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頂管技術(shù)在給排水施工中的應(yīng)用
（作者未知） 2010/7/23
摘要：本文通過對某開發(fā)區(qū)內(nèi)規(guī)劃路沿線頂管施工段的工程實踐經(jīng)驗，闡述了頂管施工技術(shù)在給排水管道工程中的應(yīng)用，并取得了顯著的成效。
關(guān)鍵詞：頂管；平衡；泥水；工作井
該市政規(guī)劃路給排水施工項目位于某開發(fā)區(qū)內(nèi)，該工程中的W334—W337設(shè)計為頂管施工段。管材采用帶橡膠圈III級鋼筋混凝土承插管，管徑為1500mm，總長270m。其中工作井、接收井均采用矩形鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)。
一、頂管施工技術(shù)方案選擇
(1)經(jīng)調(diào)查分析研究及結(jié)合本公司在設(shè)備和施工及相關(guān)的技術(shù)能力，采用了密封泥水平衡式頂管工藝進(jìn)行施工。
(2)泥水式平衡頂管機(jī)相比于土壓式平衡頂管機(jī)，能有效平衡地下水、對付流沙和淤泥質(zhì)地層。同時泥水式平衡頂管施工比土壓式平衡頂管施工具有以下優(yōu)點：a、可連續(xù)頂進(jìn)作業(yè)，施工速度快：b、人員不用進(jìn)入管道作業(yè)，安全性高；c、在淤泥質(zhì)和砂層中頂進(jìn)，對地質(zhì)環(huán)境影響小，能有效控制施工精度，而且成本低等。
(3)頂管施工主要設(shè)備
該工程選取了GTNS中1500泥水平衡頂管機(jī)，50T吊機(jī)1臺、25T吊機(jī)1臺，后座泵站2套、整體式頂進(jìn)構(gòu)架2套、泥水處理系統(tǒng)2套、激光水準(zhǔn)儀1臺、全站儀1臺、水準(zhǔn)儀1臺、經(jīng)緯儀1臺，另外還有通用設(shè)備電焊機(jī)、水泵等。
(4)頂管施工工藝流程
施工前期準(zhǔn)備→測量放樣、復(fù)核→工作井施工→攪拌樁施工→工作井上下設(shè)備安裝準(zhǔn)備→工具頭吊裝下井、全套設(shè)備調(diào)試→工具頭穿墻頂進(jìn)→后續(xù)吊放管道一管道頂進(jìn)、測量控制及糾偏→管道排泥和廢泥漿外運(yùn)→下→管節(jié)吊放就位→下段頂管頂進(jìn)一管道貫通、回收工具頭→閉水試驗→竣工驗收、清場
(5)施工順序
頂管法施工采取先施工頂管工作井及接收井，后頂進(jìn)管道，然后施工檢查井的施工順序。頂管工作井及接收井施工、管節(jié)制作、頂進(jìn)施工、檢查井施工盡可能平行交叉進(jìn)行，以縮短工期。
二、頂管工程力學(xué)參數(shù)確定
1、頂力計算
本工程采用頂管總頂力計算的經(jīng)驗公式進(jìn)行計算：
F=F0+F1
F0=a peBC2л/4
F1=RSL
F0—始頂力(kN)
F1—管壁摩擦力(kN)
a——綜合系數(shù)，本工程取淤泥質(zhì)土系數(shù)值1
pe—土倉的壓力(kpa)，pe=150kpa
BC=管外徑(m)，取2.238m
R—綜合摩擦阻力(kpa)，本工程取淤泥質(zhì)土值2：
S—管外周長(m)，=3.1415*2.238=7.03m：
L——推進(jìn)長度(m)，本工程考慮L=400m。
初始頂力：FO=1.5*150*2.2382*л/4=885kN
管壁摩擦力：F1=2*7.03*400=5624kN
總推力：F=885+5624=6509 kN=651T
說明：以上的管壁摩擦力計算沒有考慮觸變泥漿減摩效果，施工是采用觸變泥漿減摩，可以有效折減管壁摩阻力。
工具頭正面泥水壓力：F1=л×D2/4XP
其中
F1 N管泥水阻力(t)
D—頂管外徑(m)
a—頂管泥水最大壓力(t/m2)
a與土層密實度、土層含水量、地下水位狀況有關(guān)。根據(jù)有關(guān)工程統(tǒng)計資料和本工程的分析，估算工具頭正面泥水壓力為50t/m2左右，F(xiàn)1=×лD2／4×P=π×2.2382/4×50＝196T
管壁摩擦阻力：F2=S×L×f
其中
S—項管外周長(m)
L—最長一段頂管長度(m)
f—綜合摩擦力系數(shù)(T/m2)
f與管道的埋設(shè)深度、土質(zhì)、地下水位等因素有關(guān)。根據(jù)有關(guān)工程統(tǒng)計資料和本工程的分析，估算綜合摩擦力系數(shù)f=1.3T/m2。F2=S×L×f=π2.238X60×1.0＝421T
在考慮一次頂進(jìn)距離為60—70m時，頂管總阻力為以上阻力之和：F=F1+F2≈617t
根據(jù)該管徑鋼管的要求，其不能承受的以上項力，頂力較大，需要增加中繼環(huán)，頂進(jìn)的后座采用4個200T的千斤頂，中繼環(huán)采用10+30T千斤頂，共計300T。頂管中繼環(huán)布置按照 “工具頭20m—中繼環(huán)一后座60m” 來布置。另外，頂管過程還要采用減阻措施，通常減少管壁摩擦阻力的措施有：管壁與泥土間壓觸變泥漿減阻(優(yōu)質(zhì)膨潤土拌制而成（未完，下一頁）
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