顶管施工在水利管道工程中的应用研究

发表时间:2019/5/7   来源:《建筑学研究前沿》2019年1期   作者:兰强
[导读] 随着人们生活水平的提高,用水需求的不断增多,促进了我国水利工程的不断发展。

天津市管道工程集团有限公司  300041
        摘要:随着人们生活水平的提高,用水需求的不断增多,促进了我国水利工程的不断发展。水利建设工程作为城市的基础设施,在城市建设中发挥着重要的作用,其施工技术水平的提高有利于实现城市的现代化建设。顶管施工技术是一种新型的技术,被广泛应用在水利建设工程中,拥有良好的发展空间,不需大面积开挖,在不影响地下、地上设施的情况下能够有效完成管道的铺设,在管道施工中有着较高的应用价值。本文就顶管施工在水利管道工程中的应用展开探讨。
        关键词:顶管;水利;管道施工
       
       
引言
        在水利工程施工过程中,经常会遇到穿越河流、道路或其他不能采用明挖形式铺设输水管线的工程,这种情况下一般会采用顶管施工的技术。既可以不破坏地表的建筑设施,也能够满足输水安全的要求。
        1顶管施工技术概述
        顶管技术之所以得到广泛应用,因为它在施工的过程中,将施工面转入地下,完全不影响地面活动,同时也减少了对交通秩序的干扰,不需要开凿路面,减少了破路的费用。在施工运作的过程中产生的噪声小,不影响环境,不需要像深埋管处理程序一样,先要进行地基处理,可以在承载力较小的土层中进行操作。同时还适于非岩性土层,但是岩石层、含水层施工难度大。在水利建设工程中所采用的顶管施工方法主要是在指,在大坝的侧面先建设一定的顶管施工工作坑,然后确定管道顶进的高程,利用千斤顶把管道逐渐顶进坝体中,完成输水涵管的加固维修的工作。
        2顶管施工在水利管道工程中的应用
        工程概述:某供水工程位于长治市,取水水源地位于漳河潞城市辛安泉村,供水项目主要为生活、工业和农业灌溉用水。其中穿越公路顶管2.2m内径钢筋混凝土管共计4处,一处为84m,另外三处均为36m,本处以36m顶管长度为例。该处地面至管顶高度为3.3~4.1m。顶管输水管道地形较平缓,沿线地层为(Q3pal)低液限黏土夹低液限粉土,松散结构,厚2.0~10.0m;(Q2pl)低液限黏土,结构较密实,局部夹钙质结核,厚度大于15m。(O2S2+3)灰黑色中厚层状灰岩、豹皮状灰岩夹中薄层泥质灰岩。地基持力层主要为低液限黏土、低液限粉土,多具中等压缩性,其工程地质特性较好。建议承载力为90~100kPa,临时开挖边坡1∶0.75。
        2.1临时设施的布置
        进场道路交通便利,施工用水从附近村庄拉取,施工用电在各施工点附近接取网电。因工程施工点分散,且各点距离较远,施工人员住房在施工点附近村庄租用民房。
        2.2前期准备
        在实施顶管施工技术之前,首先要做好一定的准备工作。一般需要先根据施工方案和设计要求在指定的地点开挖顶管施工工作坑。这是顶管施工作业的前提条件。为了增强工作坑的抗压强度,建议在底部浇筑混凝土,并使底座和后座形成一个整体,这样不但能够增大摩擦力,还能够减小后座所占的面积。另外,顶管施工中需要逐渐挪动管道,为了使其得以顺利顶进,建议在底座处安装两根工字钢作为管道的顶进的导轨。另外,在工作坑内还还设置一定的集水坑,为了充分利用土地资源,还可以将集水坑和工作槽共用,这样也便于底部钢管的焊接。另外,之所以要在工作坑内浇筑混凝土底座,主要是为了能够管道顶进施工中为千斤顶做支撑,为此底座的刚度必须要满足设计要求,并且要求底座在承受较大的压力后不会出现变形现象。当基础施工设施准备完毕后,就可以安装测量架,以便于通过测量来确定涵管顶进的方向与高程。为了避免测量架晃动而影响到测量结果,应该将测量架固定在地基中。
        2.3管材选用
        传统顶管管材多采用钢筋混凝土管、钢管。钢筋混凝土管具有很好的抗压性能,能承受较大的顶力,能穿越较坚硬的土层,适合长距离顶管;但钢筋混凝土管自重大,管节长度一般为3m,管道接头多,抗渗和密封性能较差,耐腐蚀性较差。钢管顶管具有高强度,抗渗和密封性能较好,焊接接头,自重较小,运输和吊装方便,但是同管径下和混凝土管相比钢管环刚度和变形性能较差,同时需要采取防腐措施,造价昂贵。玻璃钢夹砂管自重小、强度高、表面光滑、耐腐蚀,适合长距离顶管。因此,应该结合工程现场的地质条件确定采用的管材。
        2.4施工工艺
        涵管就位。制作好的涵管经检测合格后,运至工作坑附近,将管段推至工作坑导轨上就位,顶进一节后,再吊装另一节,循环作业。(2)顶进。管段就位后,在后座前安放一块钢板作为支承板,然后顺次安放千斤顶、顶梁和横梁,开始将管段逐渐顶进。(3)挖弃土。涵管顶进2~3m后,撤除横梁和一节顶梁,人工进管挖出弃土,运至管外。(4)测量。人工挖土至管端后,应测量管端中心线位置和管底高程。在测量架上安置全站仪,测量涵管顶进偏斜的误差,然后测量管端底部高程与设计高程差,当偏斜误差大于15mm时,应进行纠正。(5)再顶进。消除误差后继续向前顶进,直至涵管外端处于工作槽中间部位,然后撤掉横梁和顶梁,安装另一节管段,对齐位置后继续顶进,直至全部管段顶完。
(1)        2.5校正纠偏
        管道发生偏移时,及时采取纠偏措施。通常采用反向超挖、正向留土的方式,即在偏向的反侧进行适当超挖,使该侧阻力减小;在偏向正侧保留部分土体,使该侧阻力增大,在开挖完成后,顶进过程中管道向反方向偏移。为保证管道纠偏达到预期效果,不至于破坏管道接口、造成管道扭曲、管道受力不均匀破坏被顶管,开挖过程中,不可大量超挖及正向留土过多。图1为自制可微调顶进头,顶进头主要靠调整螺栓进行微调,如顶管向左偏移,左侧螺栓加长,此时把右侧螺栓顶紧方钢,刀头从接缝处拉开,则右侧螺栓变短,管道就会向短的右侧偏移,达到纠偏目的。
       
        图3可微调顶进头结构示意图
        2.6施工中注意事项
        (1)严格控制顶进速度、出土量,将顶进管道对周围土的扰动影响控制在最小范围内。(2)保证施工安全,做到定期观测地面沉降,做好预防措施,将沉降量控制在允许范围内。(3)严格控制轴线偏移,施工中及时纠偏,保证施工质量。根据《中国非开挖技术协会行业标准顶管技术及验收规程范》,本工程管径大于1.5m,轴线偏移控制在5cm以内,管道底高程控制在+3~-4cm范围内。
        2.7水土流失防治工程措施
        结合工程实际和项目区水土流失现状,因地制宜、因害设防、总体设计、全面布局、科学配置。工程在施工过程中必须严格按设计要求进行施工。基础开挖及场地平整等土石方开挖工程应尽量做到挖方、填方基本平衡;将开挖土石就近作为场地平整土石或将弃土、石、渣运往灰场堆存;对施工生产生活区等临时用地,在施工结束后应清除废弃物,平整土地,降低水蚀的影响,保护现已很脆弱的生态环境,避免因工程建设造成大量水土流失。取排水管线采取机械开挖地埋式,在开挖过程中将破坏原生地貌,挖出的土方沿线堆放,并对临时堆土采取草袋装土围堰防护措施,管线上方土方回填区域及施工便道应撒播草籽恢复植被。
        结语
        在水利工程建设中,顶管技术不仅在施工上提供了极大的方便,而且降低了材料的使用量、不产生噪音、不影响周围环境,对人们的生产生活提供了极大的方便,这是一项非常符合中国可持续发展战略的执行标准。
        参考文献
        [1]刘彦利.顶管技术在水利工程涵管施工中的应用[J].民营科技,2015(11):100.
        [2]魏腾辉.顶管法在输水涵施工中的应用[J].大众科技,2018(4):24.

投稿 打印文章 转寄朋友 留言编辑 收藏文章
  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: