矩形頂管在電纜工程中的應(yīng)用分析獲獎科研報告

矩形頂管在電纜工程中的應(yīng)用分析獲獎科研報告摘

要：頂管技術(shù)已廣泛應(yīng)用于地鐵、公路、電力、熱力、排水等城市隧道工程。圓形隧道因其結(jié)構(gòu)受力合理、施工工藝相對簡單而廣為采用。與圓形斷面相比，矩形斷面有效使用面積通常大20%以上。在城市隧道中人行地道、電纜溝、綜合管廊等市政隧道工程尤以矩形最為經(jīng)濟，本文結(jié)合電纜工程實際對此進行了分析探討。

關(guān)鍵詞：矩形頂管;電纜工程

1矩形頂管方案簡介

隨著城市中心城區(qū)電力需求迅速增加，電纜通道建設(shè)任務(wù)日益嚴竣，電纜通道的建設(shè)逐漸成為制約城區(qū)電網(wǎng)發(fā)展的主要因素。城區(qū)內(nèi)道路管線密集、交通流量大，新建管溝多位于車道上，管線橫穿多，管溝覆土較深，采用明挖施工對周圍環(huán)境影響極大，在施工困難地段采用非開挖施工可有效解決問題。

工藝成熟、應(yīng)用廣泛的非開挖施工主要有盾構(gòu)法、淺埋暗挖法（礦山法）、頂管法，頂管法以其工藝先進、施工速度快、施工安全、質(zhì)量可靠、對周邊環(huán)境干擾少等優(yōu)點應(yīng)用最為廣泛。在敷設(shè)管道時，為了不影響地面房屋和其他工程設(shè)施，用千斤頂將預(yù)制的管段或箱涵配合挖土向前頂進，這就是頂管法。

按照斷面的不同，預(yù)制箱涵形狀有圓形、拱形等。圓形因其抵抗地層中的土壓力和水壓力較好，施工簡便，在工程中最為常見。但圓形斷面空間利用率低，與圓形斷面相比，矩形斷面有效使用面積通常大20%以上。在城市隧道中人行地道、電纜溝、綜合管廊等市政隧道工程尤以矩形最為經(jīng)濟。

1.1矩形頂管施工優(yōu)點

采用矩形頂管法施工，不需要搬遷地下管線，不破壞地面道路結(jié)構(gòu)，也絲毫不影響現(xiàn)有道路交通的正常運行，一切施工均在道路面以下進行。采用先進的土壓平衡項管機，施工期間無噪音，地面沉降及地下管線的變形均在可控制范圍，斷面利用率與明挖電纜溝一樣。

1.2明挖法與矩形頂管法經(jīng)濟比較

明挖法施工的優(yōu)勢往往在于土建造價較低，而矩形頂管法地下通道單位長度造價要高于明挖法。但是，如果將地下管線的改遷費用、道路翻新費用一并考慮，在一般大城市，上述兩種施工工法的綜合經(jīng)濟成本就相當了，對于地下存在搬遷費用較高管線（如信息管、通信管等），則矩形頂管法就有決定的優(yōu)勢。如果將道路通行受阻、施工噪音等社會成本也考慮進來，矩形頂管法相對于明挖法有不可替代的優(yōu)勢。

2矩形頂管管節(jié)設(shè)計

2.1管節(jié)的材質(zhì)及結(jié)構(gòu)驗算

從工程成本考慮，管節(jié)以采用預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為好，但也不排除為特殊需要而加工鋼制管節(jié)，考慮到一般頂管通道線路長度均不長，頂管段覆土厚度及工程地質(zhì)、水文地質(zhì)情況變化不大，故設(shè)計可采用統(tǒng)一標準，按荷載及地質(zhì)條件選取埋深最深，最不利工況進行計算，使工程具有一定的安全可靠性。

2.2管節(jié)斷面的選取

頂管斷面的確定主要取決于工程的使用功能，同時還要考慮施工誤差、測量誤差、管節(jié)加工及運輸?shù)纫蛩?。首先必須滿足電纜容量需求，其次作為人行的非開挖地下電纜通道，一般高度考慮最低1.4m凈高，通道的凈寬保證在0.65m左右，滿足人行的要求。

2.3管節(jié)的長度

管節(jié)長度越長可使同等長度通道內(nèi)的接縫越少，漏水環(huán)節(jié)少，提高了通道的縱向剛度，加快施工進度，降低了工程造價。但管節(jié)長度主要受到運輸條件及起吊設(shè)備的限制，不能無限制的加大，對于混凝土管節(jié)宜取長1.5m～2.0m。

2.4管節(jié)縱向連接

對于混凝土管節(jié)，管節(jié)接頭采用“F”型承插式，接縫內(nèi)設(shè)由鋸齒形橡膠止水圈和雙組分聚硫密封膏組成的兩道防水裝置。

2.5其它構(gòu)造

管節(jié)四周應(yīng)設(shè)置注漿孔。頂進施工中，對管節(jié)四周進行膨潤土漿液注漿，以形成泥漿套。減小土對管壁的摩擦力。頂進完成施工后，采用水泥漿進行置換，固結(jié)管節(jié)周圍的±體?；炷凉芄?jié)設(shè)計中應(yīng)將施工措施中的預(yù)埋件及今后設(shè)備安裝的預(yù)埋件一并考慮并預(yù)埋到位，以免將來不必要的植筋、打膨脹螺絲等操作對構(gòu)件混凝土產(chǎn)生的不利影響。

2.6進出洞口接口設(shè)計

為適應(yīng)頂管進、出洞口的防水、連接構(gòu)造需要，在頂管工作井側(cè)墻進、出洞口處預(yù)埋特殊鋼環(huán)，以確保頂管施工期間及使用階段接口處的防水需要。

3頂管施工技術(shù)

3.1工作井

頂管線路兩端均需設(shè)置工作井，分別為出發(fā)井和接收井：出發(fā)井和接收井頂部均留設(shè)掘進工具頭吊裝孔，出發(fā)井受頂推工藝限制，長度較長：接收井長度受頂管掘進頭大小控制，一般尺寸不大。工作井采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用明挖施

3.2正式頂進

正式頂進前，應(yīng)調(diào)整好工具頭及千斤頂?shù)某跏紶顟B(tài)，并確認各控制參數(shù)的初始數(shù)據(jù)，復(fù)核定位測量軸線。初始頂進過程為參數(shù)積累調(diào)整階段，頂進速度不應(yīng)過快，一般可控制在10mm/mln。進入正常頂進后，頂進速度可控制在20～30mm/mln。掘進頭和管節(jié)設(shè)置注漿孔，邊頂邊注漿，形成潤滑面，起到減摩、減少背土的作用。

3.3施工監(jiān)測及管線保護

頂管頂進前，先埋設(shè)地面道路沉降觀測點，建（構(gòu)）筑物沉降觀測點，地下管線的直接或間接觀測點以及土體分層沉降觀測點等。頂管頂進期間，根據(jù)各項變形監(jiān)測數(shù)據(jù)及頂管施工所采用的參數(shù)，不斷優(yōu)化調(diào)整，使頂管在全線推進中，能隨地質(zhì)、埋深、環(huán)境條件變化而動態(tài)地、合適地確定施工參數(shù)，將地面沉降控制在+10—一30mm范圍內(nèi)。

4.電纜工程中矩形頂管應(yīng)用

某電纜工程新建兩回電纜線路路徑長度為3.5km，全線采用電纜敷設(shè)方式，電纜構(gòu)筑物設(shè)計埋深不低于1.2m。其中穿越一處道路該道路南側(cè)有城市排水河溝一處（寬10m，深3.5m）。道路北側(cè)有熱力管道一處（管徑為