頂管技術在電力工程中的應用

張小強

(武漢供電設計院有限公司， 湖北 武漢 430000)

1 概述

隨著城市現(xiàn)代化進程的不斷提高，城市對電的需求越來越大，城市內(nèi)電力通道的敷設越來越多，從而導致電力、給排水、電信、燃氣等管線在城市內(nèi)綜合交錯，城市地下管網(wǎng)的敷設、維修和更換過程中對城市交通、人們生活、工作的干擾程度，已經(jīng)成為衡量一個城市基礎設施是否完善，城市管理水平高低的標桿。

頂管是地下管道非開挖施工的一種，它的特點是將管道敷設明挖改為暗挖。這對交通繁忙、人口密集、地下密集、地面建筑物眾多、地下構筑物和管線復雜的市區(qū)來說是非常重要的。

2 應用工程實例

本工程為武漢市軌道交通3號線110kV趙家條地鐵變電站線路工程，由于其回數(shù)較多且路徑處于繁華的黃埔大街，最終決定采用3m內(nèi)徑鋼筋混凝土頂管方案。

在本工程中3m內(nèi)徑鋼筋混凝土頂管全長1155.7m,1.6m內(nèi)徑鋼筋混凝土頂管全長131m。由于頂管長度較長，必須設置中繼間，中繼間是長距離頂管中必不可少的設備。

3 中繼間計算

該工程頂管壁厚300mm，成品管混凝土設計強度等級：C50，頂管受力面積為圓環(huán)受力面積，頂管受力面積為：則3m內(nèi)徑頂管軸向允許推力為：fc?s1=23.1×3.11×106N=71841kN；工作井背后的土體經(jīng)過計算可承受后推力15000kN。根據(jù)工作井所能承受的最大頂力及管材軸向允許推力比較后，取最小值作為油缸的總推力。本工程中共使用8只油缸，每只油缸頂力控制在1875kN以下。

總頂力計算公式如下：

式中，F(xiàn)-總推力；

-初始推力；

-每米管子與土層之間的摩擦力。

式中，Bc-為頂管外徑；

Pe-挖掘面前土壓力；

Pw-地下水壓力；

?P-附加壓力，一般取20kPa。

式中，ρ-水的密度；

g-重力加速度；

h-為地下水位到挖掘機的中心深度；

式中，R-綜合摩擦阻力；

S-管外周長；

W-為每米管子的自重；

f-為管摩擦系數(shù)。

根據(jù)以上公式計算，F(xiàn)=35000.46kN?？偼屏Υ笥诠ぷ骶脑O計頂力，故需要增加中繼間。

中繼間布置計算公式如下：

式中，P-中繼間設計頂力

K-總推力達到中繼間總推力的百分比；

N-機頭的迎面阻力；

F-每米管壁摩阻力。

最終計算得L=97.65m,取100m,即40節(jié)的鋼筋混凝土頂管（2.5m/節(jié)）。

4 頂管施工

4.1 頂管井設計

頂管井分工作井與接收井兩種，頂管井的建造結構有很多種類，一般使用鋼筋混凝土結構。工作井的結構形式通常有單孔井和單排孔井。前者形狀有圓形、正方形、矩形等，后者則大多為矩形，它們的結構受力性能由高至低依次為圓形一正方形一矩形。

4.2 頂管工作井支護措施

本工程從頂管井的支護須從費用，施工周期，實際場地情況等多方面考慮，對幾種常用的支護方式進行對比，本工程位于繁華的黃埔大街，周邊住宅，酒店林立，故最終選定對周邊建筑物擾動較小的現(xiàn)澆鋼筋混凝土的施工方式，其支護方式為鉆孔灌注樁+水泥土攪拌樁。

支護方式對比

待頂管井支護完成，進行主體施工，主要施工流程為：

1.測量放線。

2.挖方，采用人工從上至下逐層用鎬、鍬進行挖土。

3.井壁鋼筋綁扎，采用預先下料、井下綁扎的施工方法。

4.井壁模板支設，井壁模板采用加工好的定型鋼模板。

5.井壁砼澆筑，井壁砼澆筑采用商品混凝土。

6.模板拆除，井壁混凝土終凝8個小時后才能拆除支撐，強度達到1MPa以上時才能拆模。

7.井坑地表水及井坑排水，地面排水。

4.3 頂管主體施工及技術措施

頂管主體的施工流程如下：

1.待頂管工作井開挖、養(yǎng)護完成后安放管節(jié)。

2.安裝導軌。

3.設置后背。

4.安裝頂進設備和管節(jié)。

5.挖土、頂進、測量及糾偏。

安全措施：

1）施工前先與鐵路、公路及市政的有關部門進行協(xié)調(diào)；

2）挖土和頂進時洞內(nèi)不準用明火；

3）頂進時停止挖土，傳力柱上和兩側不準站人；

4）吊裝時井內(nèi)人員要做好防護措施。

5）頂管內(nèi)應設給風設施，防止缺氧。

5 結論和建議

頂管設計在電力工程中，特別是高壓電纜回數(shù)多和電力通道位于交通繁忙的城市主干道時，顯得尤為重要。管徑加大，長度加長，有直有曲，種類繁多，這將是今后大城市電力通道頂管施工的發(fā)展趨勢。因此，我們要重視這個良機，進一步地完善和提高我們的頂管設計和施工技術在電力通道中的應用，使之綜合設計、施工技術達到國際水平。

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