陳俊

摘要：頂管法施工過程中難免出現(xiàn)地下空洞等現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)周邊地表沉降，為避免頂管法施工對周邊環(huán)境帶來的擾動(dòng)，針對環(huán)境工程中雨污水管道頂管施工技術(shù)展開研究是非常有必要的。采取兩次澆筑成型的方式制作工作井，以NPD1000型泥水平衡的頂管機(jī)進(jìn)行管道的頂進(jìn)，并在頂進(jìn)過程中及時(shí)對頂管糾偏，最后做好頂管洞門的動(dòng)態(tài)密封。實(shí)例研究結(jié)果表明，雨污水管道頂管頂進(jìn)過程中，周邊地表沉降最大值為20.42mm，達(dá)到施工要求值，頂管施工質(zhì)量良好。

關(guān)鍵詞：環(huán)境工程；雨污水管道；頂管施工；施工技術(shù)

0? ?引言

近些年來，我國城市化進(jìn)程不斷加快，各類基礎(chǔ)設(shè)施與交通設(shè)施的建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大。在城市基礎(chǔ)設(shè)施修建項(xiàng)目中，雨污水管道施工至關(guān)重要，尤其是對于一些人口密度較大、交通較為發(fā)達(dá)的城市而言，雨污水管道施工往往更加復(fù)雜，施工過程中極易受外界惡劣環(huán)境等因素的影響帶來諸多不便。

在傳統(tǒng)雨污水管道工程中常采用明挖埋管法，這種施工技術(shù)會(huì)威脅城市道路的路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，而采用頂管法進(jìn)行雨污水管道施工，無需開挖面層，可以避免給城市地面交通帶來不良影響。然而，在雨污水管道頂管施工過程中，難免會(huì)產(chǎn)生地表塌陷、地下空洞等問題，從而引起雨污水管道周圍管線與建筑物沉降等。

為避免頂管法施工對周邊環(huán)境帶來的擾動(dòng)，針對環(huán)境工程中雨污水管道頂管施工技術(shù)展開研究是非常有必要的。本文結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)的頂管施工技術(shù)，對環(huán)境工程中雨污水管道頂管施工技術(shù)展開設(shè)計(jì)，并結(jié)合實(shí)際工程驗(yàn)證設(shè)計(jì)的科學(xué)性。

1? ?工作井施工

在開展環(huán)境工程中的雨污水管道頂管施工時(shí)，首先需要進(jìn)行工作井施工[1]。工作井用于為后續(xù)的頂管頂進(jìn)提供工作面，主要包括始發(fā)井與接收井。

1.1? ?施工工藝選取

進(jìn)行始發(fā)井與接收井施工，均采用兩次澆筑成型的施工工藝，簡單來說就是先澆筑刃腳的混凝土，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%時(shí)，再澆筑上部井壁混凝土，且每一次混凝土澆筑均需要連續(xù)施工，為保證后續(xù)頂管的順利頂進(jìn)，禁止遺留施工縫。

1.2? ?測量

在工作井混凝土澆筑之前，需要針對設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑氖┕し桨高M(jìn)行基準(zhǔn)點(diǎn)的測量，并通過全站儀測量出工作井的施工控制軸線。采用石灰粉對施工控制線進(jìn)行標(biāo)記，確認(rèn)無誤后即可正式開工。

1.3? ?導(dǎo)向架安裝

為保證鋼板樁與混凝土的澆筑精度滿足施工要求，需要進(jìn)行導(dǎo)向架的安裝，導(dǎo)向架構(gòu)造如圖1所示。導(dǎo)向架的架身采用單層面構(gòu)型，材質(zhì)為H型鋼，通過滿焊法焊接在一起。在導(dǎo)向架安裝過程中，需要進(jìn)行不斷的測量，保證導(dǎo)梁位置一直位于施工軸線上。

1.4? ?鋼板樁施工

在導(dǎo)向架安裝完成后，向圖1所示位置插入鋼板樁[2]。通常鋼板樁的樁長在10m左右，將鋼板樁吊放在鎖扣位置后，通過捶打的方式將其固定在兩根導(dǎo)向架中。

1.5? ?混凝土澆筑

鋼板架固定后，即可進(jìn)行混凝土漿液的澆筑。以普通硅酸鹽水泥、骨料等為原材料，進(jìn)行水泥漿液的制備，制備完成后即可進(jìn)行鉆孔注漿。先通過鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔，再將注漿管插入鉆孔底部，自上而下進(jìn)行漿液的注入。

注漿過程中必須確保漿液是連續(xù)且不中斷的，如果因注漿設(shè)備等因素造成漿液停止，則需要及時(shí)檢修，檢修成功后再重新注漿。

注漿的同時(shí)將混凝土漿液振搗均勻，避免漿液冷凝成型后，因混凝土空洞等缺陷影響工作井內(nèi)壁質(zhì)量，進(jìn)而影響頂管的順利頂進(jìn)。在混凝土內(nèi)壁穩(wěn)定后，做好養(yǎng)護(hù)工作，檢查無誤后即可進(jìn)行頂管的頂進(jìn)施工。

2? ?管道頂進(jìn)

2.1? ?施作止水墻

雨污水管道頂管頂進(jìn)施工從工作井進(jìn)行始發(fā)，在工作井施工結(jié)束后，需要先在管道頂進(jìn)方向的工作井內(nèi)，澆筑一道前止水墻[3]。由于頂管機(jī)出洞洞口外側(cè)的土質(zhì)性質(zhì)較差，主要為軟土與黏土，如果直接進(jìn)行封門拔除頂管機(jī)，可能會(huì)引發(fā)工作井的塌方事故，所以為保障頂管順利出洞，需在洞門施作止水墻。

2.2? ?管道運(yùn)輸

在止水墻的構(gòu)造穩(wěn)定后，即可將預(yù)制鋼筋混凝土管道運(yùn)輸至雨污水管道施工現(xiàn)場。運(yùn)輸過程中做好管道的保護(hù)工作，避免管道發(fā)生損壞。

2.3? ?頂管機(jī)選型

然后進(jìn)行頂管機(jī)的選型[4]。頂管機(jī)是本次雨污水管道施工中的關(guān)鍵施工設(shè)備，綜合考慮雨污水管道工程實(shí)際情況與各頂管機(jī)的特點(diǎn)，本文選擇NPD1000型泥水平衡的頂管機(jī)作為本次雨污水管道的頂進(jìn)設(shè)備，該頂管機(jī)的相關(guān)參數(shù)如表1所示。本文采用的NPD1000型泥水平衡的頂管機(jī)工作性能優(yōu)越，可以在頂進(jìn)過程中實(shí)現(xiàn)土壓平衡，從而保障頂管施工質(zhì)量。

2.4? ?管道吊裝就位

在此基礎(chǔ)上，根據(jù)雨污水管道施工設(shè)計(jì)圖紙的要求，將頂管機(jī)設(shè)備布置在工作井內(nèi)，然后將雨污水管道吊裝就位，控制頂管機(jī)進(jìn)行頂進(jìn)作業(yè)。

2.5? ?頂進(jìn)與糾偏

頂進(jìn)施工過程中需要緩慢進(jìn)行，一旦出現(xiàn)油路壓力增高等問題，就需要停止頂進(jìn)，及時(shí)調(diào)整頂管機(jī)設(shè)備進(jìn)行重新頂進(jìn)。

在雨污水管道頂管頂進(jìn)過程中，做好頂進(jìn)軸線的糾偏控制至關(guān)重要，如果管位偏差超出雨污水管道施工要求，需要將管位糾偏校正，促使管位復(fù)位。每次糾偏的幅度需要在5mm以下，不能猛糾硬調(diào)，以免破壞管道結(jié)構(gòu)。

2.6? ?間隙填充

在雨污水管道頂管的頂進(jìn)結(jié)束后，按設(shè)計(jì)規(guī)范對管內(nèi)間隙進(jìn)行填充，并對填充效果進(jìn)行檢查，確保合格后進(jìn)入下一道工序。

3? ?頂管洞門密封

一般來說，在雨污水管道頂管施工過程中，需要做好洞門的密封作業(yè)，以避免工作井內(nèi)泥漿泄露或者地層沉降超限，影響頂管施工質(zhì)量[5]。

3.1? ?密封方案選擇

為實(shí)現(xiàn)洞門的動(dòng)態(tài)密封，本文采用簾幕橡膠結(jié)合鋼絲刷法。該方案是對常規(guī)簾幕橡膠結(jié)合折頁板法的一種優(yōu)化，即先通過厚鋼板制成的折頁板與簾幕橡膠板組成頂管始發(fā)防水裝置，然后在洞門預(yù)埋鋼板內(nèi)增加鋼絲刷，從而加強(qiáng)頂管洞門的密封效果。頂管洞門密封如圖2所示。

3.2? ?密封施工要點(diǎn)

首先在預(yù)埋的鋼環(huán)外懸掛簾幕橡膠板，以起到防水土流失的重要作用，再于簾幕橡膠板外側(cè)安裝折頁板，避免橡膠板外翻。在雨污水管道頂管的頂進(jìn)過程中，橡膠板與折頁板可以在頂管外側(cè)形成密封墻體，以避免水土流失[6]。

與此同時(shí)，本文在常規(guī)密封結(jié)構(gòu)上添加了鋼絲刷，這不僅可加強(qiáng)洞門的動(dòng)態(tài)密封效果，而且可避免頂管頂進(jìn)過程中，因管節(jié)吸水過大而影響觸變泥漿套的保護(hù)。

綜上所述，在本設(shè)計(jì)的雨污水管道頂管施工中，首先進(jìn)行了沉井施工，待沉井施工完成后，選擇頂管機(jī)按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行管道頂進(jìn)施工，并且在管道頂進(jìn)過程中，通過洞門密封來保障頂管頂進(jìn)的動(dòng)態(tài)平衡，進(jìn)而確保頂管施工的完整性與安全性。

4? ?實(shí)例分析

4.1? ?工程概況

本工程為某市區(qū)西片雨污水管網(wǎng)工程第三標(biāo)段，全長約2565m，全線共設(shè)有20座沉井，包括10座始發(fā)井與10座接收井，均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，實(shí)例工程的頂進(jìn)區(qū)間如表2所示。

表2中數(shù)據(jù)顯示，實(shí)例工程中這3個(gè)頂進(jìn)段均為長距離的頂管，且各頂進(jìn)段之間的地層變化非常明顯，所以選擇了本文設(shè)計(jì)的頂管施工技術(shù)進(jìn)行雨污水管道施工，具體的施工設(shè)備與施工流程如文中所述。

4.2? ?制定沉降監(jiān)測方案

在雨污水管道頂管施工中，要想驗(yàn)證施工質(zhì)量，需要進(jìn)行施工監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，來判斷本文研究的頂管施工技術(shù)是否可行可靠。

在實(shí)例雨污水管道的施工監(jiān)測中，管道中的最深工作井深達(dá)24m，給監(jiān)測帶來一定難度，為了獲得準(zhǔn)確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，需要制定合理高效的監(jiān)測方案。

首先根據(jù)雨污水管道頂管施工的實(shí)際特點(diǎn)，以周邊地表沉降值為監(jiān)測項(xiàng)目，選擇精密水準(zhǔn)儀與錮鋼尺作為監(jiān)測設(shè)備，進(jìn)行實(shí)時(shí)的施工監(jiān)測。對地表沉降監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)時(shí)，從始發(fā)井開始每隔10m布設(shè)一個(gè)監(jiān)測斷面，且各個(gè)監(jiān)測斷面均位于頂管中心處的正對地表監(jiān)測點(diǎn)，每一個(gè)監(jiān)測斷面上共A、B、C、D這4個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。

4.3? ?沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

在雨污水管道的整個(gè)頂進(jìn)過程中，統(tǒng)計(jì)并整理地表沉降數(shù)據(jù)如表3所。從表3數(shù)據(jù)可以看出，隨著雨污水管道頂管頂進(jìn)距離的不斷增大，周邊地表沉降數(shù)據(jù)呈增長狀態(tài)，但沉降速率逐漸降低。

分析認(rèn)為，頂管剛開始頂進(jìn)時(shí)，為工作面前方土體帶來嚴(yán)重?cái)_動(dòng)，從而引起地表大幅沉降。當(dāng)頂管頂進(jìn)80m時(shí)，頂進(jìn)距離達(dá)到一個(gè)較高值，工作面后方土體的沉降量在時(shí)間、力等因素的作用下，基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

同時(shí)從表3數(shù)據(jù)可以看出，本次雨污水管道頂管施工中，周邊地表沉降最大值發(fā)生在監(jiān)測點(diǎn)，為20.42mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于頂管法施工警告值44mm。由此可以說明，本次雨污水管道頂管施工質(zhì)量良好，進(jìn)一步說明本文設(shè)計(jì)的頂管施工技術(shù)是有效且正確的。

5? ?結(jié)束語

本文結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)的頂管施工技術(shù)，對環(huán)境工程中雨污水管道頂管施工技術(shù)展開深入研究。首先要進(jìn)行始發(fā)井與接收井這兩個(gè)工作井的施工，以為后續(xù)頂管的頂進(jìn)打下基礎(chǔ)。在確定頂管機(jī)選型的前提下，進(jìn)行頂管頂進(jìn)，并在頂進(jìn)過程中及時(shí)糾偏，以避免影響頂進(jìn)效果。在頂管頂進(jìn)完成后將頂管洞門密封。

本文依托實(shí)際項(xiàng)目，對涉及頂管施工技術(shù)的有效性與合理性進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)踐證明，科學(xué)采用頂管施工技術(shù)不僅可以提升雨污水管道的施工效率，而且可以保障施工安全，對類似的頂管工程具有參考意義。

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