城市供水管道工程顶管施工技术初探

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1、城市供水管道工程顶管施工技术初探　　摘要:在城市供水管道工程建设中，顶管施工显示出极大优越性，具有开挖量少，交通干扰小、工期短等优势，因此，顶管施工技术得到了广泛的应用。本文结合应用实例，探讨了城市供水管道工程顶管施工方案、施工技术及质量控制措施，给同类工程提供参考。　　关键词:供水管道工程：顶管施工；顶力计算；纠偏；质量控制　　中图分类号：文献标识码：A文章编号：　　城市供水管道工程是重要基础设施，其建设受到了人们的广泛关注。传统的挖槽埋管地下管线施工技术对地面交通有很大影响，因此，受到了逐渐受到限制。而顶管

2、施工技术与传统的施工技术相比，对地面活动影响较小，施工控制严格可保证交通畅通，日常活动正常，特别是在穿越铁路、公路、河流、建筑物等障碍物时可减少沿线的拆迁工作量，节约资金和时间，降低工程造价。因此，顶管技术在城市供水管道工程施工中得到广泛的应用。　　1工程概况　　工程简介　　某城市供水管道工程，在穿越市政道路采用顶管施工技术，工程长，埋设深度为4～6m。管道采用内径DNXX的“F”形Ⅲ级钢筋混凝土管材，混凝土等级为C50级。　　场地工程地质情况　　顶管段地质情况为黏性土、回填土，管线主要在黏性土中穿过，经讨论决

3、定，采用人工开挖与机械顶进两种方法相结合施工。　　2主要施工方法　　由于穿越距离短且工作坑土质较好，因此，采用组合道轨枕木作后背。为了保证顶进质量，施工时应进行后背的强度和刚度计算。　　3手掘式机械顶管施工方案　　本工程顶管单一，结合现场实际情况和地质勘察报告，施工方拟定采取手掘式机械顶管施工方法。　　手掘式顶管施工工艺流程(如图1所示)　　顶力计算与后背设计　　本工程将枕木组合作为千斤顶的后背墙。　　1)后背结构及抗力计算　　(1)后背结构　　后背作为千斤顶的支撑结构，要有足够的强度，且压缩变形要均匀。因此，

4、应进行强度和稳定性计算。本工程采用组合枕木后背，这种后背安装方便，安装时应满足以施工千斤顶的着力中心高度不小于后背高度的l/3的要求。　　(2)顶力计算　　推力的理论计算公式如式(1):　　F=Fl+F2(l)　　式(l)中，F为总推力；Fl为迎面阻力；F2为顶进阻力。　　F1=π/4×2D×P(2)　　式(2)中，D为管外径，取2m；P为控制土压力。　　P=K0×γ×H0(3)　　式(3)中，K0为静止土压力系数，一般取；H0为地面至顶管中心的厚度，取平均值6m；γ为土的湿重量，取/m3。将相应数值代人式(2

5、)、式(3)，得:　　P=×2×6=/m2　　F1=/4×2×2×=　　F2=πD×F×L(4)　　式(4)中，F为管外表面平均(根据顶进距离平均淤泥土)综合摩阻力，取/m2；D为管外径，取2m；L为顶距，取60m。将相应数值代人式(4)，得:　　F2=×2××60=　　因此，总推力F=+=。根据总推力!工作坑所能承受的最大顶力与管材轴向允许推力相互比较后，取最小值作为油缸的总推力。主顶油缸选用2台320t(3000kN)级油缸。通过油泵压力将每台油缸顶力控制在200t以下，千斤顶总推力为400t。因此，无需增

6、加额外的顶进系统即可满足施工要求。　　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方向一致。当停止顶进，顶力消失，压缩变形随之消失。这种弹性变形现象是正常的，顶管中后背不应被破坏，不能产生不允许的压缩变形。　　后背不允许出现上下或左右不均匀的压缩，否则千斤顶在余面后背会造成顶进偏差。为了保证顶进质量，施工时应进行后背的强度和刚度计算。后背受力计算公式如式(5):　　式(5)中:R为总推力之反力(一般大于推力的～倍)；a为系数(取～之间)，此处取2；B为后座墙的宽度(单位为m)，此处取4m，γ为

7、土的容重(单位为kN/m3)；H为后座墙的高度(单位为m)，此处取2m；Kp为被动土压系数tg2(45°+Φ12)；C为土的内聚力(单位为kPa)，一般情况下取10kPa；h为地面到后座墙顶部土体的高度(单位为m)，此处取2m。　　按式(5)计算，后背能承受2623t顶力(>实际顶力400t)，完全能满足要求。　　主要设备的选择　　顶进设备主要包括千斤顶、高压油泵、顶铁、工具管及运出土设备等。　　1)千斤顶：千斤顶是掘进顶管的主要设备，本工程每个工作井拟配置2台320t液压千斤顶。　　2)高压油泵：由电动机带动

8、油泵工作，选用额定核动力为的液压油泵，控制阀经分配器进人千斤顶，各千斤顶的进油管并联在一起，保证各千斤顶活塞的出力与行程一致。　　3)顶铁：顶铁是传递和分散顶力的设备。要求顶铁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”形顶铁3种。　　4)其他设备：在工作坑上设置固定的工作平台，平台用直径超过30cm的普通圆木作支架，上铺厚度超过5cm的木板