对市政给排水工程中顶管施工技术的分析 2页

对市政给排水工程中顶管施工技术的分析张雨双(重庆工业设备安装有限公司)摘要：本文麓顶舒藏工工艺以厦在市政给蒜才(管道工程的应用作了简要对述，并对顶管籀工技术在市政给簿东工程中的发展进行了榍关分析。关键词：市政给捧水；顶管施工顶管法叉称为非开挖管道敷设技术，它具有不需要开控而层，就能穿越地面构筑物和地下管线及公路、铁路、河道的特点．相比开挖敷i殳技术，投资和工期将大大节省。同时。顶管旄工技术可以降低噪音，减少糟尘，减轻对城区的交通条件和环境状况的干扰和破坏．属于真正的无污染、高效率的施工技术。顶臂施工法由于其上述多方面的优点，在市政工程中尤其是在市政给捧东管线工程中得判了广泛地应爿j。1顶管施工的优缺点及其基本施工原理1．1项管施工的优点概括起来，项管施工技术具有几大方面的优点：施工面f}|线缩成点，占地面积小：地面活动不受施工影响，对交通干扰小i噪音和震动低，城市中施工对居民生话环境干扰小，不影响现育管线及构筑物的使用；可以在很深的地下或水下敷设管道，可以安全穿越铁路、公路、河流、建筑物，减少沿线的拆迁工作量，降低工程造价。其丰要缺点是施工技术难度较高，需要详细的工程地质和水文地质勘探资料。1．2顶管掩工的基本原理顶管施工就是借助于主顶油缸以及中继间的顶进力。把工具管或顶管掘进机从工作坑内穿过十层一直顶进到接收坑内精起。与此同时，把紧随在工具簧或掘进机后的管道埋{殳在两个工作坑之闻。在项管施工中主委有三种工作面平衡理论：气压、土压和泥水平衡理论。本文主要介绍泥水平衡项管工法。泥水平衡项管的工作原理：通常把用水力切削泥土，采用机械切削泥土而采用水力输送弃土，同时有的利用泥水压力来平衡地下水压力和土压力的这一类顶管形式都称为泥水平衡顶瞥簏工。在泥水平衡顶管旌工中，要使挖掘面上保持稳定．就必须在泥水仓中充满一定压力的泥水。泥水在挖掘面上可以形成一层不透水的泥膜，以阻止泥水向挖掘面生渗透。同时．该泥水本身又有一定的琏力，因此它就可以用来平衡地下水压力和土压力．这就是泥水平衡顶管量基本的强理。2顶管技术的施工工艺2．1顶管施工顺序为工作井施工及混凝土管准备一顶进设备安装一．吊装混凝土管到轨道上一安装接口、管线一安放琅铁一注浆一开启油泵项进一处混一管道贯通一砌检查井一回填畜实一闭水试验。2．2顶管施工工艺流程图2．3管道】页进应连续作业管道顶进过程中，遇下列情况时，应暂停顶进．并应及时处理。以保证项管施工质量：(1)工具管前方遇到障碍：斗—+——“斗。+一叶一+-+’+一扣-■——■—+斗—+一o—r+斗—+—+—+—■——+·—+—_．——+-—+—■——P—■’_．—+·●—-}—+-+嘈■——+—■——+—■——■—●——■—+—■—+桩与桩之间的搭接时间不应超过12h，否则．应对最后一根桩进行空钻，留出榫头以待下一批搭接．⑤为确保水泥搅拌桩的成桩珏量，水泥搅摔桩施工前，应详细熟悉设计和周围环境情况。2．3锚杆支护及土方开挖2．3．1施工工艺流程土方开挖一修整坡面一土钉成孔一放置锚杆一注浆一放置钢筋网片一喷混凝士—，下层土开挖，此循环到设计标高为止。2．3．2施工过程质量控制要点①土方开挖：分段进行开挖，每20．30m划分为一个施工段。基坑上部一20m以上应按土钉墙放坡系数l：1分段开挖土方．人工修坡后，形成作业面．严禁超挖。⑦用钻机按设计角度成孔，孔径lOOmm．呈梅花型布置，达到成孔深度后及时下锚筋并注装成锚。③第一次注浆选用水泥砂浆，强凄不得低于M20，配合比为永浣：砂：水=l：0．5：0．45，水泥使用32．5级普通硅酸盐，注浆压力0．2-0．50MPa直至浆液从口部溢出。间隔2h以后再次注浆，第二次注浆选用纯水泥砂浆，水灰比0,45．注浆雎力为JJ5～2OMPa，使浆液冲破封口薄膜及初凝移浆，浆液注入到砂浆和土体之问．达到注浆压力1—2min，即可结束注浆。注装间隔时问过长应及时清管，对孔L1不实处采}{j喷混凝土方法塞实。④绑扎钢筋嘲、喷射混凝土：为保证保护层厚度先喷射灌凝土一层．厚40，冉铺设双向钢筋叫65@200．相邻网片搭接长度为300，再次喷射混撮土，商到达到设计所要求的厚度，喷射顺序白下而上。⑤基坑开挖过程中，应随口、j准备砂袋，妇发现摹坑侧壁变形位移大于o．3％．则应立即停止开挖，堆填砂袋，防止基坑继续变形，并立刻进行支护。2．4基坑支护施工成果检测(1)在基坑施工过程和施工完成后。对水泥砂浆、棍凝土试块的检测以及锚杆的抗拔检捌，从结果看，实铡值均超过了设计值，说明施工质量较好。(2)为保证本工程支护结构的安全可靠，甲方特意聘请有资质的第三方检剐机构对支护结构进行现场动态监测，开挖阶段每天观测1次，支护结构完成后，每星期观测J次，直到回填完成为止。实捌越大沉降最大扰降为7．2,ran，水平位移最大值26mm，摹坑处于安令状态。周边建筑物及马路水平位移及沉降变形均为零，地面无下陷、开裂等现象。3结束语复合土钉支护是土钉支护的改进和发展，保持了传统土钉支护的许多优点。与传统的基坑支护方式相比，不但大大降低了成本(本工程经过测算，成本降低了近50％)，而且不额外占用旖工对fI玎．争取了工期。为基坑开挖支护中一种很有竞争力的技术手段。参考文献[1J李象范·撩水榴复合±钉挡墙的研嘲耳上海地质。2004．0)：1一11．[21壮坑土钉支护技术舰栩s】(c阢$96／97)．【3]GB50086—2001锚杆喷射_}醒凝土支护技术规范．·12l·\n施工技术壤村口蒜哺2012年01月(”后背墙变形严重；(3)顶铁发生扭曲现象：(4)管位偏差过大且校正无效：(5)顶力超过管端的允许顶力；(6)油泵、油路发生异常现象：(7)接缝中漏泥浆。2．4顶管工作井设计殛设备安装2．4．1确定工作井尺寸工作井应有足够的空间和工作面，保证下管、安装顶进设备和操作间距．井底长、宽尺寸可按如下公式计算：井底长度：L=L．+bI矿k+【5式中：L-工作井底长，m：Lr．管子顶进管尾端留置长度，混凝土管一般留03m：k一每节管长度，m；k一出土工作间隙，一般为1．0—1．5m；LrI千斤顶长度，m：【，靠背厚度，m．坑底宽度：W=D+(2．4--3．2)式中：w一工作坑底宽度，m：D一项进管子外径，m．2．4．2工作井设备安装工作井设各安装包括：导轨的安装、后座垫铁的安装、油缸支架及油缸的安装、穿墙止水设备的安装、檄光导航系统安装和泥浆循环系统安装。地面设各安装工作井地面设备安装包括：监测设备安装、主控制室及主顶装置安装、泥浆棚搭设及泥浆系统设备安装。安装千斤顶时，应保证千斤项的顶力位置和项进抗力位置在同一轴线上．并确保四个千斤顶用力均衡，避免产生顶进力偶．同时工作井的起重采用龙门吊。2．4．3硕管设计、顶力是顶管工作中的重要因素．在实旖顶管作业之前．必须要对选择的顶管顶力做一个预算。后背主顶千斤的顶力要克服各种阻力方能前进，预先需要计算的项力主要包括工具管迎面阻力和管道摩阻力两部分组成。(1)顶管选择顶进管一般选用钢筋掘凝土管，如没有腐蚀要求可选用钢管。顶进管的直径选择是首先根据工程需要、工程性质确定内径．根据顶进管所受荷载确定混凝土管的肇厚及配筋，进而确定外径。顶进管的长度对顶管过程的经济性和可控性有很大的影响。在直线推顶的情况下使用长管可以减少装管的次数，达到良好的效果，但随着管长度的增长．容易偏离原定顶进的路线．比使用短管恢复正确路线更加困难。同时建造顶压坑时顶压坑的长度也要增大，挖坑、支护、回填、修复的费用将相应地增加。反之，短管比较容易向周围土层中挤入．致使整个管列呈蛇形弯曲，这便降低了管路顶进的可控性，因此很短的管利用直线上推顶也较困难。一般情况下，管长度须相对于管径来衡量，当I／D外≤1．10时．为短管；当UD外=1．15时．为标准管；当UD外≥2．10时为长管。(2)项管迎面阻力计算对于采用土压平衡和泥水平衡的顶管，通常迎面土压力都控制在主动士压力和被动土压力之间，一般泥水平衡泥仓压力和土压平衡掘进机土压力应为前静止土压力的1．0一1．1倍。因此迎面阻力的预算可以近似采用管中心所受的静止土压力，即：P＆r(H+D，2)蛐2／'4式中：K，静止土压力系数。与上性质有关，粘性土中，k的取值范围为0．33加．7；也可按K0：I—sid由计算。p土体重度，kNlm3；D1．工具管的半径．m：H一顶管覆土厚度，m．(3)管外壁摩阻力计算管外壁摩阻力的预算可以根据GB50268—97t给排水管道工程施工及验收规7酚中第6．4．8条规定，顶管的管外壁摩阻力可按下式计算：F-bDI[2H+(2H+Dt)tanl(45。批)+w，rDllL式中；F-计算的管外壁摩阻力，kN；r-管道处土层的重度，k．N／m3；D，一管道外径，m：H一顶管覆土厚度，m：击一管道处土层内摩擦角，(o)：w一管道单位长度的自重，kN／m：L-管道的计算顶进长度，m；f二项进时，管道表面与其周围土层之间的摩擦系数。3顶管施工技术3．1穿墙前注浆止水处理·122．顶管工作井穿墙洞口前方应采用压浆止水处理，注浆材料用水泥、石灰、粘土搅拌成浆液．并与自然土混合．为保证工具头顺利成功出渝，洞口搅拌范围应保证在4x4m处。浆液配台比为石荻：水泥：粘土=2：1：3，使注入的浆液与自然土同结后能让工具头顺利穿墙同时能起挡土和止水的作用(注入浆液量不得超过自然土的17％)。3．2顶管顶迸完成灌浆并达到止水强度后，可进行人工凿除穿墙位置的混凝土，并将工具管吊下工作坑．然后安装好工具管。准备工作就绪后．吹除最前端的挡土钢板，清除硬块，顶进工具头到穿墙管内。使工具头与第一节钢管采用剐性联结。在此过程中，应在工具头最前端压满泥浆，避免工具头盱‘磕头’觋象。特别要注意防止路面塌方，因此应根据出土情况确定顶进速度。项进中要求边压触变泥浆边顶进．要坚持不压浆不顶进的原则顶进。同时须严格按设计线路顶进，可利用削土刀盘上可伸缩的超提刀．结合千斤项编组进行纠偏。经常对顶进轴线进行测量，检查顶进轴线是否和设计轴线相吻合。在顶进一节混凝土管后，应回缩千斤顶，并拆开水、电、气、泥浆管路．再吊入下一节管段。调直对中，安装好管材的接头止水材料，然后依次进行接通各管线，开动油泵顶进管节行程，回缩千斤顶．测量、加顶铁等操作。最后重复顶进至一节混凝土管后，再重复上述流程。3．3顶管出洞顶管出洞即顶管机和第一节管子从工作井中破出洞口封门进入土中．顶管机进、出洞处以及后靠土体加固，需对后靠土体及进、出洞区域土体进行高压旋喷桩加固，从而确保项管机出洞的绝对安全。同时须在工作井安装洞口止水装置，防止项管机进、出预留洞导致泥水流失，并保证在顶进过程中压注的触变泥浆不流失。3．4顶管纠偏纠偏是指机头偏离设计轴线后，利用设置在后部的纠偏千斤顶组，改变机头端面的方向，使管道沿设计轴线顶进，减少偏差。顶进纠偏是采用调整4台纠偏千斤顶组的方法，进行纠偏操作，若管道偏左则千斤顶采用左伸右缩，反之亦然。如果同时有高程和方向偏差，则应先纠正偏差太的一边。纠偏应做到在项迸中采用小角度分级逐步进行，勤调微纠。当顶管机头发生旋转时，可采取在管内的相反方向增加压重块或在中间站提供旋转纠正力矩等方法纠正。4结束语顶管施工是一种现代化的埋设地下管线的旖工方法，市政工程中，特别是深覆士大管径的管道工程和交通繁忙的城市主干道改造工程中尤显重要。顶管施工技术在地层的适应性，对地上地下环境的保护、对地上地下设施的无干扰破坏、施工安全可靠性、施工质量保证及施工经济效益等方面都具有较大的优越性，并显现出无限生命力。