市政工程顶管施工研究

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　　摘要：在市政建设施工项目中，管网等地下工程占了相当大的比重。对于人口建筑物以及地下管线密集的城市内部区域,顶管施工技术无疑具有巨大的优势，已经在市政施工中得到了广泛的应用。本文首先介绍了顶管技术优势，进而详细介绍了顶管施工技术的施工工艺以及施工管理措施，对于市政顶管施工作业，可以提供合理的参考。
　　关键词：市政工程；顶管施工；工艺
　　引言
　　随着城市建设的不断发展，市政施工技术水平不断提高，顶管施工技术在施工中的应用也越来越广泛。顶管施工技术的出现，解决了市政施工中建设项目中频繁开挖对城市正常的生活秩序的影响。顶管施工技术的工作原理为，通过在地面上开挖工作井与接收井，将管道从工作井预留口利用顶推机械穿越地下土层到达接收井预留口的施工作业。由于顶管法施工作业的信息化及自动化，因此在市政施工中具有快速高效安全的特点，具有广阔的发展及应用前景。
　　1顶管施工工艺概述
　　1.1工作坑施工工艺
　　顶管施工工作坑的开挖位置需要综合考虑多方面因素，如检查井设计位置，设备材料运输，排水以及渣土转运等因素确定。工作坑的开挖断面则根据施工现场实际环境以及管道尺寸，顶管机具大小，下管以及出土方式、支撑条件，土质及地下水位情况等各种因素合理确定，必须保证工作坑具有合适大小的工作面。对于土质较差的情况下，工作坑的施工一般采用搅拌桩作为围护结构同时起到止水帷幕的作用，工作坑采用挖空成井，进而进行垫层，集水井以及内衬墙等施工作业。
　　1.2顶管设备安装
　　顶管施工的主要顶进设备包括导轨、高压油泵、顶铁以及起重设备等。
　　（1）导轨。顶管施工作业均需要安装导轨，通过调节控制导轨中心位置以及高程，确保顶进管道的位置及高程符合设计要求。导轨需要安装在地基稳定的枕木上，其坡度设置应与管道设计坡度相符。导轨轨间距计算公式如下：
　　A=2(D-h+e)0.5*（h-e)0.5
　　式中：
　　A-两导轨内间距（m）
　　D-管道外径（m）
　　h-导轨高度（m）
　　e-管外底距基础面的距离。
　　 (2)千斤顶与高压油泵。安装千斤顶在时，需要将其固定在支架上,其位置应与管道中心垂线对称,以确保合力的作用中心点位于管道中心垂线上。高压油泵的选用应与千斤顶相配套，通过电动机动力带动油泵，将油泵与千斤顶的进油管在一起并联，以使其与千斤顶的出力以及行程相一致。
　　（3）顶铁及护铁。顶铁需要具备足够强的刚度，对于拼装式顶贴，接触面必须垂直，且轴线应与管道轴线平行。目前顶铁大多数选用选用矩形端面形式，顶铁结构形式为槽钢与工字钢焊接而成的型钢。管口与顶铁需要设置缓冲衬垫,对于顶推力过大或者管道顶进长度过大，接近管节材料的容许抗压强度,在管口位置必须增加环形或U形顶铁，以确保管道整体安全，形成对管口端面的保护，使其受力均匀。
　　（4）起重吊装设备。起重吊装设备的选用应结合实际施工负载情况确定，在起重吊装设备施工作业前，检查起重设备的制动性能，保证吊装荷载在其负载范围之内。只有检查合格后，起重吊装设备方可进行下管作业。
　　1.3顶管施工作业
　　顶管施工的工艺流程主要为首先进行作业前的测量放样，进而工作坑作业，带顶管设备安装完成后，开始顶管施工，顶进至接收井位置后，进行回填加注泥浆作业。
　　（1）顶推力计算。顶管的推力主要是顶管施工中管道受的阻力，其计算公式如下所示：
　　F=F1+F2F1=×D2/4×PF2=S×L×f
　　式中：F-顶管推力，F1-顶管泥水阻力(t)，D--顶管外径(m)，σ--顶管泥水最大压力(t/m2)，F2-管壁摩擦阻力，S―顶管外周长(m)，L―最长一段顶管长度(m)，f―综合摩擦力系数(T/ m2)。
　　（2）顶进施工。首节管道下吊至导轨后，测量期中心以及前后端管底高程是否符合设计要求，满足要求后顶进施工。由于首节管道有工具管的作用，必须保证顶进方向与高程的精确。对于土质较好的情况，管前挖土超过管端30-50cm，顶进施工初期应缓慢匀速进行，待接触部位彻底密合之后，按施工设计施工速度顶进。在顶进过程中，如果高压油泵压力突然增高，应及时停止检查。施工作业的挖出土必须及时清理，确保顶进推力限制在较小范围内。在顶进施工过程中，对顶进方向实时监测，出现倾斜以及移位情况的，及时进行测量与矫正。纠偏校正实施时应缓慢进行，对管节偏移逐步复位，一般采用采用顶进工具头自身纠偏的方法，如果经过测量，工具头的倾斜或者偏位趋势已得到控制且逐步稳定时，应该继续保持纠偏力度顶进。
　　2顶管施工作业管理措施
　　2.1质量管理措施
　　针对市政顶管施工作业，首先应建立完善的质量管理体系，明确质量管理职责。顶管施工作业开始前，整理施工区域的地质勘察资料，根据顶管施工作业范围内的地质水文情况，制定相应的施工质量控制措施，对于钢筋以及水泥等建筑原材料，加强检验检测，把好施工材料关。计算分析管节以及承压环顶进不同阶段的受力稳定性，并通过制定一系列措施是顶管施工均匀稳定进行，在施工过程中，加强对管节的的检测，避免管道出现裂缝及变形情况，施工过程中避免管道倾斜以及移位，如有倾斜及时纠正，确保顶管施工位置的准确。
　　2.2安全管理措施
　　加强施工现场安全教育，防止工程事故的发生。加强施工作业人员基本安全防护知识，提高技术水平，施工作业严格按照操作规程，制定应急排险措施。在工作井上部设置安全平台，井口应高于地面并设置安全护栏,防止杂物落入，如果工作井内进行立体交叉施工作业，必须设置设安全防护网以及安全挡板，施工作业过程中，实时检查地基稳定性，避免发生事故。机械设备的操作必须持证上岗，符合操作规程，施工用电做好指示标识，定期开展安全检查。
　　结语
　　顶管施工技术涉及到材料以及岩土工程等多门学科，施工作业影响因素较多。随着工程技术水平的不断发展，顶管施工技术以及施工机械设备也处于不断更新之中，科学合理的顶管施工作业，可以取得良好的社会经济效益。加强对顶管施工技术的研究以及施工管理，对于降低工程施工造价，加快施工进度，减少对城市建筑物及社会生活的影响，具有重要的意义。

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