DN1350污水管道頂管施工技術

1、DN1350 污水管道頂管施工技術作者：趙夢 來源：科技資訊 2013年第 08期摘 要：對于青島市雙埠立交橋改造工程 DN1350 污水管道頂管施工技術，本文對施工準 備、降水措施、沉井制作、沉井下沉、沉井封底、頂管頂力計算、設備選擇、頂管頂進、糾偏 及閉水試驗等施工全過程進行了較為詳細的闡述。關鍵詞：污水 頂管 施工技術中圖分類號：U44文獻標識碼：A文章編號：1672-3791 (2013) 03 (b) -0069-02青島雙埠立交橋改造工程原雙流高速路南側污水管線位于現(xiàn)狀雙流路路基與威奧廠房之間，設計管線開挖深度4.7 m,管線中心距離擋土墻基礎僅3 m,且該處管線位于白沙河古河 道

2、上，全部為沙層，地下水位過高，為保證施工過程中現(xiàn)狀高速公路及廠房的安全，將開挖施 工變更為頂管施工。頂管設計長度322 m,位于雙流路南側(SDLW K0+014SDLW K0+446)，管節(jié)采用 DN1350企口式鋼筋混凝土管，工作井及接收井設計為鋼筋混凝土矩形沉井施工。工藝流程(如圖 1)施工工藝施工準備( 1)挖探坑查明有無既有管線影響施工，清理施工現(xiàn)場障礙物，達到施工放線的要求。測量放線：采用水準儀測設全線施工水準點，要求每百米設一個準點。水準點要復 測一個測回平差以保證水準點高程的準確性。采用全站儀按圖紙放出管道中心線，用白灰撒出基坑底線，并根據(jù)基坑挖深按1：0.4撒出 四周上口線。

3、降水措施擬采用打井降水的措施。在工作井四角各打一眼降水井，接收井四角亦各打一眼降水井， 每個降水井深12 m，直徑爐600管道沿線采用雙側降水方案，沿管道中心線每10 m打一眼降 水井，井深約12 m，直徑600 mm。降水井距管中心約3 m。根據(jù)降水效果適當調(diào)整降水井的 數(shù)量。2.3 壓密注漿工藝流程：鉆孔定位鉆機就位鉆進壓水試驗插管、封填及提升套管配制漿液 下注漿管、套管注漿拔套管封口邊注漿邊拔注漿管封孔。按規(guī)定位置用鉆機鉆孔到要求的深度，孔徑45100 mm。將注漿射管與套管一并施工孔 內(nèi)。注漿射管管徑4050 mm,管底部1.01.5 m管壁上鉆有注漿孔。在射管與套管之間用砂 填塞。拔

4、出套管。地基表面空隙用 1：4水泥砂漿或粘土、麻絲填塞。用壓漿泵將水泥漿射管 而透入土層孔隙中。水泥漿連續(xù)一次壓入不中斷。灌漿先稀后濃，逐漸加濃，自下而上分段拔 管，每次拔管300 mm。拔出灌漿管，用1 ：2水泥砂漿或細砂礫石填塞密實。沉井制作沉井基礎施工：根據(jù)沉井設計，施工前沿沉井池壁中心線挖深約0.5 m寬約1.5 m溝 槽，溝槽內(nèi)填0.5 m厚粗砂，施工時分層鋪設，層厚25 cm,鋪完一層后，灑水并用平板振搗 器振實。按照放線要求，沿四周砌筑高18.7 cm、寬49 cm的磚模，并用砂漿找平，其上鋪設 一道油氈。沉井制作：刃腳底模采用磚模，沉井頂進方向池壁上的管道預留洞口采用鋼筋 (申

5、20)骨架，外包寶麗板、油氈，井身采用鋼木模板結構，用對拉螺栓加固。模板應嚴密、不漏漿、尺寸符合設計要求和施工規(guī)范?；炷翝仓夯炷潦褂蒙唐坊炷?，澆筑采用分層鋪設法澆筑，每澆層厚 4040 cm，采用插入式振搗棒振搗，振搗棒要快插慢拔，以使汽泡充分溢出，禁止漏振、過振現(xiàn)象 發(fā)生。沉井下沉在工作沉井的混凝土的強度達到設計強度的 70%后，開始沉井挖土下沉工作，沉井開挖采 用人工開挖吊斗提升。下沉過程中要做好三個階段的控制：初沉階段：因下沉系數(shù)比大，下沉速度較快，易發(fā)生偏差，故此階應嚴格控制井內(nèi) 均勻出土，自中心向四周分區(qū)、分層，同步對稱，均勻取土、增加測量次數(shù)，控制其不發(fā)生大 的偏差，從進度

6、上不求快而務求準。下沉階段：沉井在入土一定深度，井外側土方對井壁會產(chǎn)生一定的側壓力，從而形 成土壓導向，此時下沉速度可加快，但必須糾編下沉，有偏必糾。終沉階段：距設計標高井底1.5 m處時，應以穩(wěn)定觀測為主，下沉為輔，仔細觀測 沉井下沉情況，保證設計要求下沉到位。2.6 沉井封底及底板砼澆筑沉井下到位后，將基坑內(nèi)土方挖至設計要求標高，排除井內(nèi)積水，澆注C40厚400砼底 板，回填碎石墊層后澆筑砼，由于剛澆筑的砼底板不能承受地下水壓，故在底板澆筑及養(yǎng)護過 程中，降水措施不能停，在工作內(nèi)一個角落做一個小井，井深為1 m，下申400井管，在澆筑 素砼墊層前，應根據(jù)施工具體情況先鋪碎石作為擠淤和濾水措

7、施。在底板達到設計強度后，集 水井停止抽水，提出水泵，井內(nèi)用砼填滿，并用預先準備的地腳螺栓、鋼板和橡膠圈蓋好，并 擰緊螺栓。由于沉井下沉過程中，會在井外壁與基土之間留下縫隙，故沉井封底后要進行外壁處理， 回填砂并搗實。基坑工作面在整個沉井下沉完畢后，用4：7灰土回填并夯實。2.7 頂管施工該工程頂管出土擬采用手掘式頂管施工工藝，其優(yōu)點是施工人員可隨時觀察土層與工作面 的狀態(tài)，如遇有障礙物、其它管線及頂進偏差等易于采取應變措施，做到及時處理、而且工程 造價低廉，便于掌握。缺點是效率低，必須將地下水水位降至管底以下0.5 m，方可正常施 工。此種施工工藝一般不用工具管，直接首節(jié)管作工具管。2.7.

8、1 頂力計算根據(jù)現(xiàn)場的地質勘察報告，確定相關的計算系數(shù)。并根據(jù)實際情況選用適宜的頂力計算公 式。為保證數(shù)值的可靠程度，宜采用多個公式進行計算，進行比較，綜合考慮各種因素確定頂 力大小。本工程最大頂力約 400T。P=2DLfP0+2DKfpH+fp0=f2（pL+pH）DL+P0 （t）式中：P為頂力（t）；f 為土壤與管外壁摩擦系數(shù)；pL 為土壤的垂直均布荷載，一般用從地在至管頂?shù)耐林?。?pL=rh（ t/m2）；pH 為土壤的水平壓力；即 pH= pLth2 （45呷/2）（t/m2）申為土壤的內(nèi)摩擦角（0）；D 為管外徑（ m ）；p0 為管道的全部重量（ t ）；r 為土壤密度（ t

9、/m4）；h 為管頂覆土深度（ m）；L 為頂管一個頂程全長（ m ）。土壤密度為1.8 t/m4, 土壤摩擦系數(shù)為0.7，管道自重1.4 t/m管外徑為1.4/m，管頂覆土深 度約4.5 m, 土壤的內(nèi)摩擦角為40。代入公式得最大頂力約為400T。2.7.2 頂管設備的選擇（1）千斤頂，根據(jù)頂力計算的結果選用2個2000 kN的千斤頂組合。千斤頂?shù)男谐虨?00 cm千斤頂固定在支架上，并與管道中心線的垂直對稱，千斤頂安裝的高度使千斤頂?shù)闹c 位于管端面垂直直徑的 1/4處左右，使用兩臺千斤頂時，兩臺千斤頂?shù)闹行木€與管道中心線對 稱，千斤頂?shù)挠凸軕⒙?lián)在一起。（2）橫鐵與順鐵的選擇。U 型鐵

10、是傳遞頂力和護管口設備，頂鐵由各種型鋼拼接制成，要求能承受壓力而不變形， 搬動方便，無歪斜扭曲現(xiàn)象。一般最小順鐵長度等于千斤頂行程的二分之一來確定。并使順鐵 長度由最小模數(shù)的倍數(shù)確定，即40 cm、80 cm兩種型號；頂鐵雙行使用時，其連接長度最大 不超過4.0 m,超過時應采取加固措施。橫鐵的選擇及加工根據(jù)管徑及千斤頂?shù)牟贾脕泶_定。（3）工作平臺及工作棚：工作平臺位于工作井上部，用于下管、出土及運送工具，平臺 支搭用或槽鋼做梁，上鋪15x15方木做臺面，中央部分留洞口上裝活動平臺以利于下管和出 土。工作棚支架于工作井上，設置棚罩，不受氣候和季節(jié)影響，能吊進設備和管道。雨季防止 雨水進入工作井

11、內(nèi)。（4）垂直運輸和水平運輸?shù)倪x用及布置。工作井起重架采用行車或我們自行設計的三角形簡易桁吊，桁吊高度為4 m,跨徑10 m， 設計吊重5 t，主梁采用I45工字鋼，上翼板用等寬槽鋼加強，主梁兩端為倒“V”字架腿，可沿 地面槽鋼前后移動，工字鋼上安裝5 t電動蘆葫或定滑輪，有卷揚機控制吊放，用以出土及下 管、吊放頂鐵等作業(yè)。水平運輸則選擇手推車運輸。2.7.3 頂進工作井內(nèi)設備，安裝完畢后，即可進行下管和管內(nèi)挖土和頂進工作。首先，將管子下到導 軌上，就位后，復驗管中心線與關內(nèi)底標高是否符合設計要求，確認符合設計后，才能進行管 前挖土工序。頂進過程包括挖土、頂進、測量、糾偏等工序。從管節(jié)位于導軌

12、上開始頂進起至完成這一 項管段止，始終控制這些工序，就可保證管道軸線和高程的施工質量。（1）頂進前的準備。首先全部設備要經(jīng)過檢查并經(jīng)過試運轉。工具管在導軌上的中心線，坡度和高程應與設計相符。開啟封門，若在不穩(wěn)定土層中頂管時，封門拆除后，應立即將工具管頂入土層。（2）頂進與開挖實施要點。工具管接觸或切入土層后，應自上而下分層開挖，工具管迎面的超挖量應根據(jù)土質條件 確定。管前挖土是保證頂進質量及地上構筑物安全的關鍵，因為管子在頂進中是尋以挖好的土 壁前進。在允許超挖的穩(wěn)定土層中正常頂進時，管下部145。的范圍內(nèi)不得超挖。管頂以上超挖量 不得大于1.5 cm。頂管穿越公路，管周圍一律不得超挖，管底亦

13、可預留1 cm厚土層，在管子 頂進時切去，可防止管端下沉，因地面震動荷載，嚴格控制管前超挖，做到隨挖隨頂。管前端 挖出的土應及時運出管外，采用雙筒卷揚機牽引四輪運土小車出土，土運到工作井后，再用起 重設備吊至工作平臺上，然后運出坑外。3）管道頂進：利用千斤頂借助于后背的反作用力，將管子推向前進。安裝好頂鐵，管前端已挖深一定長度后，啟動油泵千斤頂進油，活塞伸出一個工作行 程，將管子推進一個深度。停止油泵，打開控制閥，千斤頂回油，活塞回縮。填加頂鐵，重復上述操，直至需要安裝下一節(jié)管子為止。卸掉頂鐵下管，在砼管接口纏一圈麻繩，或橡膠圈再外加T型鋼漲圈。防止管子錯口，增加管子直順度和強度，防止管子拖接

14、與錯口。重新裝好頂鐵，重上述操作。（3）測量與糾編。1 ）測量。測量工作應及時、準確，以使管節(jié)正確就位于設計的管道軸線上。測量工作應頻繁地進 行，以便較快地發(fā)現(xiàn)管道的偏移。在頂?shù)谝还?jié)管子時，及校正偏差過程中，應每頂進2040 cm，即對中心線及高程測量一次，在正常頂進中，應每頂進50100 cm測量一次。每次測量 以管子前端位置為準，測量記錄應完整清淅。2）糾偏。方向糾偏。根據(jù)經(jīng)驗，工具管前進方向出現(xiàn)偏差往往有一定“惰性”。例如：開始向左偏，則隨著頂進 繼續(xù)向左偏，且愈偏愈大，向右、向上、向下都有這種傾向。但由于手工掘進糾偏必然影響頂 進的速度，因而不必也沒有必要每次頂進都糾偏，而是應該利用產(chǎn)

15、生偏差的“惰性”分析偏差發(fā) 展的趨勢，控制偏差可能發(fā)生的量，掌握糾編時機進行糾偏。常用的糾偏方法。a 挖土校正法。偏差為12 cm時，可采用此法。此法是管子偏向設計中心的一側適當超挖，而在相對的 一側超挖或留坎，使管子在繼續(xù)頂進中，逐漸回到設計位置，以達到校正的目的。b 強制校正法。當偏差大于20 mm時，用挖土法不易校下，可用申10 cm圓木或方木頂一根，一端頂在管 子偏離中心的一側管壁上，另一端安在墊有鋼板或木板的管前土壤上，支架穩(wěn)固后，開動千斤 頂，利用頂進時頂木斜支管子所產(chǎn)生的分力，使管子得到校正。c 襯墊校正法。對淤泥、流砂地段的管子，因其地基承載力弱，常出現(xiàn)低頭現(xiàn)象，這時在管低或管

16、子一側 加木楔，使管道沿正確的方向頂進，正確的方法是將木楔作成光面或包一層鐵皮，稍有些斜 坡，使之慢慢恢復原狀。管道兩端露在工作井中的長度不得小于0.5 m，均不得有接口。2.8 閉水試驗2.8.1 閉水試驗工藝流程閉水試驗工藝流程如下：試驗段管口封磚f在上游井內(nèi)放水f試驗水灌至上游井口，高度 穩(wěn)定-測量水位下降值，計算滲水量-對照是否滿足規(guī)定要求-合格后進行回填土。2.8.2 閉水試驗施工方法閉水試驗在管道回填前進行，并先將管道灌滿水浸泡12天方可進行，試驗管段應按井 距分隔。管道兩端管堵用磚砌，必須養(yǎng)護 47 天達到一定強度后，再向閉水段檢查井內(nèi)注水。注 水試驗的水位，應為實驗段上游管內(nèi)項

17、以上2m，如井高不足2 m,將水灌至接近上游井口高 度。注水過程同時檢查管堵、管道、井身、無漏水和嚴重滲水，再浸泡管和井 12 天后進行 閉水試驗。（1）管道閉水試驗時，試驗管段應符合下列規(guī)定。管道及檢查井外觀質量已驗收合格。管道未回填土且溝槽內(nèi)無積水。全部預留孔應封堵，不得滲水。管道兩端堵板承載力經(jīng)驗算大于水壓力的合力；除預留進出水管外，應封堵堅固，不得流 水。（2）管道閉水試驗應符合下列規(guī)定。當試驗段上游設計水頭不超地管頂內(nèi)壁時，試驗水頭應以試驗段上游管頂內(nèi)壁加2m計。當計算出的試驗水頭小于 10米，但已超過上游檢查井井頂時，試驗水頭應以上游檢查井 井高度為準。（3）管道嚴密性試驗時，應進行外觀檢查；不得有漏水現(xiàn)象，實測允許滲水量符規(guī)定數(shù) 值，管道嚴密性試驗為合格。