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浅谈顶管技术在城市建设中的应用
城市建设日新月异,同时人们对美好环境的追求也是日益提高,因此城市建设人们生活带来的诸多不便也日益凸现。污水处理系统、自来水、煤气、电力通讯等建设开挖矛盾更甚,笔者通过多年的建设施工,认为顶管技术的应用可以较好地解决问题。
一、技术特点
顶管技术是极为更要的一种都市铺设管道的施工手段,采用顶管施工法铺设管道具有如下得天独厚的优势:
(1)顶管施工是顶管铺管技术的一种,其在国外已广泛使用,在国内也己逐渐普及。于不开挖地面,所以能穿越公路、铁路、河流,其至能在建筑物底下穿过,是一种能安全有效地进行环境保护的施工方法,堪称为环境保护施工时的环境保护。
(2)顶管施工不开挖地面,故而被铺设管道的上部土层未经扰动,管道的管节端不易产生段差变形,其管寿命亦大于开挖法埋管。
(3)采用房下顶管施工法能节约一大笔征地拆迁费用,减少动迁用房,缩短管线长度, 有很大的经济效益。
(4)顶管工艺不仅仅用于管线铺设,它还具有灵活的排管施工方式。更为重要的是顶管施工作为一种工艺,它不仅仅铺设管线,它在管棚施工方面也具有优势。管棚施工是指在地下构筑物施工前,先利用密排的钢管作成各种断面形状的管棚,对地面建筑物在施工过程中起到保护作用或者是为了达到某种特殊要求而采取的一种辅助施工措施。
以下是顶管技术与其他工法的比较:
顶管
盾构
定向钻
水平钻机
夯管锤
工法特点
(优点)
顶进精度高,方向控制精度可达5cm之内
适用于大口径隧道
施工速度快
施工速度快
施工速度快、成本低
工法特点
(缺点)
施工成本较高
管材成本高
由于精度限制,无法用于污水管道施工
施工精度较低
方向控制精度低、施工震动大,仅适用于钢管施工
适用范围
通信管、排污管、煤气管、自来水管、综合管道
综合管道、地铁、隧道
通信管、煤气管、自来水管
通信管、煤气管、自来水管
通信管、煤气管、自来水管
适用管径
Φ350--Φ4000
Φ3000--Φ14000
Φ100--Φ1000
Φ100--Φ1500
Φ200--Φ1800
施工精度
50mm以内
50mm以内
1000mm以内
500mm以内

施工速度
2--4天/100m

1天/100m
1--2天/100m
1--2天/100m
不可否认顶管技术也存在一定的缺点,要求我们在今后的施工中认真加以解决:
(1)对土质要求高。
(2)地面沉降对其影响较大,变位较多。
(3)工期较长。
(4)费用较高。
(5)对管材要求高,一般需采用加筋管、T型、F型砼管等。
二、分类
顶管技术主要有以下分类:
(1)刃口推进工法
(2)泥水式推进工法
通过刀盘以及顶速平衡正面土压力,调节循环水压力用以平衡地下水压力。采用流体输送切削入泥仓的土体,顶进过程中不间断,施工速度快。无需地盘改良或降水处理,施工后地表沉降小。
(3)土压式推进工法
通过向切削仓内注入一定比例的混合材料,使得充满泥仓的泥土混合体平衡正面土压以及地下水压力。无需泥浆泵等后部配套装置,整机造价低廉。无需泥浆处理,施工成本低。
(4)泥浓式推进工法
可以不加破碎的排出孔径约为顶管机直径1/3的砾石,采用了二次注浆方法,大大的减少了磨阻力,适合长距离顶进。
三、不同土质对顶管机械的选择
目前顶管所常见的几种土质
1、淤泥质黏土:此种软土的形成是在较弱的海浪岸流及潮汐的水动力作用下逐渐形成的。土的颜色多呈灰色或黑灰色,光润油滑且有腐烂植物的气味,多呈软塑或半流塑状态。其天然含水量很大,一般都大于30%,饱和度一般大于90%,液限一般在35-60%之间,软土的天然重度较小,约在15-19KN/m3之间。孔隙比都大于1,因其天然含水量高、孔隙比大,就带来了软土地基变形大,强度低的特点。
对于淤泥质黏土,由于其土质较软,切削容易,因此我们多选用多刀盘土压平衡式顶管机。多刀盘土压平衡顶管掘进机把通常的全断面切削刀盘改成四个独立的切削搅拌刀盘,所以它尤其适用于软粘土层的顶管。如果在泥土仓中注入些粘土,它也能用于砂层的顶管。采用此机进行顶管施工后,对地面及地下的建筑物、构造物、埋设物的影响较小。用它可以安全地穿越公路、铁路、河川、房屋以及各种地下公用管线。其最小复土深度可以相当于一倍管外径左右。
2、砂性土:由于曾受到海水的冲击,部分地区沉积层含有海水所搬运的大量沉积物,其中主要为细砂及粉砂。由于含黏土的成分较少,我们可称之为砂性土。砂性土的土颗粒较一般的黏土大,一般在20μ以上,土颗粒之间的凝聚力较小,呈单粒结构。孔隙比较大,很容易在水动力的作用下产生流沙现象。
对于易产生流沙现象的砂性土可根据其含水量及其标准贯