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复杂环境条件下的市政顶管施工技术

发布:山东辉煌类目:行业动态 热点:顶管,市政顶管,顶管施工,复杂顶管施工 点击:59 发布时间:2019-10-07
1.顶管施工技术分析 
   顶管技术作为一种非开挖施工方法 ,是对传统的地下管线开挖 、铺设 、修复的一次重要革命 ,其最早在 1896年美 国一项 铁路铺设工程中得到了成功应用 。
   与发达国家相比,我国顶管技术直至20世纪 5O年代才出现 ,随着设备 、技术的不断发展 ,技术逐 渐成熟 ,顶进距离增加 、顶进效率提高,为市政给排水管道以及煤气、电力 、通信管道的敷设提供了重要 的技术 支撑 ,表 1对顶 管与其 他工法进行了对比。 通过 表 1分 析可知 ,顶 管施工技术的应用范围较广 ,与其他工法相比在精度控制方面具有显著优势 ,目前在市政工程 中此项技术的先进性 、优越性 带来的经济、社会效益已经十分显著 。
2.复杂环境条件下的市政顶管施工技术
   顶管施工分为人工掘进顶管施 工和机械掘进 顶管 施工 两大 类 。

   一 类为人工掘进顶管施工 。要求在适宜的地质 、环境下 ,通过人工与简单工具在套管前挖掘土体 ,此种方法较为简单、操作灵活、成本低。但人工掘进对于地质 的要求较高 ,宜在砂性粉土 、粉质粘 土 和泥 灰等 粘性 土层 中应用 ,不 适 用 于流沙 、淤泥 、 沼泽地 、含水卵石层 、砂土 、砂质粉土 ,同时人工开挖下顶管口径 超 过 1000mm 方 具 有 可 操 作 性 ,由此人工掘进顶管施工存在较大的限制性 。

复杂环境条件下的市政顶管施工技术

   另一类为机械掘进顶管施工 。此工法是在我国掘进设备研究水平逐渐提升的基础上发展起来 的 ,与人工掘进方法 相 比,适用范围更广 、施工速 度更快 、管理更加方便 、安全性更高 ,目前常用 的 有泥水平衡 、土压平衡 、气压平衡机械顶 管施工方法。其中,泥水平衡机械顶管施工方法具有显著的应用优势 ,包括平衡效果好 、顶进速度快 、地表沉降少 、土质适应性强等 ,可有效平衡地下水 ,适应于流沙和淤泥质地层。
   根据上述分析可知 ,在复杂环境条件下市政顶管施工主要采用机械掘进方法 ,往往优先选择泥水平衡法 ,针对一些不 良地质环境 ,如淤泥质或砂质 土层 ,由于土层稳定性差 ,缺乏顶管所需导向力 ,极 出现跑偏、塌方等问题 ,对此可采用深层搅拌桩 、 高压旋喷桩注浆 、小导管超前注浆处理措施 ,在顶管前加固土层 ,保证顶管施工的顺利完成。
3.实例分析
  (1)工程概况
   本工程为幸福水系广阳桥至明山闸截污工程 穿艾溪湖南路顶管施工部分 。本工程共设 3座竖 井 ,1座工作井(W16)和2座 接 收井 (W15及 W16— 1),从 中间向两端分成2段顶进 。工作井及接收井均采用沉井制作形式 ,两座检查井之间的管线施工采用顶管方式。
(2)顶管施工技术的选择
    根据《南昌市幸福水系综合整治工程施工图勘 察 阶段工程地质勘察报告》及《南昌市幸福水系广 阳桥泵站地勘报告》,本工程区涉及到开挖岩土体自上而下为人工填土、粉质粘土 、中细沙 ,其中水塘 底部有少量淤泥 ,厚度为 0.4m~O.5m,地下水埋深 7.0m左右。根据 《给水排水工程顶管技术规程》(CECS246—2008)第 12.3节 “顶管机型选型参考 表”及《顶管施工技术及验 收规范》(试行 )第 4.0.4 节 “顶管机和相应施工方法选择参照表 ”中规定 ,应 选择泥水平衡式顶管进行施工
(3)复杂地质下的泥水平衡顶管施工要点
 1)施工流程
   泥水平衡顶管施工工艺流程具体如下 :测量放样→放样复核→基坑构筑→工作坑设备安装→出洞准备→机头出洞→顶管推进→中续间安装一下管、接口安装→水平顶进→顶管进洞。
2)施工技术要点
 ①顶管机进出洞
 a.土体加固
   本工程顶管所处地层含水量较大 ,为防止地下泥水涌人 ,保证施工安全 ,采取“门”式加 固措施 ,即采取高压旋喷桩施工方法加固管道外径两侧 、顶部一定范围内的土体。
 b.洞口止水
 顶管施工时 ,为保证管子可从工作井顺利出洞 , 工作井的预留洞口需略大于管节外径 (以 100IBm为 宜),由此存在间隙问题 。基于此 ,在顶进时必须重 视对间隙的封闭 ,本工程在洞前安装前墙止水圈, 防止地下水、泥砂由此处进入工作井。
c.顶管机出洞
   完成顶管设备的安装调试后 ,需做好以下工作 :将工具管推进 到与洞 口相距 1m的位置 ;为 了 避免掘进机出洞过程中出现叩头问题 ,采用延伸导 轨,将前3节钢混凝土管和机头做成可调节钢性联 接 ;推进工具管 ,出土并保持理论土压力/泥水压力 ,当工具管切人原状土 ,维持 3h-4h不动 ,测量静止土压力 ,并通过计算确定推进土压力控制系 数 ;继续推进 ,在第一节管安装前 ,对工具管与导轨开展限位焊接 ,防止主顶缩回。
  d.顶管机进洞
   要点如下 :工具管推进至与接收坑井壁相距 10cm的位置时 ,停止推进 ;在保证安全的基础上 , 使用空压机将井壁洞 口凿开后 ,立刻将工具管推进 至检查井 ;继续推进达到设计要求 ,脱离工具管、后 混凝土管 ;吊起工具管 ,清理干净井内杂物后 ,堵住 管外壁 、预留孔间隙,插入内径 4,2om的出水管 ,令水有节制地流出管 内,防止出现土体塌方 、第一节管节下沉等问题 ;顶管完成后 ,需做好套管两端的处理。
②管子接口
   根据设计 ,本标段工程所用管节采用的是“F” 管 ,其受 力性能较好 、接头稳固性高 ,同时接 口处 止水密封性能好 ;混凝土管吊运采用 50t吊车 ,管材运送 、搁置时应用方木垫高 ,防止“F,’型钢板受压变形 。
   因本工程施工的是污水管道 ,防水十分关键。 “F”接头混凝土管顶进前需在其表面涂抹黄油或沥 青 ,有效减小摩阻力 ,完成顶进后接头内以环氧砂 浆填塞。
③ 管道顶进
  a.掘进机工作时 ,刀盘一边旋转切削土砂 、一 边作偏心运动轧碎石块 ,当碎石块大小不超过泥土仓与泥水仓联接位置间隙,方可进入泥水仓 ,经由排泥管排出,保证掘进机可在砂土 、黏土中正常运行 。

   b.选用 4个千斤顶并列顶进 ,配合二级等推力 油缸 ,千斤顶着力中心处于管横剖 1/4高位置。
   c.顶进工作需连续 ,严禁中途停止。
   d.顶进过程中 ,中央控制室主要负责人员需实时监测顶进速度 ,正常顶进条件下 ,顶进速度以 2.5cm/min~3.5cm/min为宜 ,若遭遇正面障碍 ,顶进速度则以1cm/min为宜 。
   e.顶进过程中 ,每班均需填写施工记录 、定时观测顶管位置偏差 ,及时纠偏 ,具体见图 1。

复杂环境条件下的市政顶管施工技术
④触变泥浆的配制与压浆
   在顶管施工中,触变泥浆的应用目的在于减小 摩阻力。本工程采用的是膨润土触变泥浆 ,通过地面压浆站配制泥浆后 ,以 2台液压注浆泵压人2根输浆总管 ,一根压注至机头后储浆箱 ,进入掘进机尾部同步注浆口;一根压注至管节上所设的环形分管的各注浆孔,进行泥浆补充 ,以便形成管节外围完整泥浆套。压浆时,需做到先压后顶 ,随顶随压 , 及时补浆 ,注浆设备与管路均需可靠 ,保证注浆效果良好。
4.结束语
   综上所述 ,在我国市政顶管施工中 ,人工掘进与机械掘进方法均得到了广泛应用 ,前者对于地质条件的要求较高 ,后者应用范围相对较广 , 尤其是泥水平衡机械顶管施工方法对于环境的适应性较 强 ,在流沙和淤泥质地层均可 得到较好 的施工效果 ,使幸福水系广阳桥至明山闸截污工程最终实现顶管的顺利完工 ,因此 ,该技术值得推广应用 。
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