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        淺析頂管施工在市政排水中的應(yīng)用

        2015-12-02 01:45:32鄧應(yīng)貴中鐵大橋局集團(tuán)第五工程有限公司江西九江332001
        江西建材 2015年5期
        關(guān)鍵詞:頂力管節(jié)沉井

        ■鄧應(yīng)貴 ■中鐵大橋局集團(tuán)第五工程有限公司,江西 九江 332001

        1 概述

        1.1 工程概況

        本項(xiàng)目為環(huán)島干道下穿仙岳路通道項(xiàng)目排水改造工程,主要內(nèi)容為環(huán)島干道仙岳路下穿通道的排水系統(tǒng)管網(wǎng)改造。擬建管網(wǎng)工程均分布于城市環(huán)島干道下穿仙岳路通道路段,地面高程在4~17m 不等?;鶐r中節(jié)理、裂隙發(fā)育,為含水層,一般全風(fēng)化帶、巖石風(fēng)化劇烈,已土化,一般透水性和賦水性差。

        頂管直徑為d2200,采用鋼筋砼Ⅲ級(jí)鋼承口管,橡膠圈柔性接口,本工程頂管共分6 段,總長(zhǎng)614m,最短段66.21m,最長(zhǎng)段141.89m。采用沉井配合進(jìn)行工作面施工,沉井均為圓形截面,工作井直徑為10m,接收井直徑為8m。沉井底板厚80cm,標(biāo)準(zhǔn)壁厚1m,頂板厚30cm。

        1.2 排水系統(tǒng)管網(wǎng)改造工程施工技術(shù)特點(diǎn)

        (1)直徑d2200 頂管施工,在廈門尚屬首次;

        (2)地質(zhì)條件復(fù)雜,周圍建筑物多,地下交通管網(wǎng)復(fù)雜;

        (3)采用泥水平衡法施工,比較適合施工本工程,頂進(jìn)速度快;

        (4)在頂進(jìn)工程中嚴(yán)格控制工序,關(guān)鍵部位施工精確。

        2 施工工藝流程

        頂管施工工作井(沉井)共有7 座,沉井采用分節(jié)現(xiàn)澆、人工輔助長(zhǎng)臂挖機(jī)分次開挖下沉的方案施工。頂管總長(zhǎng)約614m,根據(jù)長(zhǎng)度分別采用人工掘進(jìn)或泥水平衡法施工。

        施工流程:沉井制作(現(xiàn)澆)→井內(nèi)挖土、沉井下沉→封底→頂管設(shè)備安裝→管節(jié)頂進(jìn)施工→井內(nèi)結(jié)構(gòu)物施工→蓋板施工→標(biāo)準(zhǔn)段銜接、土方回填。

        3 頂管施工技術(shù)要點(diǎn)

        頂管施工屬于非開挖式管道敷設(shè)的施工方法,對(duì)于機(jī)械化程度較高,主要是依托千斤頂推力,把混凝土管從工作井頂推至接收井。泥水平衡施工,在實(shí)際操作中,還必須結(jié)合土壓力、泥水壓力、進(jìn)排泥壓力、中繼排泥泵等參數(shù)進(jìn)。

        3.1 工作井

        工作坑形狀一般有矩形、圓形、腰圓形、多邊形等幾種,本工程為圓形工作井。工作井和接收井的位置不能障礙交通,也不能影響地下管線。工作井的設(shè)置應(yīng)便于排水、出土和運(yùn)輸,并對(duì)地上與地下建筑物、構(gòu)筑物起到安全保護(hù)作用,工作井又是承受頂推反作用力的主要構(gòu)筑物。

        3.2 頂進(jìn)設(shè)備的選擇

        頂管施工應(yīng)主要根據(jù)土質(zhì)情況、地下水位、施工要求等,在保證工程質(zhì)量、施工安全等的前提下,合理選用頂管機(jī)型。

        頂管機(jī)主要有擠壓式、網(wǎng)格式(水沖)、刀盤全斷面切削土壓平衡式、泥水平衡式、擠密式頂管機(jī)。本文選擇泥水平衡式頂管機(jī)組織施工。

        3.3 泥水平衡頂管施工流程

        頂進(jìn)工作開始前應(yīng)檢查液壓動(dòng)力站的液壓油加注充分,液壓管路和泥漿管路各接頭連接正確、可靠。檢查電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向以及供電電源的保證措施。

        采用泥水平衡法頂管掘進(jìn),出土采用全自動(dòng)的泥水輸送方式,被挖掘的土通過在機(jī)艙內(nèi)的攪拌和泥水形成泥漿,然后由泥漿泵抽排出至井外沉淀池。工藝流程如下:放樣、復(fù)核→頂管井施工→頂管機(jī)進(jìn)洞→送排泥泵開啟→機(jī)頭刀盤運(yùn)轉(zhuǎn)、頂進(jìn)出土→主頂推進(jìn)到位→回縮主頂→拆除管內(nèi)管線→管節(jié)、管線安裝→頂管機(jī)出洞→頂管井回填。

        3.4 工作井頂進(jìn)系統(tǒng)安裝

        頂進(jìn)系統(tǒng)的安裝,首先進(jìn)行頂力計(jì)算,

        頂管的頂力可按下式計(jì)算

        式中:P——計(jì)算的總頂力,kN;

        γ——管道所處土層的重力密度,kN/m3;

        D1——管道的外徑,m;

        H——管道頂部以上覆蓋土層的厚度,m;

        φ——管道所處土層的內(nèi)摩擦角;

        ω——管道單位長(zhǎng)度的自重,kN/m;

        L——管道的計(jì)算頂進(jìn)長(zhǎng)度,m;

        f——頂進(jìn)時(shí),管道表面與其周圍土層之間的摩擦系數(shù);

        Ps——頂進(jìn)時(shí)頂管掘進(jìn)機(jī)的迎面阻力,kN。

        頂力計(jì)算好后就可根據(jù)計(jì)算值選擇合適的千斤頂,然后進(jìn)行頂進(jìn)設(shè)備安裝,導(dǎo)軌安裝前,首先用儀器在井內(nèi)放出管道中心線的延長(zhǎng)線,并在工作井兩端適當(dāng)位置設(shè)置標(biāo)記,作為導(dǎo)軌安裝中心線和管道頂進(jìn)測(cè)量基線。

        千斤頂應(yīng)安裝在鋼支架上,支架應(yīng)與底板固定,防止位移,千斤頂后蓋必須與后座平行,并貼緊。應(yīng)用儀器校驗(yàn)千斤頂安裝標(biāo)高及位置,使其軸線與頂進(jìn)管道軸線平行。糾偏液壓系統(tǒng)試驗(yàn)無(wú)誤,不漏油,液壓鎖緊鎖,試驗(yàn)壓力為250kg/cm2(不允許超壓試驗(yàn))。

        3.5 管節(jié)頂進(jìn)施工

        頂進(jìn)前,在工作井內(nèi)洞口處安裝一道止水圈,防止洞口處的水土沿工具管外壁與洞門的間隙涌入工作井。又可防止在頂進(jìn)施工過程中減摩漿從此處流失,保證泥漿套的完整,以達(dá)到減小頂進(jìn)阻力的效果。

        管節(jié)頂進(jìn)施工示意圖

        當(dāng)所有的準(zhǔn)備工作做好以后,開始將管節(jié)吊放到工作井內(nèi)軌道上,調(diào)整好方向,開始頂進(jìn)。頂進(jìn)過程中,實(shí)時(shí)進(jìn)行角度和高程的沉降觀測(cè)及管線偏差量測(cè),每頂進(jìn)50cm 至少觀測(cè)偏差1 次,并糾偏,進(jìn)入接收井前30cm 要實(shí)時(shí)糾偏量測(cè),確保滿足設(shè)計(jì)、規(guī)范及對(duì)接要求。

        當(dāng)頂距較長(zhǎng)采用減阻措施不能滿足要求時(shí),或土呈松散或液化狀態(tài)難以灌注潤(rùn)滑劑時(shí),就要采用中繼間進(jìn)行接力頂進(jìn)。

        3.6 頂進(jìn)糾偏

        在頂進(jìn)施工過程中,頂管的方向控制要做好預(yù)防控制措施,如果頂力不均衡,就會(huì)產(chǎn)生頂進(jìn)偏位。因此我們?cè)谶^程中要加強(qiáng)頂進(jìn)系統(tǒng)的檢查和監(jiān)控,可基本消除頂力不平衡的現(xiàn)象,在很大程度上預(yù)防了管道的偏位。

        可采用的糾偏措施:①.當(dāng)軸線偏差在10mm~30mm,采用挖土糾偏法;②.當(dāng)軸線偏差30mm 以上,采用頂木糾偏法;③.配合挖土糾偏法,在超挖的一側(cè)管端壁支上小千斤頂,利用小千斤頂?shù)捻斄?lái)糾正工具管端部的方向。

        糾偏時(shí),采取逐步采取糾偏,不可一次糾偏量過大,防止糾偏過大。

        3.7 壓漿與補(bǔ)漿

        在頂進(jìn)過程中,邊頂進(jìn)邊壓漿,通過管道上的預(yù)留孔向管節(jié)外壁壓注足夠數(shù)量的減摩泥漿,采用多點(diǎn)對(duì)稱壓注使泥漿均勻地填充在管節(jié)外壁和周圍土體的空隙來(lái)減小管節(jié)外壁和土體間摩阻力,起到降低頂進(jìn)時(shí)阻力的效果。在管節(jié)外壁能否形成完整的泥漿套,將直接影響到泥漿的減摩效果。減摩泥漿采用觸變泥漿,該漿液性能穩(wěn)定,且有良好的觸變性,又有一定的稠度(漿液配比見下表)。施工過程中,泥漿應(yīng)保證不失水、不沉淀、不固結(jié),泥漿的配比應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)情況作相應(yīng)的調(diào)整,使泥漿適應(yīng)土層的特性,起到預(yù)期的減摩效果。漿液質(zhì)量指標(biāo):a、稠度12~14cm;b、PH:9~10;c、析水率<2%

        漿液配比(重量比)

        壓漿時(shí),儲(chǔ)漿池內(nèi)的觸變泥漿由地面上的壓漿泵通過管路壓送至管道內(nèi)的壓漿總管,并到達(dá)連通各壓漿孔的軟管內(nèi),通過控制壓漿孔球閥來(lái)控制壓漿。

        4 頂管施工中注意的事項(xiàng)

        (1)頂管施工前,根據(jù)地勘資料計(jì)算各管頂進(jìn)時(shí)所需的最大頂力。驗(yàn)算各管節(jié)和頂管后座處的沉井側(cè)壁所能承受的最大抗力,并確保必須大于最大頂力。從而確定管壁厚,布置頂進(jìn)設(shè)備等。若當(dāng)計(jì)算得到的頂力過大時(shí),必須采取適當(dāng)?shù)臏p阻措施,如采用膨潤(rùn)土泥漿潤(rùn)滑等。

        (2)頂進(jìn)管道不偏移,管節(jié)不錯(cuò)口,管道坡度不得有倒落水。管道接口套環(huán)應(yīng)對(duì)正管縫與管端外周,管端墊板粘接牢固、不脫落。

        (3)管道接頭密封要良好,橡膠密封圈安放位置正確。管節(jié)無(wú)裂紋、不滲水,管道內(nèi)部不得有泥土、建筑垃圾等雜物。

        (4)進(jìn)入接收井的管端下部應(yīng)設(shè)置支撐,防止管因懸臂受力產(chǎn)生不良后果。

        (5)建立地面與地下測(cè)量控制系統(tǒng),控制點(diǎn)應(yīng)設(shè)在堅(jiān)實(shí)不易擾動(dòng)、易于保護(hù)處。

        (6)頂管應(yīng)采用有平衡功能的封閉式工具頭,管內(nèi)應(yīng)有通風(fēng)設(shè)施。工具頭應(yīng)有處理突發(fā)施工問題的能力。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        總之,本文對(duì)頂管施工的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了分析與闡述,具有較強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)施工指導(dǎo)作用,市政道路的排水工程不僅直接關(guān)系到城市的建設(shè)發(fā)展,還與市民的生活息息相關(guān),頂管施工挖掘面穩(wěn)定,對(duì)交通影響較小。在城市施工環(huán)境中,相對(duì)于開挖管槽施工,頂管技術(shù)在社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益上具有較高的優(yōu)越性。

        [1]中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢).頂管施工技術(shù)及驗(yàn)收規(guī)范(試行)[M].人民交通出版社,2007.

        [2]王小超.市政道路污水管頂管施工[J].鐵道建設(shè),2012.

        [3]田路,王靜靜.淺談市政工程頂管施工[J].科技致富導(dǎo)向,2012.

        [4]杜殿鎖.長(zhǎng)距離大直徑頂管施工技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2005.

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