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        城區(qū)繁華地段長(zhǎng)距離頂管隧道施工技術(shù)*

        2021-10-18 07:22:28吳發(fā)展
        城市建筑空間 2021年7期
        關(guān)鍵詞:長(zhǎng)距離施工

        吳發(fā)展

        (中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司,河北 三河 065201)

        0 引言

        頂管施工不需對(duì)作業(yè)區(qū)域進(jìn)行地表開(kāi)挖,施工占地少,其地下施工對(duì)地面影響小,操作簡(jiǎn)便、施工效率高,在市政工程得到較好應(yīng)用。閻向林[1]以黃河頂管工程為例,從注漿設(shè)備選取、壓力控制、注漿量及潤(rùn)滑泥漿配比等方面研究注漿減阻技術(shù),達(dá)到長(zhǎng)距離頂進(jìn)目標(biāo)。楊永強(qiáng)[2]對(duì)沉降控制要求較高的長(zhǎng)距離頂管工程,設(shè)置中繼間克服掘進(jìn)摩阻力,向管節(jié)外注減阻泥漿以降低掘進(jìn)摩阻力。丁文其等[3]通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控頂進(jìn)過(guò)程中的地層擾動(dòng),分析長(zhǎng)距離頂進(jìn)成功的主要因素。本文依托城市北環(huán)電纜隧道介紹福華支線長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)。

        1 工程概況

        電網(wǎng)北環(huán)110kV架空線改造入地電纜隧道福華支線采用頂管法施工375m,由SJ7-1豎井向東頂進(jìn),沿線下穿1號(hào)地鐵崗廈站地下商業(yè)街5,7,8號(hào)出入口及崗廈站C出入口,止于彩田路。頂管管節(jié)內(nèi)徑3 500mm,外徑4 140mm,長(zhǎng)2.5m,單節(jié)重約26t,管節(jié)混凝土強(qiáng)度C50,抗?jié)B等級(jí)P10,管節(jié)接口為F形接口,管節(jié)密封采用楔形密封圈,管節(jié)最大容許頂力為15 000kN。隧道埋深14.20~24.55m,沿線地質(zhì)主要為④1殘礫質(zhì)黏性土和⑤1全風(fēng)化花崗巖,局部位于⑤2強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。地下水埋藏深度0.60~18.00m。本區(qū)降水以鋒面雨為主,其次是臺(tái)風(fēng)雨,平均最大暴雨量為282.0mm/d,最大值達(dá)385.8mm/d,歷年平均降水量1 800~2 200mm。

        2 管節(jié)頂進(jìn)

        2.1 中繼間技術(shù)

        根據(jù)地質(zhì)條件和管節(jié)內(nèi)徑,福華支線配置DN3500泥水平衡頂管機(jī)組織施工[4]。規(guī)范要求:一次頂進(jìn)距離超過(guò)100m時(shí),應(yīng)采用中繼間技術(shù)[5],施工最大頂力超過(guò)允許頂力時(shí),應(yīng)增設(shè)中繼間等措施。

        本工程頂進(jìn)距離超100m,長(zhǎng)距離頂進(jìn)需設(shè)置中繼間接力,分擔(dān)主頂系統(tǒng)推力,中繼間為多個(gè)推進(jìn)油缸均布在特制的鋼殼內(nèi),中繼間外徑與管節(jié)相同,中繼間需有良好的密封性和足夠的剛度。DN3500泥水平衡頂管機(jī)單個(gè)中繼間的推進(jìn)能力為153.8m,中繼管段的推力一般不超過(guò)其能力的70%。第1個(gè)中繼間設(shè)在機(jī)頭后方40~50m處,主要克服前方摩阻力、掌子面對(duì)刀盤(pán)的反力,其他中繼間位置根據(jù)頂力需要布設(shè),布設(shè)間距為70~105m。

        2.2 進(jìn)排泥控制

        頂管刀盤(pán)后方設(shè)有泥水倉(cāng),進(jìn)排泥管路連通泥水倉(cāng),頂進(jìn)施工時(shí),保持泥水倉(cāng)內(nèi)壓力略大于刀盤(pán)處的主動(dòng)土壓力,通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)排泥漿泵控制泥水倉(cāng)壓力,根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn),泥漿密度設(shè)定為1.05~1.10t/m3,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)排泥出渣情況調(diào)整,以掘進(jìn)面形成泥皮護(hù)壁為準(zhǔn)。

        頂進(jìn)時(shí),千斤頂?shù)耐馍扉L(zhǎng)度應(yīng)控制在行程范圍內(nèi),以防損壞設(shè)備。頂進(jìn)遇到前方障礙物、頂鐵扭曲、管位偏差過(guò)大情況時(shí),應(yīng)立即停止頂進(jìn),采取處理措施。頂進(jìn)施工記錄反映頂進(jìn)動(dòng)態(tài)情況,應(yīng)詳細(xì)記錄每次頂進(jìn)長(zhǎng)度、油泵壓力表數(shù)值、管位偏差及糾偏情況、土質(zhì)和水位變化對(duì)施工的影響,掌握施工動(dòng)態(tài),積累施工經(jīng)驗(yàn)。

        3 減阻措施

        頂管在礫質(zhì)黏性土與全風(fēng)化及強(qiáng)風(fēng)化花崗巖中頂進(jìn),摩阻力較大,考慮隧道埋深、管徑及土質(zhì)情況,采用管道外壁涂黃油和膨潤(rùn)土泥漿減阻措施。

        3.1 管道外壁涂黃油

        管節(jié)吊運(yùn)至始發(fā)基座前,人工打涂黃油,清理管節(jié)表面的油污和灰塵,管節(jié)表面干燥后,將黃油均勻地涂一圈在管節(jié)表面,起到潤(rùn)滑作用,減小頂管頂進(jìn)過(guò)程中與土體間的摩阻力。

        3.2 減阻泥漿

        頂進(jìn)施工前要做減阻泥漿配合比試驗(yàn),要求減阻泥漿的性能要穩(wěn)定,泥漿不失水、不固結(jié)[6],既有一定稠度,又有良好的流動(dòng)性。通過(guò)混凝土管節(jié)上均布的4個(gè)注漿孔向管道外壁壓入一定量的膨潤(rùn)土減阻泥漿,在管節(jié)頂進(jìn)時(shí)同步注漿,膨潤(rùn)土泥漿在管節(jié)外圍形成的泥漿套,減小管節(jié)外壁和土層間的摩阻力,從而減小管節(jié)在地層中頂進(jìn)的阻力。

        4 姿態(tài)控制

        管節(jié)頂進(jìn)過(guò)程中,測(cè)量人員注意觀察偏差情況,每頂進(jìn)一塊頂鐵的距離就測(cè)量一次偏差情況,及時(shí)提供測(cè)量數(shù)據(jù)指導(dǎo)糾偏。當(dāng)監(jiān)控器觀察到頂管機(jī)激光點(diǎn)偏差超出1cm時(shí)必須糾偏,在管道偏差的反方向側(cè)適當(dāng)超挖,邊頂進(jìn)邊糾偏,使管道在頂進(jìn)過(guò)程中逐漸回到設(shè)計(jì)位置。頂管中軸線允許偏差小于200mm,管道底部高程允許偏差為-50~40mm。

        5 管節(jié)間防滲漏

        頂進(jìn)時(shí)因管節(jié)、中繼間接口的間隙變化及橡膠止水帶密封失效等原因,出現(xiàn)混凝土管節(jié)間滲漏水。針對(duì)中繼間、管節(jié)間滲漏水,配制一種用于混凝土管節(jié)之間滲漏水處理的堵水漿液,將水泥、氯化鈣、水玻璃、膨潤(rùn)土和水按照1∶0.5∶4.5∶0.5∶2的質(zhì)量比混合制備堵水漿液,該漿液性能參數(shù)為:凝結(jié)時(shí)間為 7s,表觀密度為 1 240kg/m3,3d強(qiáng)度為0.2MPa,7d強(qiáng)度為0.3MPa,為快速阻斷水流提供可行性。

        堵水漿液具有一定軟塑性、黏結(jié)性好、凝膠時(shí)間短、后期強(qiáng)度低等特性。利用該堵水漿液上述特性,可迅速填充混凝土管節(jié)與土層間的空隙,逐漸形成連續(xù)填充體,阻斷水流通路,繼而達(dá)到管節(jié)間防滲漏效果,保證后續(xù)施工順利。

        6 監(jiān)測(cè)情況

        由于電纜隧道距離城市建筑物較近且周邊環(huán)境復(fù)雜,必須借助監(jiān)測(cè)手段掌握頂管施工對(duì)周?chē)ㄖ锏某两涤绊?。施工單位及時(shí)布設(shè)地表監(jiān)測(cè)點(diǎn),加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡視和監(jiān)測(cè)。第三方監(jiān)測(cè)單位對(duì)施工單位布設(shè)的地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)、建筑物沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集初始值[7],施工監(jiān)測(cè)頻率為一周3次,對(duì)頂管施工情況予以監(jiān)測(cè),并形成監(jiān)測(cè)記錄表。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示:隧道內(nèi)變形量不大,處于較穩(wěn)定狀態(tài),未出現(xiàn)預(yù)警情況。

        7 結(jié)語(yǔ)

        1)中繼間布置是長(zhǎng)距離頂進(jìn)的施工難點(diǎn),中繼間對(duì)長(zhǎng)距離頂進(jìn)起到接力作用,但也加大設(shè)備投入,增加施工成本,在滿足施工工藝的前提下,需根據(jù)頂力需要進(jìn)行合理布設(shè)。

        2)減阻泥漿在管節(jié)外側(cè)形成的泥漿套,可有效降低頂管頂進(jìn)的摩阻力。

        3)混凝土管節(jié)之間滲漏水處理的堵水漿液可快速阻斷水流,達(dá)到管節(jié)間防滲漏效果,保證后續(xù)施工順利。

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