鄭 宇

(哈爾濱市江堤管理處，哈爾濱 150086)

哈爾濱市開發(fā)區(qū)松花路供水管線的施工方法

鄭 宇

(哈爾濱市江堤管理處，哈爾濱 150086)

在確定頂管施工方法后，設(shè)計(jì)頂管的造型，配置了設(shè)備及適合的施工方法，滿足了穩(wěn)定和精度要求。

供水管線;機(jī)械頂管;設(shè)備;檢查方法;強(qiáng)度;穩(wěn)定

哈爾濱市開發(fā)區(qū)松花路供水管線工程是哈爾濱市開發(fā)區(qū)工程計(jì)劃之一，對保證開發(fā)區(qū)正常供水，促進(jìn)各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，有著重要意義。共計(jì)總長2 331.21 m，管材為球墨鑄鐵管，DN1000 L=1 726.42 m，支線 8條、DN500 L=48 m、DN300 L=186.79 m、DN200 L=370 m。工程位于平房區(qū)起步區(qū)，起點(diǎn)樁號(hào)為K5+926.42;終點(diǎn)為樁號(hào)K+200。由于開槽施工遇到建筑物(廠房)無法開槽施工，經(jīng)設(shè)計(jì)單位審批，決定變成頂管施工，管材為DN1600鋼板管內(nèi)穿DN1000鋼板管，采用人工掘土機(jī)械頂進(jìn)的方法。

1 頂管施工方法的確定

在黏性土或砂性土層，且無地下水影響時(shí)，宜采用手掘式或機(jī)械挖掘式頂管法;當(dāng)土質(zhì)為砂礫土?xí)r，可采用具有支撐的工具管或注漿加固土層的措施;在軟土層且無障礙物的條件下，該段、管頂以上土層較厚時(shí)，宜采用擠壓式或網(wǎng)格式頂管法;在黏性土層中必須控制地面隆陷時(shí)，宜采用土壓平衡頂管法;在粉砂土層中且需要控制地面隆陷時(shí)，宜采用加泥式土壓平衡或泥水平衡頂管法;在頂進(jìn)長度較短、管徑小的金屬時(shí)，宜采用一次頂進(jìn)的擠密土層頂管法。

2 頂管坑的造型及設(shè)備

2.1 頂管坑的造型

1)管坑開挖前首先安照設(shè)計(jì)圖紙及項(xiàng)目經(jīng)理部研究設(shè)置頂管坑的位置，采用測量儀器放線并設(shè)置測量控制點(diǎn)，采用垂球法控制平面與高程位置。

2)管坑大小及深度。工作坑兩個(gè)，其中頂管坑長8 m，寬4 m，深5 m;接收坑長7 m，寬4 m，深5 m。

開挖采用人工開挖機(jī)械吊裝，人工將坑挖至2 m左右后，安裝平臺(tái)及架子安裝設(shè)備后，人工挖土機(jī)械吊土直至要求深度，溝槽必須平整，垂直無凸凹現(xiàn)象。

2.2 設(shè)備

1)千斤頂：千斤頂是掘進(jìn)頂管的主要設(shè)備。

2)高壓油泵：有電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵工作，選用額定核動(dòng)力為31.5 MPa液壓油泵，經(jīng)分配器，控制閥進(jìn)入千斤頂，各千斤頂?shù)倪M(jìn)油管并聯(lián)一起，保證各千斤頂活塞的出力和行程一致。

3)頂鐵：頂鐵是傳遞和分散頂力的設(shè)備。要求它能承受頂進(jìn)壓力而不變形并且便于搬動(dòng)。根據(jù)頂鐵位置的不同，可分為橫頂鐵、順頂鐵和U性頂鐵3種。

4)工作坑上設(shè)活動(dòng)式平臺(tái)，平臺(tái)用30#工字鋼梁，上鋪15×15 cm方木。工作坑井口處安裝一滑動(dòng)平臺(tái)，作為下管及出土使用。在工作平臺(tái)上設(shè)起重架，上裝電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，其起重量應(yīng)大于管子重量。

2.3 工作井的結(jié)構(gòu)

工作坑的支撐宜形成封閉式框架，矩形工作坑的四角應(yīng)加斜撐。

3 套管人工頂進(jìn)發(fā)

采用人工掘土機(jī)械頂進(jìn)法不影響鐵路的正常交通;不影響地面建筑物(長房)正常使用;穿越管道發(fā)生故障時(shí)可進(jìn)行檢修，一般事故不致造成路基下沉;設(shè)置套管，穿越管道安全可靠;頂進(jìn)平面與高程位置較易控制。此法操作如下：

1)開挖工作坑，處理基礎(chǔ)、支設(shè)后背、導(dǎo)軌與頂進(jìn)設(shè)備。

2)將一節(jié)套管置于導(dǎo)軌上，用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀校正其平面與高程的位置，使其滿足設(shè)計(jì)要求。

3)派2人至管內(nèi)，1人在工作面上挖土，1人用小車將松土運(yùn)出管外至工作坑，在用電葫蘆將土運(yùn)至地面上。

4)啟動(dòng)千斤頂，將套管頂進(jìn)，采用2臺(tái)液壓千斤頂作為主項(xiàng)。頂進(jìn)開始時(shí)，就緩慢進(jìn)行，待各接觸部位密合后，在按正常速度頂進(jìn)。

頂進(jìn)若發(fā)現(xiàn)有油路壓力突然增高，應(yīng)停止頂進(jìn)，檢查原因經(jīng)過處理后方可繼續(xù)頂進(jìn)，油路壓力不得過大，速度不得過快。挖出的土方要及時(shí)外運(yùn)，及時(shí)頂進(jìn)，使頂力限制在較小范圍內(nèi)。第一節(jié)套管頂入工作面后，使其預(yù)留0.3 m左右的管子在導(dǎo)軌上，供作第二節(jié)套管頂進(jìn)前穩(wěn)管用，第二節(jié)套管在導(dǎo)軌上就位后，即可續(xù)頂。

5)頂進(jìn)中應(yīng)用水準(zhǔn)儀監(jiān)測管道是否偏離中心位置，否則，應(yīng)進(jìn)行糾偏后在行頂進(jìn)。為防止頂進(jìn)管管節(jié)錯(cuò)位，需在兩管節(jié)之間的接口處加設(shè)內(nèi)撐環(huán)，待管子全部頂進(jìn)土中后拆除內(nèi)撐環(huán)，換上內(nèi)套管，并打塞填料予以接口。

4 頂管允許偏差及檢查方法

頂管允許偏差及檢查方法具體見表1。

表1 頂管允許偏差及檢驗(yàn)方法

5 頂力計(jì)算與后背設(shè)計(jì)

本工程是將壁板加厚作為千斤頂?shù)暮蟊硥?。后背作為千斤頂?shù)闹谓Y(jié)構(gòu)，要有足夠的強(qiáng)度和風(fēng)度，且壓縮變形要均勻。所以，應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算。

5.1 推力的理論計(jì)算

式中：F為總推力;F1為迎面阻力;F2為頂進(jìn)阻力。

式中：D為管外徑，P為控制土壓力。

式中：Ko為靜止土壓力系數(shù)，一般取0.55;Ho為地面至掘進(jìn)機(jī)中心的厚度，取最大值4 m;γ為土的濕重量，取1.9 t/m3。

式中：f為管外表面平均綜合摩阻力;D為管外徑;L為頂距。

5.2 后背的計(jì)算

后背在頂力作用下，產(chǎn)生壓縮。壓縮方向與頂力作用一致。當(dāng)停止頂進(jìn)，頂力消失，壓縮變形隨之消失。這種彈性變形即象是正常的，頂管中，后背不應(yīng)當(dāng)破壞，產(chǎn)生不允許的變形。

后背部允許出現(xiàn)上下或左右的不均勻壓縮。否則，千斤頂在余面后背上，造成頂進(jìn)偏差。為了保證頂進(jìn)質(zhì)量和施工案例，施工時(shí)應(yīng)后背的強(qiáng)度和剛度計(jì)算。

后靠背受力計(jì)算公式中：R為總推力之反力(一般大于推力的1.2～1.6);a為系數(shù)(取1.5～2.5)此處取2;B為后座墻的寬度，m，此處取4 m;γ為土的容重，kN/m3;H為后座墻的高度，m，此處取6.15 m;Kp為被動(dòng)土壓系數(shù);C為土的內(nèi)聚力，kPa，一般情況下取10，kPa;h為地面到后座墻頂部土體的高度，m，此處取4.5 m。

當(dāng)給排水管道通過鐵路、河流及重要建筑物等障礙物時(shí)，不能采用一般開挖溝槽的施工方法，而應(yīng)視具體條件與要求，采用不開槽的頂管套管(內(nèi)穿管)施工、架空管橋施工、倒虹管施工等一些特殊的施工方法，以便高效優(yōu)質(zhì)地完成管道工程任務(wù)。

［1］GB50268-2008給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［2］鄭達(dá)謙.給水排水工程施工［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998.

TU991.36

B

1007-7596(2011)04-0139-02

2011-02-10

鄭宇(1963-)，女，黑龍江哈爾濱人，助理工程師。