顶管技术在给排水工程中的应用.docx

顶管技术在给排水工程中的应用顶管施工技术是指在不开挖地表破坏路面的条件下铺设各种地下公用设施的一种技术和方法。凭借其不影响交通、不破坏环境、施工周期短、综合施工成本低等优点被广泛应用于市政工程。本文结合许昌某污水管道工程对于顶管技术的应用对目前给排水工程中顶管技术作出了相应的阐述分析仅供同行参考。近年来我国的城市建设不断发展与扩大城市高层建筑和基础设施的也在不断兴建地下工程的建设和应用日益广泛在一些不允许开挖施工的路段采用顶管技术是一种比较理想的施工工艺它是地下管线施工中穿越障碍时常用的一种施工技术。工程概况许昌市某道路污水管道工程总长约2.5公里路幅宽度36m。道路下管线分别为D300～D1200污水管路北侧埋设一根D1200污水管。其中一段约486m长紧贴路侧有大量房屋管道埋深约为5.7～6.9m路面下埋有雨水、电缆其它管线。管道底穿越3-1层粉质粘土层和4-1层粉土。根据土质等情况提出该段采用长距离顶管一次顶进补位的方案。开槽埋管和顶管的比选1.开槽埋管从地质情况分析：D1200钢筋混凝土管自重较大管道位于3-1层或4-1层埋深在5.0～6.0m管基不易采用原状土基础须采用钢性基础底板。考虑到地下水位较高为保证基槽大开挖既要考虑多种降水方式又要考虑基槽正常围护开槽施工时上部土层为粉质粘土层和粉土层需要采取井点降水以防止地面发生沉降情况这样增加了施工成本。2.从管道地基设计方面分析：开槽后须采用有效的管道基础。先铺设碎石层加强地基承载力再做砼底板基础实施砂石坞管由于施工中无法避免扰动地基仍无法有效减少管道实际沉降。而顶管方法由于管与土同体积置换效应和土拱效应则可在较大程度上减少管道沉降。3.以施工工期分析：在道路下开挖埋管施工工期较长开挖施工的土方堆放严重影响了交通环境而且施工造成道路反复开挖影响了道路的使用寿命综合考虑不符合城区管道施工要求；而采用顶管施工工期较短且场地整洁道路不需要整体破坏不影响交通环境。最后从经济性分析计入降水措施、管道基础、道路恢复、开挖土方量围护费用造价则在城区施工覆土深度较大的管道情况下采用顶管比开槽埋管经济。顶管施工的计算与分析1.顶推力计算本工程顶进施工采用F-B型钢承口式Ⅲ级钢筋混凝土管、楔形橡胶圈接口、多层胶合板衬垫。（1）管外壁阻力W外=NμF=MF式中W外--管外壁摩阻力；N--每平方管子外表面上的法向力；μ--外表面摩擦系数；F--管子外表面面积；M--每平方管子外表面的单位摩阻力M=Nμ。法向压力：管顶处为N顶=H有效γ；管侧1处为N侧1=（H有效+D外/2）λ1γ；管侧2处为N侧2=（H有效+D外/2）λ2γ；管底处为N底=（H有效+D外）γ+G/D外。式中H有效为有效覆土高度。当机具头的刃脚压入土层时在刃脚和后续顶管上将形成一个拱顶这样压在管子上的就不是管顶上方的全部土体而只是部分土拱。其拱高即为有效覆土高度H有效。H有效随时间增大直到达H最大为止。最大覆土高度数值取决于土层管子外径总覆土高度H总以及车荷震动等外部影响而且与时间相关。前式中γ的取值：当土拱整个位于地下水位下：γ水下=γ干-8当土拱部分位于地下水位下：γ平均=（H水上γ水上+H水下γ水下）/（H水上+H水下）当水平顶管时把管顶、管侧、管底法向力取算术平均值：M=μ[γ平均（H有效+D外/2）（λ顶+λ侧1+λ侧2+λ底/4）+G/（4D外）]式中λ为主动或被动土压力系数。顶管总长为L时总管外壁摩阻力为：W外总=MFL=NμFL如设中继间时第一个中继间的顶推力为：P1=（D2外π/4）B+D外πL1M式中L1为机具头到第一个中继间的距离。其后第二个中继间的推力为：P2=D外πL2M式中L2为第一个中继间到第二个中继间距离。（2）顶管前壁阻力：W前=（D2外π/4）B式中D外--机具头外径；B--前壁单位面积阻力。（3）合计顶推力：P=W外总+W前通过顶力计算在顶进168m处（即56节管接口处）设一个中继间通过中继间再将57m管道（19节管）顶入接收井。施工方法采用土压平衡法顶进采用4个200t千斤顶合计800t极限顶力。实际施工中最大顶力约为700kN。2.顶进工作坑计算工作坑采用排水法沉井施工兼作检查井之用。在实际顶