哈尔滨市开发区松花路供水管线的施工方法

郑 宇

(哈尔滨市江堤管理处，哈尔滨 150086)

哈尔滨市开发区松花路供水管线的施工方法

郑 宇

(哈尔滨市江堤管理处，哈尔滨 150086)

在确定顶管施工方法后，设计顶管的造型，配置了设备及适合的施工方法，满足了稳定和精度要求。

供水管线;机械顶管;设备;检查方法;强度;稳定

哈尔滨市开发区松花路供水管线工程是哈尔滨市开发区工程计划之一，对保证开发区正常供水，促进各地区经济发展，有着重要意义。共计总长2 331.21 m，管材为球墨铸铁管，DN1000 L=1 726.42 m，支线 8条、DN500 L=48 m、DN300 L=186.79 m、DN200 L=370 m。工程位于平房区起步区，起点桩号为K5+926.42;终点为桩号K+200。由于开槽施工遇到建筑物(厂房)无法开槽施工，经设计单位审批，决定变成顶管施工，管材为DN1600钢板管内穿DN1000钢板管，采用人工掘土机械顶进的方法。

1 顶管施工方法的确定

在黏性土或砂性土层，且无地下水影响时，宜采用手掘式或机械挖掘式顶管法;当土质为砂砾土时，可采用具有支撑的工具管或注浆加固土层的措施;在软土层且无障碍物的条件下，该段、管顶以上土层较厚时，宜采用挤压式或网格式顶管法;在黏性土层中必须控制地面隆陷时，宜采用土压平衡顶管法;在粉砂土层中且需要控制地面隆陷时，宜采用加泥式土压平衡或泥水平衡顶管法;在顶进长度较短、管径小的金属时，宜采用一次顶进的挤密土层顶管法。

2 顶管坑的造型及设备

2.1 顶管坑的造型

1)管坑开挖前首先安照设计图纸及项目经理部研究设置顶管坑的位置，采用测量仪器放线并设置测量控制点，采用垂球法控制平面与高程位置。

2)管坑大小及深度。工作坑两个，其中顶管坑长8 m，宽4 m，深5 m;接收坑长7 m，宽4 m，深5 m。

开挖采用人工开挖机械吊装，人工将坑挖至2 m左右后，安装平台及架子安装设备后，人工挖土机械吊土直至要求深度，沟槽必须平整，垂直无凸凹现象。

2.2 设备

1)千斤顶：千斤顶是掘进顶管的主要设备。

2)高压油泵：有电动机带动油泵工作，选用额定核动力为31.5 MPa液压油泵，经分配器，控制阀进入千斤顶，各千斤顶的进油管并联一起，保证各千斤顶活塞的出力和行程一致。

3)顶铁：顶铁是传递和分散顶力的设备。要求它能承受顶进压力而不变形并且便于搬动。根据顶铁位置的不同，可分为横顶铁、顺顶铁和U性顶铁3种。

4)工作坑上设活动式平台，平台用30#工字钢梁，上铺15×15 cm方木。工作坑井口处安装一滑动平台，作为下管及出土使用。在工作平台上设起重架，上装电动卷扬机，其起重量应大于管子重量。

2.3 工作井的结构

工作坑的支撑宜形成封闭式框架，矩形工作坑的四角应加斜撑。

3 套管人工顶进发

采用人工掘土机械顶进法不影响铁路的正常交通;不影响地面建筑物(长房)正常使用;穿越管道发生故障时可进行检修，一般事故不致造成路基下沉;设置套管，穿越管道安全可靠;顶进平面与高程位置较易控制。此法操作如下：

1)开挖工作坑，处理基础、支设后背、导轨与顶进设备。

2)将一节套管置于导轨上，用经纬仪、水准仪校正其平面与高程的位置，使其满足设计要求。

3)派2人至管内，1人在工作面上挖土，1人用小车将松土运出管外至工作坑，在用电葫芦将土运至地面上。

4)启动千斤顶，将套管顶进，采用2台液压千斤顶作为主项。顶进开始时，就缓慢进行，待各接触部位密合后，在按正常速度顶进。

顶进若发现有油路压力突然增高，应停止顶进，检查原因经过处理后方可继续顶进，油路压力不得过大，速度不得过快。挖出的土方要及时外运，及时顶进，使顶力限制在较小范围内。第一节套管顶入工作面后，使其预留0.3 m左右的管子在导轨上，供作第二节套管顶进前稳管用，第二节套管在导轨上就位后，即可续顶。

5)顶进中应用水准仪监测管道是否偏离中心位置，否则，应进行纠偏后在行顶进。为防止顶进管管节错位，需在两管节之间的接口处加设内撑环，待管子全部顶进土中后拆除内撑环，换上内套管，并打塞填料予以接口。

4 顶管允许偏差及检查方法

顶管允许偏差及检查方法具体见表1。

表1 顶管允许偏差及检验方法

5 顶力计算与后背设计

本工程是将壁板加厚作为千斤顶的后背墙。后背作为千斤顶的支撑结构，要有足够的强度和风度，且压缩变形要均匀。所以，应进行强度和稳定性计算。

5.1 推力的理论计算

式中：F为总推力;F1为迎面阻力;F2为顶进阻力。

式中：D为管外径，P为控制土压力。

式中：Ko为静止土压力系数，一般取0.55;Ho为地面至掘进机中心的厚度，取最大值4 m;γ为土的湿重量，取1.9 t/m3。

式中：f为管外表面平均综合摩阻力;D为管外径;L为顶距。

5.2 后背的计算

后背在顶力作用下，产生压缩。压缩方向与顶力作用一致。当停止顶进，顶力消失，压缩变形随之消失。这种弹性变形即象是正常的，顶管中，后背不应当破坏，产生不允许的变形。

后背部允许出现上下或左右的不均匀压缩。否则，千斤顶在余面后背上，造成顶进偏差。为了保证顶进质量和施工案例，施工时应后背的强度和刚度计算。

后靠背受力计算公式中：R为总推力之反力(一般大于推力的1.2～1.6);a为系数(取1.5～2.5)此处取2;B为后座墙的宽度，m，此处取4 m;γ为土的容重，kN/m3;H为后座墙的高度，m，此处取6.15 m;Kp为被动土压系数;C为土的内聚力，kPa，一般情况下取10，kPa;h为地面到后座墙顶部土体的高度，m，此处取4.5 m。

当给排水管道通过铁路、河流及重要建筑物等障碍物时，不能采用一般开挖沟槽的施工方法，而应视具体条件与要求，采用不开槽的顶管套管(内穿管)施工、架空管桥施工、倒虹管施工等一些特殊的施工方法，以便高效优质地完成管道工程任务。

［1］GB50268-2008给水排水管道工程施工及验收规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2008.

［2］郑达谦.给水排水工程施工［M］.北京：中国建筑工业出版社，1998.

TU991.36

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1007-7596(2011)04-0139-02

2011-02-10

郑宇(1963-)，女，黑龙江哈尔滨人，助理工程师。