文章以兩個典型的頂管施工案例為分析對象，展現(xiàn)了頂管法較傳統(tǒng)明挖法在施工工期和工程造價上的優(yōu)勢，分析了頂管施工過程中頂推設(shè)備的計算選擇、可能引發(fā)的偏移、沉降與隆起、遇到地質(zhì)障礙等問題，并提出了相應(yīng)的處理措施。
頂管法工程案例
泥水平衡式頂管的基本原理是在頂管機(jī)內(nèi)設(shè)置送水管和排泥管各1根，并用閥門控制，送水管和排泥管間安裝一互通管并用閥門控制。當(dāng)頂管機(jī)工作時，打開進(jìn)水閥和排泥閥，關(guān)閉互通管閥門。泥水從送水管經(jīng)過進(jìn)水閥進(jìn)人頂管機(jī)的泥水倉內(nèi)；泥水倉內(nèi)的泥水通過排泥閥由排泥管排出。只要調(diào)節(jié)好進(jìn)、排泥水的流量，就可以使頂管機(jī)的泥水倉中建立一定的壓力。泥水在挖掘面上形成一層不透水的泥膜，阻止泥水向挖掘面里滲透，泥水本身的壓力可以平衡地下水壓力和土壓力，從而維持開挖面的穩(wěn)定。
以龍巖地區(qū)實(shí)施效果良好的兩個典型泥水平衡式頂管工程案例為分析對象，案例頂管平面布置圖如下。
案例1頂管施工平面圖
案例2頂管平面布置圖
頂管法降本增效分析
在不考慮征地拆遷成本的情況下，將兩個典型案例的頂管技術(shù)與明挖法的施工工期和工程造價進(jìn)行對比。案例1表明，頂管法較明挖法工期縮短了 375%，造價節(jié)約了8.1%；案例2表明，頂管法較明挖法工期縮短了 30.2%，造價節(jié)約了 9.7%。均體現(xiàn)了頂管法的降本增效。具體分析兩個案例頂管法的定額套價可知，頂管法的造價主要體現(xiàn)在泥漿制作和輸送、頂管工作坑支護(hù)和建造、頂管頂進(jìn)的費(fèi)用等。對比兩個案例可知，頂管施工技術(shù)的工期和造價主要是由頂管施工管道的直徑、埋深長度以及場地的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件決定的。
頂管法技術(shù)難點(diǎn)分析
1、合理選用井內(nèi)頂推設(shè)備
本次舉例工程頂推設(shè)備的選擇要根據(jù)場地的工程地質(zhì)條件和頂管的最大頂距進(jìn)行計算確認(rèn)。以工程案例2為例，采用經(jīng)驗(yàn)公式，按最大頂距 65m計算。總頂力等于頂管機(jī)的迎面阻力（F1）與側(cè)壁摩阻力（F2）的和。
F1=π/4×D2×P
=π/4×(3+0.275m×2)×(3+0.275m×2)× 125.4kN/m2
=1240.58kN
F2=π·D·f·L
=π×(3+0.275m×2)×4kN/m2×65m
=2 898.22kN
因此，
F=F1+F2=1240.58kN+2898.22kN=4138.8kN，等效為413.88t重物產(chǎn)生的壓力。選擇在工作井內(nèi)設(shè)備配置3臺300t油壓千斤頂，其中1臺備用。
2、管道軸線偏差過大
頂管頂進(jìn)過程中的軸線偏差會影響工程進(jìn)度和工程質(zhì)量，造成頂進(jìn)時設(shè)備損壞，使頂管停頓。頂管施工中要全程加強(qiáng)監(jiān)測與控制，確保管線的中軸線方向、起止點(diǎn)、高程和坡度均在規(guī)定范圍以內(nèi)。頂管糾偏要設(shè)置偏差警戒線，遵循緩慢和多次的原則，杜絕強(qiáng)制性糾偏，尤其是要做好頂進(jìn)初期的偏差檢測與糾正。同時，在施頂過程中，機(jī)頭隨時會產(chǎn)生上漂或下陷現(xiàn)象，應(yīng)及時糾偏，用螺桿將前面幾節(jié)管節(jié)連接固定，另外在管頭內(nèi)安裝一些糾偏裝置，使機(jī)頭在頂進(jìn)過程中有向相反方向運(yùn)動的趨勢。
頂管法施工
3、地面沉降與隆起
頂管周邊的土體受到頂進(jìn)荷載而產(chǎn)生擾動進(jìn)行應(yīng)力重分布，引發(fā)土體變形，可能導(dǎo)致周邊一定范圍內(nèi)的地面沉降或隆起。對此，首先要對可能有影響的臨近建(構(gòu))筑物進(jìn)行監(jiān)測或加固，要有適應(yīng)場地環(huán)境和工程地質(zhì)條件的施工方案，嚴(yán)格控制施工材料的質(zhì)量，確保施工過程的連續(xù)性。在頂管施工過程中，應(yīng)及時掌握頂近壓力和地面沉降測量數(shù)據(jù)，對沉降過大的地方進(jìn)行補(bǔ)償性壓漿。填充管道外圍環(huán)形空隙，密封管道接口，嚴(yán)防滲漏和泥水流失。
4、遇到地質(zhì)障礙
地下頂管工程施工中經(jīng)常會遇到各類地下障礙物或中風(fēng)化巖層等，特別是在河道密布的沿海軟土地區(qū)實(shí)施頂管工程，遇到木樁、塊石、混凝土樁、舊管道等障礙物的情況十分普遍。普遍采用的泥水平衡頂管機(jī)無法打開機(jī)頭進(jìn)行人工清障作業(yè)，除了改變管道線路，繞過障礙物外，對于大多數(shù)沒有詳細(xì)資料的地下障礙物一般都需要對障礙物進(jìn)行清除。清除的方法可以采用“開天窗法”，即在掘進(jìn)機(jī)頭上方地面通過支護(hù)開挖而解決問題的方法。也可以用鋼板套箱法，用鋼板套箱作為支護(hù)體，邊下沉邊開挖，以暴露障礙物進(jìn)行清除�；蛘呤褂�全套管鉆機(jī)法，套管套住障礙物后，用沖擊或沖抓錘進(jìn)行清除。清障后回填黏土經(jīng)測繩探測確認(rèn)管位障礙物被清除后，為防止頂管機(jī)通過該區(qū)域時向上漂移，應(yīng)對清障孔進(jìn)行回填處理。
結(jié)語
頂管法在施工過程中無須進(jìn)行全線開挖，施工占地范圍小，減小了施工期間對道路交通的影響，具備地層適應(yīng)性好、機(jī)械化程度高、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)。頂管法較傳統(tǒng)明挖法在施工工期和工程造價上有明顯的降本增效特征。頂管工程的施工工期和工程造價是由頂管本身的直徑、埋深以及場地的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件綜合決定的。頂管施工過程中要把握技術(shù)要點(diǎn)，合理選用井內(nèi)頂推設(shè)備，同時，避免出現(xiàn)管道軸線偏差過大、施工引發(fā)地面沉降和隆起等不良現(xiàn)象，以確保頂管施工的安全和質(zhì)量。
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