人工顶管在城市地下管网复杂路段中的应用

人工顶管在城市地下管网复杂路段中的应用汪科平张喜林鲁斌/中国水利水电第十一工程局有限公司【摘要】在城市市政管网施工中，常常会遇到地下管道横穿城市主要路口和周围既有建筑物的情况，为降低对城市交通和既有建筑物安全使用的影响，施工基本釆用非开挖施工技术，国内目前比较成熟的埋管非开挖施工技术主要为顶管，其中，顶管按机械化使用程度分为机械顶管和人工顶管两大类。本文通过介绍了人工顶管的主要施工技术，分析了人工顶管的优点、存在问题及应对措施.同时与机械顶管进行经济效益对比，得出人工顶管的应用价值。【关键词】人工顶管城市管网复杂路段应用F1项目简介沙井街道中心片区雨污分流管网工程属于茅洲河（宝安片区）水环境综合整治工程中的一个子项工程，工程建成后主要作用是在现状地下管网的基础上将雨、污进行分流，污水分流后经二、三级管道就近接入市政主管网，经主管网进入水质净化厂处理后排入茅洲河，从源头上消除水体污染源。在二、三级干管与主管网接驳中，因主管网布设于城市市政主干道上，其交通流量大，如果采用明挖埋管进行接驳，对城市交通影响大，相对而言顶管施工对交通影响较小，但是采用机械顶管施工周期较长，而且施工过程对附近居民出行和生活影响较大。另外，考虑到每个接驳点井段长度未超过30m,采用机械顶管成本太高，从经济角度考虑也不划算，因此.对于类似小管径接驳井段管道施工采取人工顶管，可减少对交通和社区居民生活的影响。2施工技术2.2.1先挖后顶对于顶管顶进深度范围土质好的，管前挖土能形成拱.可采用先挖后顶的方法施工，经验公式为P=np0式中P——总顶力；n一一土质系数；其中，土质系数取值可根据以下两种情况选取：土质为黏土、亚黏土及天然含水量较大的亚砂土，管前挖土能成拱者，取1.5-2.0；土质为中粗砂及含水量较大的粉细砂，管前挖土不易成拱者，取3.0〜4.0。2.2.2先顶后挖对于顶管顶进深度范围土质较差的，即开挖时容易引起塌方的，可采用先顶后挖的方法施工。根据顶管工程力学参数确定，先顶后挖时，顶管的推力就是顶管过程管道所受的阻力，主要包括工具管切土正压力、管壁摩擦阻力。本工程地处沿海.属于典型的滨海城市，地下土质多为淤泥质和杂填土，在人工顶管过程中采用先顶后挖法组织施工，以迎宾路至宝安大道北侧接驳点为例，对顶管顶力进行计算：工具管正压力：与土层密实度、土层含水量、工具管格栅形态及管内挖土状况有关。根据有关工程统计资料.软土层一般为20~30t/m2,硬土层通常在30〜60t/大于40t/m2时，表明土质较好。其计算公式为2.1工艺流程其工艺流程：工作井施工〜顶进设备安装调试〜吊装混凝土管到轨道上〜连接好工具管f装顶铁〜开启油泵顶进〜出泥〜管道贯通亠拆工具管f砌检査井。2.2人工顶管顶力的计算根据土质情况，人工顶管分为先挖后顶和先顶后挖两种情况。=SK式中F,——顶管正阻力，t；Si------顶管正面积，m*；K,——顶管正阻力系数.t/m2oFi=S,K,=nr2XK,•93•路桥市政与火电工程■=3.14X0.55X0.55X35=33.2(t)管壁摩擦阻力：管壁与土间摩擦系数及土压力大小有关。根据有关工程统计资料，管壁摩擦阻力一般在0.l~0.5t/n?之间。其计算公式为f2=s2k2式中f2——顶管侧摩擦力，t；S2——顶管侧面积，n?；K2——顶管侧阻力系数，t/m\Fi=S2K2=nDLKz=3.14X1X88X0.5=13&16(t)顶管阻力为以上两种阻力之和，顶进长度按最长管段88m计算，总顶力：F=F1+F2^171.36(t)因此，取总的顶力F=200t,选用两个100t液压千斤顶作为顶进动力设备。2.3工作井和接收井的施工工作井和接收井采用人工挖孔护壁支护结构，井直径为7m,开挖深度为4m左右，壁厚25cm。2.3.1施工工艺采用分层开挖，分层浇筑井壁的方法施工，每节开挖护壁的高度最多不超过100cm。2.3.2施工技术要求(1)每层开挖深度不大于1-0m。(2)钢筋搭接长度不小于35d。(3)模板拼装要平整，牢固。(4)层与层之间搭接部分的泥土要清洗干净，并凿毛.(5)护壁的下一节和上一节的搭接长度不小于10cm。(6)钢筋的配置必须按照有关标准和规范进行，浇筑的混凝土必须使用震动棒进行振捣.要浇筑混凝土是否到设计标高回填300mm厚碎石垫层。(7)井内的积水由集水井(长X宽X高：30cmX30cmX40cm)及时排走，抽水时要注意用电安全。(8)严格控制后靠背、洞口墙的水平度和垂直度。洞心的标高和洞口的直径要符合设计要求。(9)浇筑完后，养生72h,才能拆模并开挖下一层。(10)第一层护壁必须钩挂在井口周边。(11)确保工作井的净空尺寸满足设备要求。(12)底板的标高要符合设计要求。2.4顶管工作井内设备安装2.4.1导轨安装严格控制导轨的