沙土层顶管施工操作工艺及关键控制技术_工程管理

1、沙土层顶管施工操作工艺及关键控制技术结合多年的实践工作阅历，笔者首先分析了当前手掘式工具管砂土层顶管法施工存在的技术问题，随后探讨了开敞式手掘式工具管砂土层顶管法施工操作工艺及关键掌握技术。0 引言手掘式工具管由于其正面敞胸，人工开挖，操作便利的优点，从顶管初期始终使用到现在，但是，采纳手掘式工具管顶管法施工对地质条件有肯定的要求，它特殊适用于在壤土，砂壤土、粘土和泥灰等粘性土层，而对流砂、淤泥、沼泽地来说，顶管法施工受到肯定的限制，特殊是在砂土层中。结合多年的实践阅历，笔者就沙土层顶管施工操作工艺及关键掌握技术，谈谈自己的一些心得体会。1 当前手掘式工具管砂土层顶管法施工存在的技术问题1.1

2、 后靠土体稳定性差 由于砂土层中砂体自稳性能很差，一方面工作井的形成较难，再加之顶管所需要的总推力要通过后背墙传递给后靠土体，而后靠土体属于无粘性的松散砂土，往往会引起后靠土体的滑动和坍塌产生大幅度位移，使后靠土体缺乏稳定性，导致顶管工作井无法形成。1.2 进出洞土体不能满意工具管进出洞要求 砂土层顶管进出洞时，由于砂土层中土体属粒状结构，颗粒之间无粘性，呈松散性，流淌态，导致工具管一方面很难进入土体，另一方面往往会造成大量的砂土体漏入工作井，导致洞口四周地表大面积沉陷，造成顶管工具管无法正常进出工作井和接收井。1.3 挖掘面坍塌 顶管过程中，由于工具管前挖掘面的土体坍塌、流砂，很难形成工具管

3、头部正常需要的挖土空间，一方面造成顶力加大，另一方面造成头部的流砂积累，并且由于土体缺乏顶管所必需的导向力，导致顶管过程中的关键环节纠偏工作难以进行，并且出土量大，引起地面沉陷，造成顶管无法正常进行工作，缺乏平安性、牢靠性。2 开敞式手掘式工具管砂土层顶管法施工操作工艺及关键掌握技术2.1 顶管施工操作技术2.1.1 千斤顶必需同步顶进 千斤顶不同步或千斤顶相差较大或安装精度不够，造成顶力合力偏差，尤其在脆弱砂土中顶进，极易造成管道轴线偏差，为此我们试验过程中选用同样规格的两台320T千斤顶，其顶力、行程、顶速相全都，这样可以确保顶力合力与管道中心线相重合，保证管道轴线不会由于顶力相差面消失偏

4、差。2.1.2 主油缸合力中心必需与顶进方向全都 两台主油缸左右对称分布，但其合力中心直接影响顶进管道顶进的方向，由于在管道进洞时，工具管入土较浅，土的支撑面较小，支撑面的应力就较大，工具管头部易下沉，入土深度增加后支撑面应力很快减小，工具管不再下沉，为了防止在进洞初期工具管下沉，顶力的合力中心也应偏下，一般顶力合力中心低于管中心R/5R/4。2.1.3 采纳先顶后挖的掘进方式 在砂土层顶管施工操作中，掘进方式上和一般粘土地区顶管正好相反，一般砂土地区掘进方式是先挖后顶，而在砂性土中，必需采纳“先顶后挖”的掘进方式，由于工具管前段的管帽较长，可直接切入砂土中，这样，再进行挖土工作，由于有了管帽

5、的爱护，一方面工作人员能在平安爱护下进行，另一方面，由于管帽的阻挡，又防止大量流砂坍塌，或出砂量过大，及引起地面沉降等的问题。2.1.4 设置活动隔板 在顶管过程中，为了防止正面阻力过大，可将水平隔板设计为活动隔板，顶进时取掉隔板，顶进后再插入隔板，这样既可防止顶管阻力太大，又可保证挖土工作时防止砂土坍塌。2.1.5 充分利用砂土的假粘聚现象 由于本试验地段属一般性风积砂地区，风积砂尽管其C值很小，但顶管处的砂土，由于具有肯定含水量而存在着假粘聚现象，因此每次顶进后尽快将其格栅上的砂土清理，挖掘面的砂土由于存在假粘聚力，并不会马上发生坍塌和流砂现象，从而使挖掘面保持短暂的稳定.2.1.6 顶进

6、速度掌握 顶进开头时，应缓慢进行，待各接触部位密合，再按正常顶进速度顶进，顶进中发觉油路压力突然增高，应停止顶进，检查缘由并经过处理后方可连续.回镐时，油路压力不得过大，速度不得过快。另外，挖出的土应准时外运，准时顶进，尽可能使顶力限制在较小的范围。2.2 砂土层顶管顶进方向偏离的缘由及其特点2.2.1 顶进方向偏离的缘由 顶管过程中，由于各种缘由使管道偏离轴线是常常发生的，分析顶管施工偏差的缘由主要是由于作用于工具管的外力不平衡造成的，外力不平衡的主要缘由有:推动管线不行能肯定在始终线上。 地层正面阻力不匀称，使工具管受力不匀称，形成导向差，造成管道偏离轴线。顶管后背发生位移或不平整，使顶力

7、合力偏移，造成管道差。管道截面不行能肯定垂直于管道轴线。管节之间垫板的压缩性不完全全都。推动管道在发生挠曲时，沿管道纵向的一些地方会产生约束管道挠曲的附加抗力。以上几条缘由造成的直接结果就是顶管顶力产生偏心，管道轴线与设计轴线偏差过大，使管道发生弯曲，甚至造成管节损坏，接口渗漏。2.2.2 偏差特点砂土层顶管易消失偏差 在砂土层中顶管易消失偏差，砂土层中顶管一般比较简单消失工具头仰头和叩头现象，主要是由于一方面由于砂土属于脆弱土，砂土地基反力小，假如工具管设计重量过大，便很简单消失叩头现象，另一方面假如没有很好的解决挖掘面的坍塌问题，便会消失工具管头部由于流砂积累而消失仰头现象。消失偏差后纠偏

8、难度大 工程阅历和现场试验均表明，砂土层顶管一旦消失偏差后纠偏难度很大。2.3 顶进方向掌握技术及其纠偏措施2.3.1 顶进方向掌握技术 顶管的过程实际上也是一个不断纠偏的过程，纠偏是指工具管或管道偏移设计轴中心，利用工具管的纠偏机构或其它措施，转变管端方向，削减偏差，目的是使管道沿设计轴线顶进。顶管偏差消失是常见的，但实行肯定的预防措施可削减偏差消失的机会和偏差量，预防措施主要有以下方面:加强顶管后靠背的施工质量，确保后背不发生位移，应使后背平整，以保证顶进设备的安装精度。导轨是顶进中的导向设备，安装导轨时要反复检测，使中线、高程、坡度必需符合要求，顶进中应勤检查，防止偏差过大。顶管施工前应

9、对管道通过地带的地表状况仔细调查，测力装置，指导纠偏，纠偏应根据勤测量、勤纠偏、小量的操作方法进行。顶进过程中应随时绘制顶进曲线，以利指导纠偏工作。工具管管帽切入砂土的长度应按阅历公式L=DCtg计算，不行太长，防止砂土坍塌，导致工具管低头下沉。管道产生大量坍塌后，土在挖掘面上形成一个斜坡，同上部的土坍空了，土压力削减了，切不行盲目猛顶，防止工具管快速爬高.准时了解管道各接头上实际顶推合力与管道轴线的偏心度。随时监测顶进中管节接缝上的不匀称压缩状况，从而推算接头端面上应力分布状况及推合力的偏心度，并以此调整纠偏幅度，防止因偏心度过大而使管节接头压损或管节中部出项环向裂缝。2.3.2 纠偏措施

10、顶管产生偏差后的校正应逐步进行，形成大的偏差后，不行马上将己顶好的管子校正到位，应缓慢进行，使管子渐渐复位，肯定不能猛纠硬调，以防产生相反的效果，一般常用的方法有以下几种:超挖纠偏法 偏差为12cm时，可采纳此法，由于砂土含有肯定水分，顶进后，短时间内存在肯定的假性粘聚力，这时可采纳在管偏向的反侧适当超挖，而在偏向侧不超挖甚至留坎，形成阻力，使管节在顶进中向阻力小的超挖侧偏向，渐渐回到设计位置。工具管纠偏法当管道在顶进进程中消失偏差时，可利用两段式工具管内的纠偏千斤顶使偏斜一侧的千斤顶出缸口即可对管道偏差进行校正，校正后在每次顶进前进行，此时管内砂土最少时最易纠偏。强制纠偏法当偏差较大时，在超挖纠偏和工具管纠偏千斤顶不起作用的状况下，可用此法，用圆木或方木的一端顶在管子偏向的另一侧内壁上，另一端斜撑在垫有钢板或木板的管前土壤上，支顶坚固，即可顶进，在顶进中协作超挖纠偏法和工具管纠偏千斤纠偏法，边顶边支，利用顶进时斜支撑分力产生的阻力，使顶管向阻力小的一侧校正，我们在砂土层中试验时，主要由于砂土地基反力不够，由于纠偏需要肯定的地基反力，为了避开强制纠偏失灵，事先在管前对部分的砂土进行碎石置换，对地基进行了加固处理，这样原木一端支在加固后的地基上，纠偏效果明显。3 结束