現狀
我國頂管工程的設計與施工搞了很多,頂管管徑之大,頂進長度之長均具世界領先水平。如上海市某水廠過江頂管工程:鋼管,管道直徑φ3.0m,單項一次頂進長度1120m,居世界第一。上海市奉賢開發區污水排海頂管工程:鋼筋混凝土管,管徑1.6m,一次頂進長度1511m,創頂管單向一次頂進長度世界首位。北京某排污水下管工程,穿越京包鐵路,乾管管線為雙排聲3.0m鋼筋混凝土管,兩管間淨距7.0m,頂管頂進長度大於70m。這些頂管工程(含隧道法施工),工程規模較大,技術難度較高,在同行業中水平領先。在給排水工程、煤氣熱力工程、電信電纜工程採用頂管施工的也很多,套用較普遍。
特點
一、頂管技術具有以下優點:
(1)施工面由線縮成點,占地面積少,與同管徑的開槽施工法相比,可節約土地,
(2)施工面移入地下,使地面活動不受影響,可保持交通運輸暢通無阻;
(3)穿越鐵路、公路、河流、建築物等障礙時可減少沿線的拆遷工作量,節約資金和時間,降低工程造價;
(4)施工過程中易做到不破壞現有的管線和構築物,不影響其正常使用;
(5)施工噪音低,減少對沿線環境的污染,
(6)頂管施工除工作面挖土尚多使用人工外,共他工序大部分實現了機械化,降低了勞動強度,
(7)在穿越河流時,既不需要導流,修築圍堰,也不影響正常的通航。
二、頂管技術的缺點是:
(1)土質不良或管頂超挖過多時, 竣工後地面下沉, 路表裂縫, 需進行修補處理;
(2)必須有詳細的工程地質和水文地質勘察資料,否則頂進中遇到未估計到的惡劣土層,將出現不易克服的困難;
(3)遇到複雜的地質情況時,如鬆散的砂礫層、地下水位以下的粉土,施工困難,工程造價增高。
方法
管道頂進作業施工方法有手工掘進頂管法、機械掘進頂管法和水力掘進頂管法。
1.手工掘進頂管法
手工掘進頂管法是頂管施工中最簡單的一種方法,也是廣泛採用的方法。它是由人工負責管前挖土,隨挖隨頂,挖出的土方由手推車或礦車運到工作坑,然後用吊裝機械吊出坑外。這種頂進方法工作條件差,勞動強度大,僅適用於頂管不受地下水影響,距離較短的場合。
2.機械掘進頂管法
機械掘進頂管法與手工掘進頂管法大致相同,除了掘進和管內運土不同外。該法在頂進工具管裡面安裝了一台小型掘土機,把掘出來的土裝在其後的上料機上,然後通過礦車、吊裝機械,將土直接排棄到坑外。該法不受地下水的影響。可適用於較長距離的施工現場。
3.水力掘進頂管法
水力掘進頂管法是利用管端工具管內設定的高壓水槍噴出高壓水,將管前端的水衝散,變成泥漿,然後用水力吸泥機或泥漿泵將泥漿排除出去,這樣邊沖邊頂,不斷前進。這種方法優點是效率高、成本低,缺點是頂進時方向不易控制。
工作內容
頂管工程包括工作坑土方、人工挖土頂管、擠壓頂管,混凝土方(拱)管涵頂進,不同材質不同管徑的頂管接口等項目,適用於雨、污水管(涵)以及外套管的不開槽頂管工程項目。
(1)工作坑、交匯坑土方及支撐安拆的工作內容包括:
1)人工挖工作坑、交匯坑土方:人工挖土、少先吊配合吊土、卸土,場地清理。
2)工作坑支撐設備安拆、接收坑支撐安拆:備料、場內運輸、支撐安拆、整理、指定地點堆放。
(2)頂進后座及坑內平台安拆的工作內容包括:
1)枋木后座:安拆頂進后座、安拆人工操作平台及千斤頂平台、清理現場。
2)鋼筋混凝土后座:模板制、安、拆,鋼筋除銹、製作、安裝,混凝土拌合、澆搗、養護,安拆鋼板後靠,搭拆人工操作平台及千斤頂平台,拆除混凝土后座,清理現場。
(3)泥水切削機械及附屬設施安拆的工作內容包括:安拆工具管、千斤頂、頂鐵、油泵、配電設備、進水泵、出泥泵、儀表操作台、油管閘閥、壓力表、進水管、出泥管及鐵梯等全部工序。
(4)中繼間安拆的工作內容包括:安裝、吊卸中繼間,裝油泵、油管,接縫防水,拆除中繼問內的全部設備,吊出井口。
(5)頂進觸變泥漿減阻的工作內容包括:安拆操作機械,取料、拌漿、壓漿、清理。
(6)封閉式頂進的工作內容包括:卸管、接拆進水管、出泥漿管、照明設備,掘進、測量糾偏,泥漿出坑,場內運輸等。
(7)混凝土管頂進的工作內容包括:下管、固定脹圈,安、拆、換頂鐵,挖、運、吊土,頂進,糾偏。
(8)鋼管頂進的工作內容包括:修整工作坑、安拆頂管設備,下管、切口、焊口、安、拆、換頂鐵,挖、運、吊土,頂進,糾偏。
(9)擠壓頂進的工作內容包括:修整工作坑、安拆頂管設備,下管、接口,安、拆、換頂鐵,挖、運、吊土,頂進,糾偏。
(10)方(拱)涵頂進的工作內容包括:
1)頂進:修整工作坑、安拆頂管設備,下方(拱)涵,安、拆、換頂鐵,挖、運、吊土,頂迸,糾偏。
2)接口:熬制瀝青瑪碲脂、裁油氈,制填石棉水泥,抹口。
(11)混凝土管頂管平口管接口的工作內容包括:配製瀝青麻絲,拌合砂漿,填、打(打)管口,材料運輸。
(12)混凝土管頂管企口管接口的工作內容包括:
1)瀝青麻絲膨脹水泥接口、瀝青麻絲石棉水泥接口:配製瀝青麻絲,拌合砂漿,填、打(打)管口,材料運輸。
2)橡膠墊板膨脹水泥接口、橡膠墊板石棉水泥接口:清理管El,調配嵌縫及黏結材料,制粘墊板,打(抹)內管口,材料運輸。
(13)頂管接口外套環的工作內容包括:清理接口,安放“O”形橡膠圈、安放鋼製外套環,刷環氧瀝青漆。
(14)頂管接口內套環的工作內容包括:配製瀝青麻絲、拌合砂漿、安裝內套環填抹(打)管口、材料運輸。
(15)頂管鋼板套環製作的工作內容包括:畫線、下料、坡口、壓頭、卷圓、找圓、組對、點焊、焊接、除銹、刷油、場內運輸等。
適用範圍
頂管施工的適用範圍甚廣,遇到下面情況時可採用:
(1)管道穿越鐵路,公路、河流或建築物時;
(2)街道狹窄,兩側建築物多時,
(3)在市區交通量大的街道施工,又不能斷絕交通或嚴重影響交通時,
(4)現場條件複雜,上下交叉作業,相互干擾,易發生危險時,
(5)管道覆土較深,開槽土方量大,並需要支撐時,
(6)河道以下施工,採用隧道方式施工不經濟或技術上有困難。