人工頂管施工技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效益

PAGEPAGE6淺談人工頂管的施工技術(shù)和應(yīng)用價(jià)值摘要：本文主要描述了頂管技術(shù)的應(yīng)用及其效益特征，結(jié)合御東污水管網(wǎng)三標(biāo)工程實(shí)例重點(diǎn)介紹了人工頂管的主要施工技術(shù)，分析了人工頂管的優(yōu)點(diǎn)、存在問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施，并比較分析了人工頂管和機(jī)械頂管的經(jīng)濟(jì)效益，得出人工頂管的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：人工頂管、施工技術(shù)、機(jī)械頂管、應(yīng)用價(jià)值頂管技術(shù)是一項(xiàng)集電子技術(shù)、冶金、地質(zhì)學(xué)、以及化學(xué)等多種學(xué)科為一體的綜合型建筑工程。近年來(lái)，頂管施工技術(shù)在建筑行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用及發(fā)展，尤其是是在市政工程的建設(shè)中，得到更加廣泛的應(yīng)用。由于頂管技術(shù)不需要挖開地面，在地下進(jìn)行管道以及公路、鐵路的建筑與維修，減少對(duì)城市的污染，提高經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，因而受到廣泛建筑開發(fā)商和施工單位的青睞。A頂管技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用及其效益特征Ⅰ適用范圍（1）在城市中心地區(qū)，或商業(yè)繁華街道，以及城市建設(shè)中遇到無(wú)法遷移或不能實(shí)施大型開挖的文物古跡遺址等特殊地段，對(duì)不能進(jìn)行空中架線、開槽埋管來(lái)實(shí)施作業(yè)施工時(shí)，一般是采用管徑8O～600ram的地下埋管工程可使用頂管法施工。（2）在敷設(shè)城市污水管道直徑大于500ram時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法采用明溝開挖埋管施工而管道沿線又無(wú)其它建筑物基礎(chǔ)時(shí)，可使用頂管法施工作業(yè)。Ⅱ頂管技術(shù)在市政管網(wǎng)中的應(yīng)用目前，在城市管網(wǎng)施工時(shí)，許多城市都存在馬路反復(fù)開挖的現(xiàn)象，嚴(yán)重防礙了市區(qū)的交通，困擾了居民生活，縮短了路面的壽命。配套的電訊、自來(lái)水、煤氣、排水、路燈、城市坐標(biāo)、候車亭、廣告箱、路牌、電話亭、治安崗?fù)さ榷家l(fā)生反復(fù)拆建才行，這無(wú)疑增加了對(duì)城市設(shè)施的破壞和施工的難度，城市這方面的問(wèn)題顯得尤其突出。Ⅲ頂管施工技術(shù)在市政管網(wǎng)中的應(yīng)用主要包括：（1）舊城改造過(guò)程中，由于多年形成的各種管網(wǎng)相互交錯(cuò)，很多管線地下位置不明，原始資料丟失或不全等因索，市政管網(wǎng)鋪設(shè)時(shí)無(wú)法對(duì)地面進(jìn)行有效開挖。（2）城市架空線路遇交通干線、繁華街道、文物古跡，鐵路或江河阻截，需轉(zhuǎn)入地下過(guò)渡。（3）當(dāng)污水管道直徑較大（1000mm以上），而施工現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境受限，無(wú)法采用明溝開挖來(lái)埋管施工管道。Ⅳ頂管施工技術(shù)的效益特征頂管敷設(shè)管道施工技術(shù)特別適用于大中型管徑的非開挖埋設(shè)，具有經(jīng)濟(jì)、高效、保護(hù)環(huán)境的綜合功能。采用該技術(shù)施工，既能節(jié)約一定的征地拆遷費(fèi)用，又可減少環(huán)境污染和對(duì)道路的堵塞，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。這種技術(shù)具有的優(yōu)勢(shì)包括：a.不用開挖地面，尤其是城市道路；b.不用拆遷征地，不會(huì)破壞地面建筑物；c.不影響正常的城市交通秩序；d.不破壞地表植被和周邊環(huán)境；e.施工過(guò)程不受氣候和環(huán)境的影響；f不影響管道的段差變形；g省時(shí)、高效、安全，無(wú)建筑垃圾污染，并且綜合造價(jià)低等。B淺談人工頂管施工技術(shù)及其應(yīng)用價(jià)值頂管施工方式主要有機(jī)械頂管和人工頂管。在頂管施工前要選擇合適的施工方法。頂管前期準(zhǔn)備工作有：（1）定位測(cè)量，了解頂進(jìn)軸線每5-10m的原地面初始標(biāo)高；（2）現(xiàn)場(chǎng)勘探，盡量了解土層的物理性質(zhì)（顆粒組成、含水量大小、透水系數(shù)及塑性指數(shù)）、力學(xué)參數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)貫入值、內(nèi)粘聚力及內(nèi)摩擦角）、分布狀況（分布范圍及埋深厚度）等；（3）了解地下水的狀況及變化規(guī)律如地下水來(lái)源、水面標(biāo)高等。結(jié)合工程實(shí)例，因?yàn)樵诖笸杏鶘|污水管網(wǎng)三標(biāo)施工中采用人工頂管方式，所以下面我們著重討論人工頂管的施工技術(shù)和應(yīng)用價(jià)值。人工頂管，即是手撅式頂管，是最早發(fā)展起來(lái)的一種頂管施工工藝，由于它采用了一定的輔助措施后便具有施工操作簡(jiǎn)便，設(shè)備少，施工成本低、施工進(jìn)度快等優(yōu)點(diǎn)，所以目前還具有一定的應(yīng)用價(jià)值。1施工技術(shù)1.1施工順序人工頂管的施工順序?yàn)椋汗ぷ骶┕ぁ斶M(jìn)設(shè)備安裝調(diào)試—吊裝砼管在軌道上—連接好工具管—裝頂鐵—開啟油泵頂進(jìn)—出泥—管道貫通—拆工具管。人工頂管的實(shí)施，先建立一個(gè)工作井和接收井，工作井中在澆筑底板的同時(shí)布設(shè)導(dǎo)軌，在井面安裝一個(gè)支架式的起重設(shè)備做出土用，井下共需要二人，其中一人挖土，另一人負(fù)責(zé)用斗車將挖出的土運(yùn)至洞口，井上需要一人，同時(shí)負(fù)責(zé)卷?yè)P(yáng)機(jī)的操作和將井下吊上來(lái)的土運(yùn)到井室附近的已經(jīng)挖好的棄土坑，待棄土坑填滿后，可以利用挖掘機(jī)和卡車運(yùn)走土方。1.2頂管工作井內(nèi)設(shè)備安裝（1）導(dǎo)軌安裝。嚴(yán)格控制導(dǎo)軌的中線位置和高程，確保頂入管節(jié)中心及高程能符合設(shè)計(jì)要求。由于工作井地板澆筑了水泥混凝土，地基穩(wěn)定，導(dǎo)軌直接放置在工作井的底板上。嚴(yán)格控制導(dǎo)軌頂面的高程，其縱坡與管道縱坡一致。導(dǎo)軌采用澆筑砼予以固定，導(dǎo)軌長(zhǎng)度采用2-3米，間距可根據(jù)管徑要求做相應(yīng)調(diào)整，一般以便于測(cè)量為宜。導(dǎo)軌必須順直。（2）下管、頂進(jìn)、出土和挖土設(shè)備。一般小于1000mm的管可采用電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)下管，大于1200mm的管以吊機(jī)下管比較安全。頂進(jìn)設(shè)備采用千斤頂、高壓油泵。出土設(shè)備用斗車、垂直牽引的卷?yè)P(yáng)機(jī)，一般粘性土可用鐵鍬挖土，遇到較硬的土層時(shí)，可用空氣壓縮機(jī)加風(fēng)鎬作為挖土設(shè)備。（3）照明設(shè)備：井內(nèi)使用電壓不大于12V的低壓照明。（4）通風(fēng)設(shè)備：人工挖土前和挖土過(guò)程中，采用軸流鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)通風(fēng)管進(jìn)行送風(fēng)，以保證管內(nèi)的含氧率滿足供人工呼吸。1.3引入測(cè)量軸線及水準(zhǔn)點(diǎn)（1）將地面上的管道中心樁引入工作井的側(cè)壁上（兩個(gè)點(diǎn)），作為頂管中心的測(cè)量基線。（2）將地面上的臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)引入工作井底不易碰撞的地方，作為頂管高程測(cè)量的臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)。1.4下管（1）下管前，先嚴(yán)格檢查管材，齡期未到、強(qiáng)度不夠及有明顯缺陷的不合格管材的嚴(yán)禁使用。（2）第一節(jié)管下到軌道上時(shí)，應(yīng)測(cè)量管的中線及前后端管底高程，以校核導(dǎo)軌安裝的準(zhǔn)確性。（3）要安裝戶口鐵或弧形頂鐵保護(hù)管口，以防止管周被破損。1.5千斤頂和頂鐵的安裝（1）千斤頂是人工頂管的主要設(shè)備，先根據(jù)每段頂進(jìn)長(zhǎng)度及土質(zhì)情況計(jì)算所需頂力，根據(jù)頂力再選用相應(yīng)計(jì)較合適噸位的千斤頂。（2）千斤頂在工作坑內(nèi)的布置一般采用并列式，頂力的合力作用點(diǎn)和管壁反作用點(diǎn)應(yīng)在同一軸線，防止在頂進(jìn)過(guò)程中有力偶的存在，造成頂進(jìn)偏差。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，采用機(jī)械挖運(yùn)土方，管上部管壁與土壁有間隙時(shí)，千斤頂?shù)闹c(diǎn)作用在管子垂直直徑的四分之一到五分之一處為宜。（3）安裝頂鐵應(yīng)無(wú)歪斜、扭曲現(xiàn)象，并且必須安裝順直。（4）每次退千斤頂加放頂鐵時(shí)，應(yīng)安放最長(zhǎng)的頂鐵，保持頂鐵數(shù)量最少。（5）頂進(jìn)中，頂鐵上面和側(cè)面不能站人，并隨時(shí)觀察有無(wú)扭曲現(xiàn)象，以防止頂鐵崩離。1.6頂進(jìn)施工工作坑內(nèi)設(shè)備安裝完畢，經(jīng)檢查各部分處于良好狀態(tài)。即可進(jìn)行試頂。首先校測(cè)設(shè)備的水平及垂直標(biāo)高是否符合設(shè)計(jì)要求，合格后即可頂進(jìn)工具頭，然后安放混凝土管節(jié)，再次測(cè)量標(biāo)高，核定無(wú)誤后進(jìn)行試頂，待調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)后即可正常頂進(jìn)施工。在施工過(guò)程中，做到勤挖勤頂勤測(cè)，加強(qiáng)監(jiān)控。頂進(jìn)施工時(shí)，主要利用一邊人工在前面取土，千斤頂出鎬在后背不動(dòng)的情況下將污水管向前頂進(jìn)，其操作過(guò)程如下：安裝好頂鐵擠牢，工具管前端破取一定長(zhǎng)度后，啟動(dòng)油泵，千斤頂進(jìn)油，活塞伸出一個(gè)工作進(jìn)程，將管子推向一定距離。停止油泵，打開控制閥，千斤頂回油，活塞回縮。添加頂鐵，重復(fù)上述操作，直至安裝下一節(jié)管子為止。卸下頂鐵，下管，用環(huán)形橡膠環(huán)連接混凝土管，以保證借口縫隙和受力均勻沒保證管與管之間的連接安全。2人工頂管的優(yōu)點(diǎn)2.1施工成本低僅需要少量設(shè)備，依靠幾個(gè)勞動(dòng)力便可完成頂管施工。而機(jī)械頂管不但頂管機(jī)及相應(yīng)配套設(shè)備貴，而且折舊費(fèi)及損耗也大大高于人工頂管。2.2工作井及接收井占用場(chǎng)地小對(duì)于機(jī)械頂管，由于頂進(jìn)設(shè)備及配套設(shè)備多，占用場(chǎng)地大，并且工作井及接收井要求的尺寸大，對(duì)市政交通影響不言而喻，有時(shí)候甚至?xí)斐烧麠l道路交通癱瘓。人工頂管不但防止了拉鏈路的產(chǎn)生，在一定程度上也能保證交通要求。2.3容易發(fā)現(xiàn)地下管線由于市政工程地下管線復(fù)雜，還可能出現(xiàn)高架橋樁基礎(chǔ)及城市供水管等情況，而且容易將現(xiàn)有的管線破壞，有時(shí)候損失還不小，盡管目前可在頂進(jìn)前可做管線探測(cè)，但一般只能探出金屬管，對(duì)混凝土等非金屬管則無(wú)法探測(cè)出來(lái)，而且人工頂進(jìn)可第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)管線，并作相應(yīng)的處理措施。2.4施工過(guò)程簡(jiǎn)單，可多個(gè)工作面同時(shí)展開由于機(jī)械頂管的機(jī)械和成本費(fèi)用高，對(duì)于造價(jià)不是很高的項(xiàng)目，通常用多臺(tái)機(jī)械頂管機(jī)不現(xiàn)實(shí)，而人工頂管則彌補(bǔ)這一不足，在任何有工作面的地方都可以開展頂進(jìn)工作，整體頂進(jìn)進(jìn)度常常不亞于機(jī)械頂管。3人工頂管存在的問(wèn)題及相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施3.1適用范圍一般只適用于短距離施工，由于長(zhǎng)距離頂進(jìn)出土的距離大，效率降低，而且對(duì)千斤頂?shù)捻斄σ蠹哟?，增加了工作井后靠背的?fù)擔(dān)。應(yīng)對(duì)措施：可根據(jù)土質(zhì)的實(shí)際情況做頂進(jìn)長(zhǎng)度計(jì)劃，通常每段頂進(jìn)以四十米左右為宜，對(duì)土質(zhì)好的情況，頂進(jìn)距離可以達(dá)到八十米左右。3.2安全問(wèn)題安全隱患大，對(duì)于腐質(zhì)有機(jī)土，人工頂進(jìn)時(shí)呼吸困難，對(duì)于流砂嚴(yán)重的土體，很難操作。應(yīng)對(duì)措施：先在開挖前做洞內(nèi)及挖掘面的含氧探測(cè)，目前可通過(guò)氧氣探測(cè)儀探測(cè)含氧量，一般體積百分比不小于18%，如含氧不足，操作人員可通過(guò)井外鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)的方法以達(dá)到氧氣含量滿足要求。對(duì)于流砂，可先進(jìn)行降水，并要在管內(nèi)準(zhǔn)備足夠的沙包、稻草，用來(lái)防止流沙面擴(kuò)大?；蛴酶脑旌髱ЬW(wǎng)格的工具頭配合施工，以防萬(wàn)一，確保施工人員的生米安全。3.3施工精度不高對(duì)于地質(zhì)條件復(fù)雜的情況，頂進(jìn)過(guò)程中較難控制，由于人工頂管測(cè)量糾偏方法不夠先進(jìn)，偏差較機(jī)械頂管大。應(yīng)對(duì)措施：通過(guò)“勤測(cè)勤糾”方法，將偏差控制在最小限度。3.4管徑受到限制由于人工頂管需要人在洞內(nèi)進(jìn)行挖掘，管徑太小不但在挖土?xí)r很難操作，而且如發(fā)生意外是，人身安全得不到保證。應(yīng)對(duì)措施：要求進(jìn)行人工頂管的管徑直徑不小于800mm。3.5地面沉降控制由于人工頂管屬于敞開式的施工工藝，挖掘面不存在外力來(lái)平衡土壓力，對(duì)覆蓋土濃度淺、地下水位高或砂性土，均較難控制挖掘面的穩(wěn)定，造成塌方，而引起地面沉降。應(yīng)對(duì)措施：可以選擇地下水位不高或自身穩(wěn)定性較好的粘性土作為人工頂管。4經(jīng)濟(jì)分析現(xiàn)選大同市污水管網(wǎng)三標(biāo)工程做實(shí)例，該工程共有Φ1500頂管540米，下表中分別列出了以人工頂管及機(jī)械頂管進(jìn)行施工時(shí)頂管的成本，并作簡(jiǎn)單的經(jīng)濟(jì)分析。表一：頂管工程成本項(xiàng)目Φ1500鋼承口砼管長(zhǎng)度（米）單價(jià)（元）總價(jià)（元）機(jī)械頂管54022501215000人工頂管5401820982800從表一可以看出：考慮到普通頂管機(jī)不能進(jìn)行曲線及折線頂管，故取相同數(shù)量的工作井和接收井。在工作井和接收井?dāng)?shù)量相同的情況下，人工頂管的成本較低，約占機(jī)械頂管的80%。節(jié)約造價(jià)約23萬(wàn)元。5總結(jié)與提高5.1結(jié)論（1）人工頂管存在許多優(yōu)點(diǎn)，如施工成本低、對(duì)交通影響小、清楚的辨別地下施工管線及施工過(guò)程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。（2）用人工頂管施工還存在許多不足之處，如安全隱患大，施工精度不高及造成路面沉降等等，但是可以采取相應(yīng)的措施克服它的不足之處并增加其實(shí)用性。（3）通過(guò)上述實(shí)例發(fā)現(xiàn)人工頂管的經(jīng)濟(jì)效益客觀，對(duì)土質(zhì)較好的地方或較貧困地區(qū)，能在保證施工人員安全的前提下，人工頂管在很大程度上還有其發(fā)展的空間和價(jià)值。5.2如何提高業(yè)務(wù)能力（1）加強(qiáng)技術(shù)管理。土質(zhì)情況的調(diào)查和分析在以往施工中由于各種原因不夠詳細(xì)給我們帶來(lái)了較大的麻煩，今后這方面需要加強(qiáng)。測(cè)量復(fù)核制度的執(zhí)行和管理需要加強(qiáng)。對(duì)一些事故的調(diào)查原因分析深化并找出原因，提高認(rèn)識(shí)，避免下次再犯并做好技術(shù)備案工作。方案編制需要再細(xì)化加強(qiáng)，現(xiàn)行所編制方案大多過(guò)于簡(jiǎn)單和不規(guī)范。編制技術(shù)工作進(jìn)度圖，分階段項(xiàng)目部就相應(yīng)技術(shù)工作情況匯報(bào)并書面報(bào)告送達(dá)各部門。建立完善的技術(shù)管理層次和體系。（2）人才培養(yǎng)。要減少無(wú)謂失誤，必須加強(qiáng)土建和設(shè)備等各方面的溝通，頂管施工技術(shù)為綜合地質(zhì)、機(jī)械及電氣控制的特種技術(shù)，技術(shù)管理人員必須具備多學(xué)科的知識(shí)，建議定期請(qǐng)各專業(yè)的專家進(jìn)行相關(guān)學(xué)科的技術(shù)培訓(xùn)工作，使得我們對(duì)于巖土工程、電氣控制工程、液壓系統(tǒng)及機(jī)械學(xué)等有較為全面的認(rèn)識(shí)，將會(huì)有助于我們對(duì)于頂管施工過(guò)程中各種情況的分析判斷能力。（3）科研項(xiàng)目的開展。進(jìn)行這方面工作可以提高我們的創(chuàng)新能力和