不开槽施工技术在市政管道施工中的实践分析

来源：核心期刊咨询网时间：2021-07-07 11:5912

摘要：摘 要：近年来，我国城市发展迅速，城市人口、规模不断扩大，地下管网交织密布、部分管路出现老化现象，部分城市出现内涝现象，制约了我国城市安全发展。然而，在市政管道的施工中，不管是对原有管道进行修复，还是对新管道進行铺设，都使城市商业活动、环境

　　摘 要：近年来，我国城市发展迅速，城市人口、规模不断扩大，地下管网交织密布、部分管路出现老化现象，部分城市出现内涝现象，制约了我国城市安全发展。然而，在市政管道的施工中，不管是对原有管道进行修复，还是对新管道進行铺设，都使城市商业活动、环境以及交通受到影响。为将其影响降到最低，本文以广州市白云区云城东路污水管道完善工程施工为背景，对不开槽施工技术在市政管道施工进行探讨，旨在为今后市政管道施工奠定基础。

　　关键词：市政管道;非开挖施工技术;顶管

　　0 前言

　　在现有城市排水体制下，水环境污染较为严重，需对城市老化管路进行修复，因地制宜的改善排水体制。若采用管道开槽施工，既导致周围商业活动和交通受到影响，还会干扰周围居民出行、生活。借助不开槽施工技术以少开挖或不开挖为主要原则，常采用顶管法、定向钻、夯管法以及内衬法等施工方法对市政管道进行维修、替换或者铺设施工。不开槽施工技术与管道开槽施工技术相比，具有影响小、干扰小、速度快的优点，除此之外，以不开槽施工技术组织施工，不但会减少上层土层受到的扰动，还可以对管道进行防护，使其使用寿命进一步提高。由此可知，在对市政管道实施施工时，采用不开槽施工技术，可以使其社会效益和经济效益进一步提高。

　　1 项目概况

　　云城东路是广州市白云区的一条市政道路，连接机场路与黄石路(东)，北延线通往永平街道，道路周边环境及地下管线复杂，人流量大，施工区域不具备封闭道路开挖的条件，故采用顶管法施工。广州市白云区云城东路污水管道完善工程包含三大段，管径均为DN800，总长度约1.2 km，具体施工范围分别为：①起点位于金园路与云城东路交叉口，终点位于云城南四路与云城东路交叉口;②起点位于白兰花园停车场西侧，终点位于云城南一路与云城东路交叉口;③起点位于惠民二手车，终点位于黄石东路与云城东路交叉口。

　　2 顶管施工工艺

　　2.1 工作井、接收井逆作法施工

　　本项目采用逆作法护壁施工工作井、接收井结构。土方开挖采用人工配合机械分层作业，每层开挖深度不超过1.0 m，每层开挖完成后及时施做井护壁混凝土。在一般土层中每次开挖的深度宜为1.0 m，在不利地质区每次开挖的深度宜不大于0.5 m。每节护壁墙完成闭合且混凝土强度达到设计强度的75%以上后，开始进行下一节护壁井内土方开挖及护壁墙施工;依次循环施工直至设计井底。

　　工作井、接收井开挖中遇到不可切断或不能迁移的管线(供水、供电、电信、燃气及其他)时，可针对不同管线性质、管道材质、管径等点采取悬吊法保护管道，延着被保护管长方向，间距2 m布置横向36a槽钢，槽钢与地面之间有22×160×2 500 mm的枕木，通过16 mm厚钢板悬挂，被保护管道通过在悬吊过程中确保悬吊件与被保护管道直接接触，应加木楔体。

　　2.2 顶管施工

　　2.2.1 顶管顶力计算

　　(1)顶进总顶力计算：

　　根据勘察结果，施工段均属于粉质黏土。顶管施工段最大段长部位为JW172-JW320，管径800 mm，长度78.1 m，按如下计算公式进行计算顶进的顶力，具体如下：

　　F0=π·D1·L·fk +NF，NF=1/4·π·Dr2·rs·Hs

　　式中：

　　F0—总顶力标准值(kN);

　　D1—管节外径(m)，本项目D1为0.96(m);

　　L—管道设计顶进长度(m)，本项目L为78.1 m(JW172-JW320);

　　fk—管道外壁与土的平均摩阻力(kN/m2)，取6.0 kN/m2;

　　NF—顶管机的迎面阻力(kN);

　　rs—土的重度(kN/m3)，取18.8 kN/m3;

　　Hs—管中心埋深(m)，取6.32 m。

　　F0=3.14×0.96×78.1×6.0+1/4×3.14×0.982×18.8×6.32=1 502.12 kN

　　(2)后靠背承载力计算：

　　后靠背采用高3.5 m，宽3 m钢筋混凝土，厚50 cm，配筋为水平向配筋C16@100和纵向配筋C16@100执行。

　　R=A×b×(γ×H2×KP/2+2×C×h×√KP+γ×h×H×Kp)

　　式中：

　　R—总推力的反力(一般大于顶管总推力的1.2～1.6);

　　A—系数(1.5～2.5)，此处取2;

　　b—后座墙的宽度，本项目b为3 m;

　　γ—土的重度kN/m?，此处取19.4;

　　H-后座墙的高度，本项目H为3.5 m;

　　KP—被动土压力系数，此处取1.65;

　　C—土的内聚力，此处取25.4 kPa;

　　h—地面到后座墙顶部土体的高度，4.3 m。

　　R=2×3×(19.4×3.52×1.65/2+2×25.4×4.3×√1.65+19.4×4.3×3.5×1.65)=4 912.08 kN

　　计算得，R=4 912.08 kN>F0=1 502.12 kN，后墙背顶力满足要求，且安全有效。

　　(3)管道允许顶力计算：

　　顶管管材采用d800Ⅲ级钢筋混凝土管，顶管穿力面允许最大顶力可按下式计算：

　　Fdc=0.5φ1φ2φ3fcAp/γQdφ5

　　式中：

　　Fdc—混凝土管道允许顶力设计值(N);

　　φ1—混凝土材料受压强度折减系数，本项目取0.90

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