥水平衡顶管施工。在泥水平衡顶管施工中,要使挖掘面上保持稳定,就必须在泥水仓中充满一定压力的泥水,泥水在挖掘面上可以形成一层不透水的泥膜,以阻止泥水向挖掘面里渗透。同时,该泥水本身又有一定的压力,因此它就可以用来平衡地下水压力和土压力,这就是泥水平衡顶管最基本的原理。
3、顶管技术的施工工艺
(1)、顶管工作井设计及设备安装
①确定工作井尺寸
工作井应有足够的空间和工作面，保证下管、安装顶进设备和操作间距，井底长、宽尺寸可按如下公式计算：
井底长度：L=L1+L2+L3+L4+L5。
式中：L—工作井底长， m;
L1—管子顶进管尾端留置长度，混凝土管一般留0•3m;
L2—每节管长度，m;
L3—出土工作间隙，一般为1•0 m~1•5 m;
L4——千斤顶长度， m;
L5—靠背厚度， m。
坑底宽度：W=D+ (2•4~3•2)，
式中： W—工作坑底宽度, m，
D—顶进管子外径, m。
②工作井设备安装
工作井设备安装包括：导轨的安装、后座垫铁的安装、油缸支架及油缸的安装、穿墙止水设备的安装、激光导航系统安装和泥浆循环系统安装。地面设备安装工作井地面设备安装包括：监测设备安装、主控制室及主顶装置安装、泥浆棚搭设及泥浆系统设备安装。安装千斤顶时，应保证千斤顶的顶力位置和顶进抗力位置在同一轴线上，并确保四个千斤顶用力均衡，避免产生顶进力偶。同时工作井的起重采用龙门吊。
(2)、顶管设计
顶力是顶管工作中的重要因素，在实施顶管作业之前，必须要对选择的顶管顶力做一个预算。后背主顶千斤的顶力要克服各种阻力方能前进，预先需要计算的顶力主要包括工具管迎面阻力和管道摩阻力两部分组成。
①顶管选择
顶进管一般选用钢筋砼管，如没有腐蚀要求可选用钢管。顶进管的直径选择是首先根据工程需要、工程性质确定内径，根据顶进管所受荷载确定砼管的壁厚及配筋，进而确定外径。顶进管的长度对顶管过程的经济性和可控性有很大的影响。在直线推顶的情况下使用长管可以减少装管的次数，达到良好的效果，但随着管长度的增长，容易偏离原定顶进的路线，比使用短管恢复正确路线更加困难。同时建造顶压坑时顶压坑的长度也要增大，挖坑、支护、回填、修复的费用将相应地增加。反之，短管比较容易向周围土层中挤入，致使整个管列呈蛇形弯曲，这便降低了管路顶进的可控性，因此很短的管利用直线上推顶也较困难。一般情况下，管长度须相对于管径来衡量，当L/D外≤1.10时，为短管;当L/D外=1.15时，为标准管;当L/D外≥2.10时为长管。
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