大直徑曲線頂管施工中繼間設(shè)置技術(shù)一、大直徑曲線頂管施工概述大直徑頂管通常指管徑大于3米的頂管施工，其在城市地下管廊、綜合管廊、大型排水管道等工程中應(yīng)用廣泛。曲線頂管則是指在地下沿曲線軌跡推進的頂管施工技術(shù)，它能夠有效避開地下障礙物，適應(yīng)復(fù)雜的地下管線布局，減少地表開挖和對周邊環(huán)境的影響。在大直徑曲線頂管施工中，由于管徑大、曲線半徑小、頂進距離長等因素，頂進阻力顯著增加，傳統(tǒng)的單段頂進方式難以滿足施工需求，中繼間的設(shè)置成為關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。二、中繼間的作用與分類（一）中繼間的作用中繼間是在頂管施工中設(shè)置在管節(jié)之間的一種輔助推進裝置，其主要作用包括：分段頂進：將長距離頂管分為若干段，通過中繼間的接力推進，減小頂進阻力，避免因頂力過大導(dǎo)致管節(jié)損壞或后背土體破壞。例如，在直徑4米、頂進距離1000米的曲線頂管工程中，若不設(shè)置中繼間，總頂力可能超過管節(jié)的允許頂力，而設(shè)置5-6個中繼間后，每個中繼間承擔(dān)的頂力可控制在管節(jié)允許范圍內(nèi)。糾偏調(diào)整：在曲線頂管施工中，中繼間可以通過調(diào)整各段的頂進速度和頂力分布，實現(xiàn)對頂管軌跡的精確控制，糾正頂管的偏差，確保頂管沿設(shè)計曲線推進。傳遞頂力：中繼間能夠?qū)⒅黜斢透椎捻斄鬟f到前方管節(jié)，同時承受后方管節(jié)的反作用力，起到承上啟下的作用。（二）中繼間的分類根據(jù)中繼間的結(jié)構(gòu)形式和工作原理，可將其分為以下幾類：|分類|結(jié)構(gòu)特點|適用范圍||----|----|----||液壓式中繼間|由液壓缸、活塞、密封圈等組成，通過液壓油驅(qū)動活塞伸縮實現(xiàn)頂進。|適用于各種管徑和頂進距離的頂管施工，尤其是大直徑長距離頂管。||機械式中繼間|采用齒輪、齒條或螺旋傳動機構(gòu)，通過機械力實現(xiàn)頂進。|適用于管徑較小、頂進距離較短的頂管施工。||氣壓式中繼間|利用壓縮空氣推動活塞頂進，結(jié)構(gòu)簡單，但頂力較小。|適用于小直徑、短距離的頂管施工，如市政排水管道等。|在大直徑曲線頂管施工中，液壓式中繼間因其頂力大、控制精度高、適應(yīng)性強等優(yōu)點，得到了廣泛應(yīng)用。三、中繼間設(shè)置的關(guān)鍵技術(shù)（一）中繼間的布置位置中繼間的布置位置直接影響頂管施工的效率和安全性。在大直徑曲線頂管施工中，中繼間的布置應(yīng)考慮以下因素：頂進阻力分布：根據(jù)頂管沿線的地質(zhì)條件、管徑、曲線半徑等因素，計算頂進阻力的分布情況，在頂進阻力較大的位置設(shè)置中繼間。例如，在曲線段的起點和終點附近，由于曲線曲率的影響，頂進阻力較大，應(yīng)優(yōu)先考慮設(shè)置中繼間。管節(jié)允許頂力：根據(jù)管節(jié)的材質(zhì)、壁厚、接口形式等參數(shù)，確定管節(jié)的允許頂力，中繼間的布置應(yīng)確保每個管節(jié)承受的頂力不超過允許頂力。施工進度要求：中繼間的設(shè)置數(shù)量和位置應(yīng)滿足施工進度要求，避免因中繼間設(shè)置過多導(dǎo)致施工工序復(fù)雜、進度緩慢。通常情況下，中繼間的布置間距可通過以下公式計算：[L=\frac{F_{max}-F_{back}}{f\times\pi\timesD\times\gamma}]其中，(L)為中繼間布置間距（米）；(F_{max})為管節(jié)允許頂力（千牛）；(F_{back})為后背土體的允許頂力（千牛）；(f)為管節(jié)與土體之間的摩擦系數(shù)；(D)為管節(jié)外徑（米）；(\gamma)為土體的重度（千牛/立方米）。（二）中繼間的結(jié)構(gòu)設(shè)計中繼間的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足以下要求：強度和剛度：中繼間的結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強度和剛度，能夠承受頂進過程中的頂力和彎矩，避免因結(jié)構(gòu)變形導(dǎo)致頂進失敗。例如，在直徑5米的頂管施工中，中繼間的殼體厚度應(yīng)不小于30毫米，以確保其強度和剛度。密封性：中繼間的密封性能直接影響頂管施工的安全性和可靠性，應(yīng)采用高性能的密封圈和密封結(jié)構(gòu)，防止地下水和泥沙進入中繼間內(nèi)部，損壞液壓系統(tǒng)和電氣設(shè)備。操作便捷性：中繼間的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于安裝、拆卸和維護，操作簡單快捷，減少施工時間和成本。（三）中繼間的頂力控制中繼間的頂力控制是大直徑曲線頂管施工中的關(guān)鍵技術(shù)之一。頂力控制不當(dāng)可能導(dǎo)致管節(jié)損壞、頂管偏差過大等問題。中繼間的頂力控制應(yīng)遵循以下原則：分級控制：根據(jù)頂進阻力的變化，采用分級控制的方式調(diào)整中繼間的頂力，避免頂力突變導(dǎo)致管節(jié)損壞。例如，在頂進初期，頂力較小，可采用較低的頂力等級；隨著頂進距離的增加，頂力逐漸增大，可逐步提高頂力等級。同步控制：在曲線頂管施工中，各中繼間的頂進速度和頂力應(yīng)保持同步，避免因頂進速度不一致導(dǎo)致管節(jié)之間產(chǎn)生相對位移，影響頂管軌跡的控制。實時監(jiān)測：通過安裝壓力傳感器、位移傳感器等監(jiān)測設(shè)備，實時監(jiān)測中繼間的頂力、位移等參數(shù)，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整頂力控制策略。四、中繼間設(shè)置的施工工藝（一）中繼間的安裝中繼間的安裝應(yīng)在頂管工作井內(nèi)進行，具體步驟如下：準(zhǔn)備工作：清理工作井內(nèi)的雜物，檢查中繼間的零部件是否齊全、完好，安裝液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。吊裝就位：使用起重機將中繼間吊裝到工作井內(nèi)的預(yù)定位置，調(diào)整中繼間的水平和垂直度，使其與管節(jié)軸線對齊。連接管節(jié)：將中繼間與前后管節(jié)通過螺栓或焊接等方式連接牢固，確保連接部位的密封性和強度。調(diào)試運行：對中繼間的液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)進行調(diào)試，檢查中繼間的頂進速度、頂力等參數(shù)是否符合設(shè)計要求。（二）中繼間的頂進中繼間的頂進應(yīng)按照以下工藝進行：啟動中繼間：在頂進前，啟動中繼間的液壓系統(tǒng)，將中繼間的活塞伸出，推動前方管節(jié)前進?？刂祈斶M速度：根據(jù)頂進阻力的變化，控制中繼間的頂進速度，一般控制在5-10毫米/分鐘。監(jiān)測頂進參數(shù)：在頂進過程中，實時監(jiān)測中繼間的頂力、位移、油壓等參數(shù)，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整頂進速度和頂力。糾偏調(diào)整：當(dāng)頂管出現(xiàn)偏差時，通過調(diào)整中繼間的頂進速度和頂力分布，實現(xiàn)對頂管軌跡的糾偏調(diào)整。例如，當(dāng)頂管向左偏差時，可適當(dāng)提高右側(cè)中繼間的頂進速度和頂力，使頂管向右糾正。（三）中繼間的拆除當(dāng)中繼間完成頂進任務(wù)后，應(yīng)及時拆除，具體步驟如下：停止頂進：關(guān)閉中繼間的液壓系統(tǒng)，停止頂進。卸載頂力：通過液壓系統(tǒng)將中繼間的活塞縮回，卸載頂力。拆除連接：拆除中繼間與前后管節(jié)的連接螺栓或焊接部位。吊裝拆除：使用起重機將中繼間吊裝出工作井，清理中繼間的雜物，進行維護和保養(yǎng)。五、中繼間設(shè)置的質(zhì)量控制與安全措施（一）質(zhì)量控制材料質(zhì)量控制：中繼間的零部件應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)材料，如高強度鋼材、高性能密封圈等，確保材料的質(zhì)量符合設(shè)計要求。加工質(zhì)量控制：中繼間的加工應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙和工藝要求進行，控制加工精度和表面粗糙度，確保中繼間的結(jié)構(gòu)尺寸和性能符合設(shè)計要求。安裝質(zhì)量控制：中繼間的安裝應(yīng)嚴(yán)格按照施工工藝進行，控制安裝精度和連接部位的密封性，確保中繼間的安裝質(zhì)量符合設(shè)計要求。頂進質(zhì)量控制：在頂進過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制頂進速度、頂力等參數(shù)，實時監(jiān)測頂管軌跡的偏差情況，及時進行糾偏調(diào)整，確保頂管施工質(zhì)量符合設(shè)計要求。（二）安全措施施工前安全檢查：在施工前，應(yīng)對中繼間的液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、吊裝設(shè)備等進行全面檢查，確保設(shè)備的安全性能符合要求。施工過程安全監(jiān)護：在施工過程中，應(yīng)安排專人進行安全監(jiān)護，及時發(fā)現(xiàn)和處理施工中的安全隱患。應(yīng)急預(yù)案制定：制定完善的應(yīng)急預(yù)案，針對可能出現(xiàn)的頂力過大、管節(jié)損壞、地下水滲漏等突發(fā)事件，制定相應(yīng)的應(yīng)急處理措施。安全培訓(xùn)教育：對施工人員進行安全培訓(xùn)教育，提高施工人員的安全意識和操作技能，確保施工安全。六、工程實例分析以某城市地下綜合管廊工程為例，該工程采用直徑4.2米的鋼筋混凝土頂管，頂進距離1200米，曲線半徑300米。在施工過程中，設(shè)置了6個液壓式中繼間，中繼間布置間距為200米。通過合理設(shè)置中繼間，有效減小了頂進阻力，頂進過程中最大頂力控制在1500噸以內(nèi)，管節(jié)未出現(xiàn)損壞現(xiàn)象。同時，通過實時監(jiān)測和糾偏調(diào)整，頂管軌跡的偏差控制在50毫米以內(nèi)，滿足設(shè)計要求。七、結(jié)論與展望中繼間設(shè)置技術(shù)是大直徑曲線頂管施工中的關(guān)鍵技術(shù)之一，它能夠有效減小頂進阻力，