王宏成,李从保 (安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司,安徽 合肥 230088)
在以往的工程项目中,顶管技术是从未被关注和应用过的,该项技术的出现可以为市政给排水施工项目带来诸多的好处和利益,一方面可以通过该项技术铺设管线,另一方面可以进行地下管廊施工。尤其是需要相关的负责人员和施工人员予以特殊注意的工程环节,无论是某一工段还是管线,应用顶管技术都不会对土体产生任何的影响,更不会威胁到上部结构等。举个例子来说,工程项目中铺设管线的施工范围涉及商业街和人口比例较大的闹市区等,为了达到更好的施工效果,便需要灵活采用长距离施工技术。本篇文章便是以此为基础来进行研究和分析。
在施工项目中应用长距离顶管技术时,油缸会为施工提供动力作用,在土压平衡顶管机的辅助作用下,顶管机逐渐向前运行,确保施工操作能够顺利进行。管道被顶进时,刀具不断转变方向,从而对土体进行全方位的切削操作,避免产生任何的疏漏,切削操作完成之后,一部分经由螺旋输送机进行传输,另一部分则送往土仓内部,此时的土体会受到或多或少的挤压作用,最后的土体会具备土压。在输送土体时,相关的负责人员和操作人员应当清晰地掌握输送机的功能特性,明确应当如何进行操作才能最为充分地发挥出其最大的作用。如此这些便是管道基础施工涉及的许多重要环节。之后,相关的施工人员应当通过恰当的方法研究和分析土质具备的特点,根据具体情况在刀盘和土仓中添加特定的材料,具体包括粘土浆和清水等,如此,施工时的操作难度将会有一定程度的简化和降低,因为在传统操作模式下的沙土层是无法顺利进行施工的,而采用顶管技术便可以对此工程进行有效地改造,使之变为泥状土,这样在施工过程中便不会产生任何的阻碍和影响,后续的施工操作也能够顺利进行。操作人员应当注意,泥状土具有较好的承受能力,不仅可以承受开挖面的压力,同时也可以承受地下水产生的压力,所以刀盘面前部可以形成泥状土,并且具有较高的稳定性,尤其是泥状土不会对随时变化的环境产生过多的排斥性,也就是说它的适应性较强,所以施工人员在施工过程中,可以根据不同土层的实际情况分开进行操作。
图1 顶管施工工艺示意图
近年来,城镇化建设不断推进,国家相关部门对于污水处理和排放问题的关注度和重视度日益增加,市政给排水工程由此被提上重要日程。但是,就目前的情况来看,许多城市在推进该项工程的过程中,未能使实际施工及时跟上未来发展的步伐,究其本质,原因在于现代化的施工需求日益增加,传统的技术无法及时满足。应用长距离顶管施工技术之后,我国市政给排水工程得到了较大程度地发展,具体来说,该项技术具备的主要优势在于非开挖顶管施工。此外,它具备较高的安全性,能够在较短的时间内适应多变的环境,并且该施工过程中不需要投入过多的成本费用等。该项技术可以在开挖程度较低,甚至是不开挖时便能进行很好地修复,所以工作量不会太多,也不会对周围的地质环境产生较多的不利影响,在传统的施工方式下或许会遇到较多的障碍物,但是采用该项技术便不会产生这样的问题,所以,若要让市政给排水工程建设得到良好地发展,就应当重视该项技术。
图2 顶管施工现场示意图
该项工程是市区项目,其建设主要是为了处理城市产生的工业污水、生活废水以及降雨量过多时无法及时排出的雨水,故而需要建立两个处理体系:其一是污水处理体系;其二是雨水处理体系。污水管道分为上游和下游两个部分,其中上游与第一标段相连,下游与排水管总网相连。明挖段包括两个部分:其一是人行道;其二是自行车道。这些都属于非机动车道,若是管线埋设的深度大于5m,或是管线埋设的位置在闹市区,那么应当采用管道安装的方式,并灵活应用该项施工技术。因为该项目存在特殊之处,相关单位对于安全性和经济性也会提出较为严格的要求,综合衡量之下,顶管方式是最为合适并且最具可行性的。
①施工操作开始之前,相关的负责人员和操作人员应当按照相关的要求和标准,合理配置水电资源和线路,确保施工任务能够顺利且安全地进行。具体来说,变压器的功率应当设定为200kW,水源需求应当采取就近原则,将机械设备放置在恰当的位置上,避免对施工过程产生阻碍,此外,施工现场应当全封闭。
②配备足够的人力资源和物力资源,避免项目中断。预留一定长度的管线,至少应当有35m。
③建立测控网,实时控制较为重要的环节,并对其进行复核。
该过程中可能会用到如下设备:钢梯、油泵以及导轨等。具体来说,顶管基座使用的材料为Q235B级钢,安装管线时应当首先进行测量,然后予以定位,确保足够的稳定性。
按照项目要求,经过相关部门的车辆和管线安排,便能在最短的时间内完成装配工作。
顶管的制作材料为成品钢管,材料运送至施工现场,需要进行检测,各项指标合格之后方可使用。掘进设备也需要进行位置调整和质量检测。
施工时,土体会发生或多或少的变形,也会遭到一定程度的破坏,究其本质,原因在于产生的挤压作用,如此一来便会失去原本的平衡状态,若是土体能够承受的最大重量也无法达到应力作用的大小时,土体便会被破坏。
施工时,可能会因为操作不当或是其他方面的因素而发生超出范围,或是方位有所偏差等现象,顶进过程中,周边土体可能会受到较大的顶管作用,这也会导致土体所受的作用有所变化,进而产生变形或是位置改变等现象。
从各个角度出发研究地层发生变形的原因可以得出,若是端头地层有所损失,周围的土体环境便会产生变形现象,甚至会发生沉陷,除此之外,管道与土体之间存在着一定的摩擦阻力,会使地层发生变动。故而在施工操作开始之前,相关的负责人员和施工人员应当明确勘测报告中的相关指标,据此来控制各种类型土质应当挖出的深度。若是想要使坡度较为平缓,可以采用控制偏差的方式,这样也能够避免对土体产生过多的不利影响。与此同时,施工人员也应当将顶管速度控制在合理的范围之内。
5.2.1 顶管机进洞前洞口土体加固
考虑应用该项技术之后的实际推进情况,施工人员应当利用合适的机械设备来加固洞口部分的土体,这样接收井中便不会掉入水泥。具体来说,加固操作所采用的方法是灌浆,如此形成的土体往往具有较高的质量,接收井中也不会有泥土进入,后续的施工操作也不会因此而受到影响。
5.2.2 顶管过程中设备状态复核测量
在采用顶管技术时,相关的负责人员和操作人员应当特别注意以下两个方面的问题:其一是管线应当铺设在何种方位;其二是如何准确,且有效地测量管线的进程。只有完成好这两项工作任务,顶管施工的质量也就能够达到预期的标准和要求。具体来说,测量人员需要特别注意以下三个位置:首先是顶进桩头;其次是出洞口;然后是进洞口。必须严格遵循相关的标准,不能出现任何的偏差。
5.2.3 沉井护壁的砌筑
为避免施工现场周围的土体环境受到过多的不利影响,相关的操作人员应当首先采取恰当的方案措施保护井壁,避免影响其稳定性。若是遇到质量较差且不易进行施工的土体,应当采取一边开凿一边砌筑砖墙的方式。
5.2.4 顶管机进的接收
在接收顶管机进时,施工人员应当控制好行进的速度,使得顶管能够连续运行,避免留出过长的时间差,这样便不会产生严重的水土流失现象。全部进洞之后,应当在最短的时间内进行分离和接头操作,确保最终完工的质量能够尽可能地达到预期的标准和要求。
若是施工现场的地质条件不利于操作,常见的情况包括土质液化或是土体产生的摩擦作用较为明显等,那么在顶进施工时,便会出现较大的难度,遇到这种现象时,相关的负责人员和操作人员可以考虑采用机头刀盘,这种刀盘的半径往往较大,可以有效弱化施工过程中受到的摩擦作用,从而避免对周围土体环境产生过多的扰动。
顶管施工技术相比而言具有先进性,能够很好地改善现代给排水工程项目的完工质量,文章以某一具体实例为切入点展开研究和探讨,分析了应用该项技术之后是否会对土体产生较大的影响,以及是否会危害到施工现场周围的土体环境等,在此基础上提出应当采取怎样的措施和方案才能更好地解决问题。希望相关研究成果,能够为之后长距离施工技术在实际工程项目中的应用、操作,提供有价值的信息。