泥水平衡顶管施工在城市污水管网改造中的应用

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建筑科学

泥水平衡顶管施工在城市污水管网改造中的应用

潘海涛

（广州市市政集团有限公司

广州

510060）

摘要:本文结合珠海市唐家湾污水管网改造工程中成功应用泥水平衡顶管施工技术的经验,阐述了顶管施工技术及其应用关键词:泥水平衡顶管施工技术应用中图分类号:TU74文献标识码:A文章编号:1672-3791(2008)07(a)-0082-01

在城市管网施工时,许多城市都存在一条马路反复开挖的现象,严重妨碍市区的交通，公称直径为1200mm，壁厚120mm，每节深度依据设计图纸的要求进行。管长2.0m,重量2159Kg/条，顶进长度80m，3.5接收井设计困扰居民生活，缩短路面的寿命。而顶管施工管底埋深5.45m～5.93m。技术则是一种非开挖的、现代化的管道敷设推力的理论计算:施工方法。泥水平衡顶管是压力平衡顶管法F=F1+F2中的一种。

其中F为总推力;F1为迎面阻力;F2为顶进阻力1泥水平衡顶管机工作原理

(D—管外径1.44mP—盾构机被顶进油缸向前顶进,在顶进过程控制土压力)中，由电动机提供能量，旋转切削刀盘贯入土层切削,切削泥块和(或)石块在切削刀盘内被式中K0为静止土压力系数,一般取0.55;粉碎，然后通过刀盘上的开口进入泥水仓同H0

为地面至掘进机中心的厚度,取最大值5.泥浆或水混合(泥浆或水由泥浆系统提供),形93m;γ为土的湿重量,取1.7

成混合泥浆，混合后的泥浆通过泥浆系统的＝0.55×1.7×5.93＝5.54

2

排泥管道被泥浆泵输送到地面。盾构机在完F1=3.14/4×1.44×2×6＝13.56t

全穿入地下土层后，顶进和切削停止，顶进油式中f为管外表面平均(根

缸缩回,连接电缆和进排泥软管被拆除，吊下据顶进距离平均淤泥土)综合摩阻力,取0.82;第一根顶进管,它被推进到盾构机的尾套中与D为管外径1.44m；L为顶距,取最大值80m;盾构机连在一起[1]。之后，整个系统又开始F2＝3.14×1.44×0.8×80＝2.38t。

连接电缆和进排泥管并继续向前顶进，第一因此,总推力F=13.56+2.38=302.94t。节顶进管顶进完成后，顶进与切削中止，顶进根据总推力、工作井所能承受的最大顶力及油缸缩回，连接电缆和进排泥软管被拆除，吊管材轴向允许推力比较后,取最小值作为油缸下第二根顶进管并插入到已完成的管段后方，的总推力。工作井设计允许承受的最大顶力为然后向前推进，这个过程不断重复直至顶进800t,管材轴向允许推力700t，主顶油缸选用2全部完成。

台(或4台，根据现场实际情况定)300t(3000KN)级油缸。每只油缸顶力控制在250t以2工程实例

下，这可以通过油泵压力来控制，千斤顶总推我司承担的京珠高速公路引道污水管顶力500t。因此我们无需增加额外的顶进系统即管施工位于珠海市唐家湾，是该片区污水改可满足要求。造工程的主要干管，位于港湾大道与京珠高2.4工作井设计

速引道的入口，及中珠渠南边。其标高深度比工作井、接收井采用拉森钢板桩作为围较大，上部车流量比较多，是珠海市主要出入护桩，人工挖孔成井，最后施工垫层、集水井、口之一。底板、内衬墙。本工程采用矩形工作井，井内2.1地质条件

应有足够的空间和工作面，保证下管、安装顶根据地质勘探资料,管道经过的地质情况进设备和操作间距，坑底长，宽尺寸可按如下为:①该段土层主要由中粗砂、粉细砂组成;公式[2]：

②该段靠近海边，地下水位比较高，管底又靠W=D1

+(3.0-3.2)m(1)近淤泥层，渗透系数较大。式(1)中W—工作坑底宽度(m）;D1—被2.2机具选择

顶进管子外径1.44m(1.53m);

顶进设备主要包括千斤顶、高压油泵、L'=L1+L2+L3+L4+L5(2)顶铁、工具管及运出土设备等。

式(2)中L'—工作坑底长(m)L1—管子顶①千斤顶:本工程每个工作井拟配置4台进后，尾端压在导轨上的最小长度，混凝土管300t液压千斤顶；②高压油泵：选用额定核动一般留＞500mm;L2—每节管子长度2.5力为31.5Mpa液压油泵；③顶铁：要求能承(m）；L3—千斤顶长度1.5(m）;L4—后背所受顶进压力而不变形，并且便于搬动。占工作坑厚度0.5(m)。

2.3顶管施工检算

本工程工作井有效工作内径4.0×5.0m,本文以工程中Wa232～Wa233段顶管为坑内设集水坑。

例。该段管道采用钢筋砼F型钢承口顶管，

工作井的净空大小为φ5600×5600mm,

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本工程采用圆形接收井，井内应有足够

的空间和工作面，以便于吊出工具头和砌筑检查井。接收井直径可按如下公式：D'=d1+d2=(0.5～0.8)×2(3)式中D'为接收井有效工作内径1.5

（m）;d1为检查井内径(m);d2为检查井结构厚

度(m)。3结语

泥水平衡顶管法是顶管施工中技术先进

的一种,适用地质范围较广，在地下水位较高以及地质变化范围大的土质条件，效果尤其突出;对周围土层的影响较小，施工后地面沉降最小;与其他类型的机种相比，泥水顶管的推力较小，适宜于长距离顶管；工作坑内作业环境较好，作业比较安全。由于采用泥水输送弃土直至地面，搬运土方更为方便；由于采用地面遥控操作，施工更加文明安全；由于连续出土，大大提高了推进速度。采用了方向引导装置，使得顶进速度快、精度高[4]。

我司在珠海市唐家湾污水处理工程中采用顶管施工的泥水平衡顶管技术获得成功，说明泥水平衡顶管技术适应珠三角地质条件，在珠三角有广泛的应用前景。我们在施工中也积累了大量的经验，并充实了城市市政污水管网改造的施工技术，为以后的市政工程施工打下坚实的基础。

参考文献

[1]余彬泉,陈传灿.顶管施工技术[J].北京:人

民交通出版社,2003.

[2]刘灿生.给水排水工程施工手册[J].北京:

中国建筑工业出版社,2003.

[3]徐鼎文,常志续.给水排水工程施工[J].北

京:中国建筑工业出版社,1987.

[4]金荣庄,尹相忠.市政工程质量通病及防治

[J].北京:中国建筑工业出版社,1998.