市政给排水管道工程中的顶管施工工艺.pdf

施工技术与管理北方建筑第9 卷第2 期2 0 2 4 年4 月DOI:10.3969/j.issn.2096-2118.2024.02.022市政给排水管道工程中的顶管施工工艺吴远存，翟晓强，程宝康，南智伟（中国建筑土木建设有限公司，北京1 0 0 0 7 1）摘要：为了解决城市建设中地下管道建设问题，本文结合某城区市政道路施工，对市政工程地下管道建设工艺进行了较深层次的剖析。主要包括顶管施工设备选择与安装、管道顶进、顶管的测量与纠偏、压浆、出坑、管段连接、顶进后管道注浆施工、接口处理及闭水试验等方面。提供了有关顶管施工作业井布置、测量放样、顶管、管道和管节安装及压浆等方面的具体施工方法，同时还指出了每个步骤应注意的各种技术问题。希望通过本文的研究能够对市政工程中地下管道建设起到一定的借鉴作用，以确保其建设质量。关键词：市政工程；地下管线；管线施工中图分类号：TU991.05Pipe Jacking Construction Technologyin Municipal Water Supplyand文献标识码：ADrainage Pipeline Engineering文章编号：2 0 9 6-2 1 1 8(2 0 2 4)0 2-0 1 0 0-0 4WU Yuancun,ZHAI Xiaoqiang,CHENG Baokang,NAN Zhiwei(China Construction Civil Engineering Co.,Ltd.,Beijing 100071,China)Abstract:In order to solve the problem of underground pipeline construction in urban construction,this paper,combined with the municipal road construction in an urban area,makes a deeper analysis of the construction pro-cess of underground pipeline in municipal engineering.Mainly including the selection and installation of pipejacking construction equipment,pipe jacking,pipe jacking measurement and deviation correction,grouting,pit-ting,pipe section connection,pipe grouting construction after jacking,interface treatment and closed water test.The concrete construction methods of well layout,measurement lofting,pipe jacking,pipe and pipe joint installa-tion,grouting and other aspects of pipe jacking construction work are provided,and the technical problems whichshould be paid attention to in each step are pointed out.It is hoped that the research of this paper can play a cer-tain role in the construction of underground pipelines in municipal engineering to ensure its construction quality.Keywords:municipal engineering;underground pipeline;pipeline construction1概述传统的顶管方法是人工进行开挖顶进,无法在水下施工，单次顶进距离较短,约2 0 m30m，仅用于跨越铁路、公路、河道等特殊工程。但随着导向仪器、钻探系统、挖掘机械及触变式泥浆减阻技术的广泛应用,顶管技术能够适用于长距离、弯曲、水下和小直径顶管等多种地层和施工环境。该技术适用于各种复杂地形，无需开挖，不会影响地面交通状况和人们的正常生活。其工作原理是在驱动力作用下,工具管或挖掘机可以自动完成施工,并将挖掘物运送到指定区域。然后，在工作井中间铺设给排水管道，确定铺设路线与设计图纸相符合，并严格把控质量关。本文以陕西省西安市西咸新区沣东新城市政道路施工为例,该工程管道路线由南向北延伸。北部道路桩数为K0+415.214，南部道路桩数为K2+收稿日期：2 0 2 3-0 8-2 8作者简介：吴远存（1 9 9 5 ），男，陕西省西安市人，工程师，从事市政施工方面的工作。100NORTHERNARCHITECTURE第2 期803.654。总长度2 8 5 6.6 4 m，规划线路宽度4 2 m，机动车道面积6 9 8 4 4 m。在本项目中设置沉井3 0 座，其中,工作井1 5 座,接收井1 5 座。由于地面上建筑物密集，施工管道所在区域狭窄,采取顶管施工工艺有利于降低对周边环境的影响，方便日常人们出行。2顶管施工工艺本工程使用泥水平衡顶管,其工艺流程：施工准备一工作井布置测量放样安装设备顶管管接头安装开挖膨润土泥浆注压置换一测量校正。2.1施工前准备2.1.1顶管工具主要采用2 0 0 t液压千斤顶、1500mm环顶铁、主顶泵、DN1500顶管机等。2.1.2吊装工具1）每段长度为3 m、直径为1,5 0 0 mm的钢筋混凝土管采用2 5 t汽车起重机进行吊装，并提出废弃渣土。2）测量仪器。人工顶管的测控是利用全站仪的引点法完成;测量管径的配件为7 0 cm长的特制卷尺+内径卡尺。根据顶进状况，探测的频率为2.0m/次；在进行修正时，可以适当增加探测的频率。2.2作业井布置作业井（作业坑或深坑）根据其功能可划分两种类型，即顶进井(起始井)和接收井。顶进井既是安装全部顶进设备的地方，又是顶管掘进机的起始处。它是一种用于抵抗主油泵推力的结构,可用于工具管出洞，下管节，挖土砂运输，物料设备吊装及操作人员进出等。在顶进井中，设置主顶千斤顶、顶铁、导向槽、洞口止水圈、照明设备、井下排水设施。在起吊室的地面上设置了货车或其他种类的提升或运送工具。接收井是用来接收顶管设备或工具管,相对于工作井来说结构比较简单。在确定了井位和井型后,应该交替布置顶进井与接收井。首先根据预设的间距挖掘顶进井，然后在适当的距离再挖掘接收井,以确保两者在空间中形成有序的交替排列，从而完成作业井的布置。2.3测量放样采用全站仪测得工作井的实际高程、中线和井段间距。在工作井两侧的水泥护壁上进行定位,并用钉子加固。通过水平仪法对工作井进行标高控吴远存，等：市政给排水管道工程中的顶管施工工艺2.4安装设备在选择顶管设备后，对设备进行安装。安装前，应对顶管轴线进行测量，设备机身托架使用钢结构。安装时,需对轴线偏差和高差进行严格控制,导轨中心线偏差控制在3 mm以内，高差控制在0 3mm,两轨内距的误差为2 mm。安装调平时,需对混凝土后靠背的位置进行确定,后靠背使用4 0 mm厚钢板，混凝土使用商品混凝土，后靠背的混凝土厚度 4 0 cm。随后,将刀头置于导轨上，安装铁盖,并与系统连接，检查刀头，观察其平面及竖直高度是否与设计相符，在符合要求的情况下，刀头开始工作。在对混凝土管节进行铺设之前，需要重新进行高程测量以确定无问题,然后才能开始顶进施工2 。2.5顶管2.5.1顶进1）在启动掘进机前，需要确保所有按钮开关都处于断开状态。合上电源开关指示灯点亮并连接监视系统。调节测斜仪归零,打开送泥泵与排泥泵。启动液压设备，并将泥浆放入掘进机中，调节泥浆压力以维持稳定值。最后启动刀盘，并根据屏幕中的土压表数据将其调节至标准压力范围内。在掘进机运作期间应经常进行调整以确保顶进工作的稳定性。操作人员可以根据屏幕中的输出数据进行相应的调整。当顶管机推入洞口距离井壁0.1 m时停止，并认真检查顶管机姿态，确保水平和高程偏差均符合设计规范要求,中心偏差应3 mm,高低偏差为0+3mm。如果不能满足以上条件,则必须退出顶管机进行二次调试，调试合格后方可出孔。2）顶管机在推土运作时，需确定顶进时的土压力控制系数。3）继续推进顶管机，在安装第一节混凝土管节前，需对顶管机和导轨实行限位焊接，以避免在主顶收缩后因前方土压力而反弹。4）收回千斤顶，并提升管节。5）切下限制件，将前三段用刚性连接到顶管机上，然后进行下一次的顶进。2.5.2测量与纠偏1)测量顶管前需要对井中的测控基准点进行再次检查。一旦发生井位移、沉降或变形,必须及时重新核对基准点的位置，以确保测量的准确性。测量管道制，并分别在与管线轴线平行的两面混凝土护壁上测量标高,以便相互校验；基准点的高度可以根据工作井条件选择，也可以选择管道中心高度1 1。NORTHERNARCHITECTURE101北方建筑的水平轴线和高程时,具体的要求如下：在顶进3）安装钢筋混凝土承插口管材之前，应将承插期间，每顶入1 0 0 0 mm都需要进行测量。当顶进工口朝向水流方向放置，而承口则朝向逆水流方向放作井进人土层时，每顶进3 0 0 mm就需要进行测量。置，安装时宜从下游向上游进行。在接近接收井前 3 0 m范围内应增加测量频率,在4）安装时,应先清理管材表面，并用橡皮圈固此范围内每顶进3 0 0 mm也需进行测量。完成整定，然后手动配合起重机进行安装。首先安装一段个顶管段后,还需在每一管节接口位置进行水平轴管材，通过检验，确认无误后，可安装下一段，如此线与高程的测量,如果存在错口,则需记录相对高按顺序直至管道吊装完成3)。度差。如果纠偏量比较大或需要频繁纠偏,则需要2.6.2管节安装提高测量频率。所有的测量记录应该完整清晰，以该项目使用2 5 t自动吊车进行管道安装。在一备后续参考。针对距离比较长的顶管,建议使用个顶管行程完成后，将千斤顶及环状垫铁取出，然基于计算机的导线法来提高测量的准确性和效率。后对管节进行地面质量检验，经检验合格后，将楔在设置中间测站时，适合使用长导线法，并且要对形橡胶圈放置于管道前端,为降低管节对接时的摩中间站点进行复核以确保测量的可靠性。擦,应在橡胶圈上涂抹硅油,随即可将另一段管节2）纠偏放人工作井。最后，将管接头吊在工作井的轨道上，在顶进环节中,需要随时了解顶进的方向与趋以确保其稳定性,并使其一端与前一个管接头的中势，以便及时调整施工策略并纠偏,确保施工的顺央对齐，然后缓慢推动管接头，直至两个管接头的利进行。对于出现偏差的地方采取多次小角度纠一端完全接触到衬垫，同时检查衬垫和接口胶圈的偏，确保土体不会塌陷。如无法避免挖土纠偏时，需状况。若橡胶圈损坏、扭转或倒置,则重新拔出再装注意地层变形，满足施工设计标准，以避免可能出上。确定状况良好后,将顶铁器放置到下一个顶程。现的不稳定情况。测量、技术和安全人员必须及时2.7压浆掌握顶进数据，在每个作业班或列车经过后都应对1）压浆工艺流程：地面拌浆总管阀门打开一营业线和地表进行检测。一旦发现问题，需立刻记开启管节阀门启动压浆泵送浆（顶进开始)录,确保修正的及时有效。管节阀门关闭（顶进停止)一总管阀门关闭一井内2.6管道和管节安装快速接头拆开一下管节一接总管一循环复始。2.6.1管道吊装2）压浆操作规程:按照施工规则，在管道外壁1）将顶管设施的部件运到现场后，需要对其进涂抹润滑泥浆，减少因此产生的摩擦力，压浆时坚行多次试吊,并及时重新绑扎吊索。在试吊过程中，持“先压后顶,随顶随压，及时补浆”的原则,泵送注起吊过程须缓慢上升，以确保各个吊点位置受力均浆压力控制在0.1 MPa0.125 MPa。匀，使部件保持最佳状态而不变形。在满足以上要2.8出井求后，对顶管设施进行起升和旋转，并控制空中吊1）在挖掘过程中，通过向泥浆槽注人泥浆水来件的稳定性。当顶管设备吊装到位后，安装员才能实现受力均衡，并将其与机器切割的泥土混合，最操作吊车彻底松开绳索落钩。管道安装见图1。后使用排泥管排出。2）钢筋混凝土承插口管材应先进行试吊，当管2）将贮泥盒放在工作井四周，并对其进行二次材稳定后吊离地面2 0 cm，检查各吊点、吊索和构件沉淀。经沉淀处理后，进行回用，沉泥经泥罐运输车的受力情况，没问题后方可正式吊装。运往指定的卸料点。3）膨润土泥浆的注压替换。顶力控制的重点是减小顶板的阻力,其中最有效的办法是向井筒内注监测点护栏1.2反力墙顶铁机头顶管井护壁P壁厚0.6一基座图1 管道吊装示意图(m）102NORTHERNARCHITECTURE第9 卷护栏1 2管材堆放区域顶管井环染浆。在管道外壁和土壤间形成了一个环形的泥浆润滑套筒，将原有的干式摩擦状态转变为液式摩擦。因此,在一定程度上降低了钻头的阻力。为此,应采取以下措施：在管道施工时，按照设计要求埋设灌浆孔，并且每个灌浆孔内都应安装一个止回阀，其主要作用是在注浆压力不足时，避免泥浆倒流至管道外壁上。压浆法。在顶入第一节管节的同时，第2 期吴远存，等：市政给排水管道工程中的顶管施工工艺可以将正面土压力调节到最优值；为防止触变性泥浆套筒在停止注入后迅速下降，在工作井筒中安装了止回阀。对浆液的压注,是在顶管机、管接头、中继站等处进行不间断的灌浆。对顶管进行注浆时，应与顶管作业同时进行，以便在管线周边的空隙处快速形成高黏度和高稳定性的膨润土浆层。从顶管机顶部后面的第一根管子到管道末端，每2 m布置一根注浆导管，每根注浆导管上都有一个1.m的球阀,用一根橡皮管连接到注浆导管上。灌浆主管道为2 m长的镀锌钢管,与灌浆泵相连。将混合液按照一定的比例加入适量的水，混合均匀，存放2 4 h后即可使用。选择适合的注浆装置。在顶进施工时,选择螺杆式注浆泵。泥浆置换。整条管线在顶进完毕后，应及时用水泥浆代替润滑泥浆，保证管线周边有充分的支撑力，降低渗漏。普通膨润土润滑浆料的配合比见表1 4,可依据现场情况对实验数据进行调整。表1 普通膨润土润滑浆的配合比材料组成膨润土材料用量400浆液应混合均勺匀：先在拌合桶中加入一定量的水，然后启动拌合机缓慢倒人膨润土，搅拌2 min3min,放置一段时间后,再搅拌7 min8min,得到所需的浆液,将其排放到贮浆池中,储存2 4 h,让膨润土和水、碱发生置换，从而形成一种稳定、具有一定黏性的浆液。为避免储浆池中的浆液离析,需要对储浆池中的浆液进行间歇性搅拌。注浆时用一台注浆泵,通过与注浆孔相连的管子,将其注入管道的周围。3结语相对于常规的挖沟铺设,顶管施工具有较大的经济效益和社会效益。这种技术的运用在一定程度上能有效地解决由于挖掘引起的交通堵塞问题。顶管施工工艺因其无需挖方等特点，已被广泛用于市政管线的建设。进行顶管施工时，要严格按照施工标准进行操作，确保顶管施工质量，以促进市政工程建设进一步发展。参考文献1陈玉叶.顶管技术在市政给排水管道施工中的运用分析J,工kg程建设与设计,2 0 2 2(1 5)：1 8 7-1 8 9,2杨宇,市政给排水施工中的非开挖顶管施工技术要点研究J.水纯碱CMC(羧甲基纤维素）8.66工程建设与设计，2 0 2 2（5）：1 7 4-1 7 6.2.513王刚.市政给排水管道的施工质量控制及预防治理措施研究J.低碳世界,2 0 2 2,1 2(9):9 1-9 3.4王智.市政给排水工程非开挖顶管施工技术分析J.科学技术创新，2 0 2 2(2 7)：1 1 0-1 1 3.编辑：刘岩NORTHERNARCHITECTURE103