深圳石岩-松岗供水工程d标段顶管施工的

深圳石岩—松岗供水工程D标段顶管施工的浅析关键词：顶管中继顶纠偏触变泥浆减阻深圳石岩至松岗供水网络工程D标段从大凼水库至甲子塘水厂，全长2473.05m。该工程途经水库、鱼塘、水沟、河道、公路，且沿途架有高压电缆和光缆，地处低洼，地下水源丰富；其中，穿越美科电子厂、街道及松龙公路510.31m，跨越道路宽度55.8m；给施工带来较大的难度。原地貌为残丘、沟渠、坡地，地面较平坦、坡度平缓，大致呈东高西低之势。据钻探，场内地层大致为：新近人工挖土，第四系耕植土层，第四系冲洪积层，第四系残积土层及震旦系混合岩。故在穿越美科电子等厂区和松龙公路长度为510.31m段采用顶管施工，顶管直径为φ1500钢管。一．顶管施工程序顶管施工是先制作工作井，且在井内安装主顶油缸系统提供水平推力，然后将管道一节一节地从工作井的前墙预留洞口中推出进入井外土层中，直到接收抗。本次顶管分三段顶管，设置工作井和接收井各三个。在管道的前端设置一节顶管机头，顶管正面土体靠机头维持平衡，并将土体挖掘进入管道内，然后运输到后方工作井并提升至地面弃走。当工作井内主顶油缸系统水平推力不够时，再安装中继间（见下顶管示意图）。其施工程序如下：工作井制作——安装顶管设备——顶管出洞——出土——顶进、注浆——测量纠编——顶管进洞——管内处理——闭水试验——验收二．工作井及井内顶推设备及安装1．工作井和接收井2．工作井的尺寸和结构形式工作井尺寸：拟采用矩形工作井，其平面尺寸确定如下：宽度=钢管外径+操作宽度=1.5+2.6=4.1m长度=L1+L2+L3+L4+L5+L6=10.5m式中：L1—单节钢管长度6.0m；L2—千斤顶长度2.4m；L3—后背钢梁和砼后垫墙0.8m；L4—预留钢管焊接长度0.6m；L5—分压环厚度0.5m；L6—下管富裕量0.2m。3．工作井施工为减少对路面的开挖面和控制挖土量，施工采用逆做法施工。工作井施工程序如下：基坑土方——开挖——绑扎钢筋——预埋穿墙钢套管处——制模——浇井壁砼——工作井挖到位——浇筑底板4．选用2台400T的油压千斤顶，供油用电动油泵，两台并联供油，千斤顶最大行程120cm。其他设备包括：导轨、千斤顶台架、替顶分压环、后承压板、操作平台、直爬梯等。三．工作井地面设施及机头选用工作井地面设施需布置一系列与顶管施工有关的设备。如：液压站、气压站、泥浆站、临时发电站、井口起重设备及顶铁等。根据本工程的实际地质和水文情况，采用手掘式机头，增设气压密封门并采用气压式顶进，它适用多种土层中的顶管施工，是我司根据多年的顶管实践经验反复多次应用成功研制，具有成本低，加工制作快，适用性强，易操作等优点。在顶管顶进过程中，如遇硬质土层，则采用手掘式，如遇流砂则采用气压平衡法。四．顶管出洞当井内、井外的准备工作全部准备完善以后，可将机头吊放到井内轨道上，调整方向，开始顶管出洞，工作井壁前墙有机头及管道出洞的预留洞口。为防止井外水土从预留洞口与机头外壁之间的缝隙流入工作井内，预留洞口与管道间设有洞密封装置。其施工工艺如下：制作橡胶密封圈制作橡胶密封圈顶头安装推顶头进密封圈关闭机头仓门推进机头出洞入土层顶头制作破部分封墙土转至仓门后仓内除土留50cm机头在轨道上1．洞口密封结构出洞口密封结构的作用是阻止在顶管过程中泥水从管节与洞口间的间隙流入井内，同时也起定位作用。2．破墙出洞当机头前端进入洞口密封圈后，即可破墙出洞，工作井预留洞口是采用砖砌体临时封堵，在顶前采用风镐凿除内层一部分封堵墙体，然后将机头推进，依靠机头前端刃口破除外层墙体，随即进行顶管正常推进。3．方向监测顶管出洞方向控制必须严格控制顶管出洞精度，采用跟踪测量，且在机头上安置一台随时观察机头走向的水平倾斜仪，随时调整机头出洞的方向及高程偏差。工具管在进入土层过程中，每顶进30cm，测量一次。五．顶进施工当工具管顶入土体后，留其尾部约50cm长搁在导轨上，收回千斤顶活塞杆，卸走替顶和分压环，下管安装第一节管节。在下管时，严格进行顶进钢管质量检查。顶进钢管制作与质量检验如下：1．顶进管材及管节检验第一节管节采用了与机头纠编分压环密封活接头装置，第一节管顶进后，留约50cm长搁在导轨上，在第一节管的尾端与第二节管的前端需要进行焊接；在顶完每一节管，管节口在焊接完成检验合格后，才能正常顶进。2．手掘式顶管当土层比较坚硬，工具管前方土体稳定性好，则采用人工挖土顶进。挖土前应将工具管前端刃口部分切入土层中，然后自上而下分层开挖，严禁自下而上开挖，防止正面塌方。挖土时，可将开挖面挖成锅底形状，其向前的锅底开挖深度不大于30cm。暂停作业时，应将工具管切入土层中，使工具管内充满一定的土塞长度，以确保正面土体稳定，并关闭好密封门。3．气压法顶管当遇地下水产生流砂时，则采取气压法顶管。气压法顶管在顶进管道的前方设置两道气压密封门。关闭第一道门，向前舱充入压缩空气，由于压缩空气向正面土层的孔隙中渗透，将工具管前方土层中的地下水从土壤的孔隙中排挤出去，给工具管作业面提供一个无水稳定的作业环境。气压法顶管的工艺流程：关闭1号门前舱加压——工人进入后舱——关闭2号门后舱加压与前舱平衡——打开1号门前仓——挖土转入后舱——管道向前顶进——工人退入后舱关闭1号门——后舱减压与大气平衡——打开2号门工人出舱——转运后舱土方至工作井——吊离工作井至地面外运4．长距离顶管施工本区段长距离顶管，需采取压注触变泥浆阻减和使用中继间两项措施。1）触变泥浆减阻将膨润土泥浆注入管道的外周，使管道外壁形成泥浆套，减少管道外壁与周围土层之间的摩擦阻力，膨润土泥浆是在地面泥浆站拌制好，然后通过注浆管向管道内泵送。顶管过程中，应专人交替打开注浆孔阀门，不断地向管外壁注浆。机头尾端要紧随管道顶进同步压浆，后方各注浆点必须跟踪补浆。压浆数量和压力：一般压浆量是管道外周环形空隙的1.5-2.0倍，本工程拟用指针为1.5RH，R为土的重度，H为土的覆盖深度。2）中继间钢管中继间内的单作用千斤顶组在输油管提供的设定液压作用下，以其后面的管段为后座支承，将其前面的管段向前顶进约300mm，然后主站千斤顶再顶推向前约300mm，采用这种方法将管道分段逐次顶进。钢管中继间在管道上的安装位置，拟在机头后30m设置中继间，以克服较大的机头迎面阻力和方便纠编操作。3）泥浆置换当顶管完成后，应在管道的上方注浆孔注入水泥浆，将管道外壁的膨润土泥浆从打开的下方注浆孔挤出，直至水泥浆将管道外壁与周围土体之间环形孔填实。使管道在地下的稳定性更好。拆除注浆管路后，应将管道上的注浆孔封堵严密。六．顶管测量与纠偏1）测量本工程为直线顶管，采用水准仪测定标高，采用经纬仪测定轴线偏差。顶管机头出洞前和出洞后顶进第一节钢管时，应特别注意做好测量工作，在正常顶进过程中，每节钢管测量次数为4次，纠编时应增加测量次数。2）纠编顶进纠偏采用调整机头纠偏千斤顶的方法，进行纠偏操作，若机头偏左则千斤顶采用左伸右缩方法，反之亦然，如同时有高程和方向偏差，则应先纠正偏差大的一面。纠偏是在顶进动态情况下实现的，在纠编时，随时注意机头上纠编显示仪的变化，应根据测量资料，分析偏差发展趋势，采用分次逐步纠偏。3）顶管允许偏差本钢管顶管参照上海市《市政工程施工及验收技术规程》“顶管允许偏差表”列标准，建议本工程顶管施工执行下表所列允许偏差：管径轴线位移（mmm）管内底标高DN1500钢钢管150+80，-10004）长距离顶管工程的顶力计算：本次顶管工程采用单向顶进方案；即轴心顶进和高精度控制。顶管的顶力随长度的增大而增大；若采用尾顶进方式必然会受距离限制；千斤顶的顶力也不可能无限制的增大，其将直接导致顶管破坏；常采取的解决方法为中继环接力顶进技术措施。下面为顶管受力计算及方案选择：方案之一，无注浆顶进方案的顶力计算：由公式：F=f[k(Pv+Ph)DL+P]和Pv＝γＨP=L×D×π×δ×γi(γi=78KN/m3)及Ph＝Pvtg2(45-φ/2)计算公式中：F——顶管顶力（KN）f——摩擦系数，取值范围0.4—0.6，本次计算选为0.5k——与顶进长度有关的顶力折减系数Pv——竖向土压力Ph——侧向土压力D——管外径L——一次顶进总长度P——管自重γ——土容重H——管顶覆土厚度假定顶管上层土呈良好拱形，降水良好，则取k＝１fkδmmγKN/m3ＨmPKNLmDmPvKN/m2PhKN/m2FmaxKN0.51.01419.54.0586170.821.5078.032.914501显然，无注浆顶进方案不可行。方案之二，注浆浆顶进方案案的顶力计计算：由公式：F=ffπDL计算算公式中：F——顶管顶力（KNN）f取值范围4—１１２KN//m2，本次计算算选为８KKN/m22D——管外径L——一次顶进总长度度Fmax=８×33.14××1.5×170..82=66568((KN)钢管尾端最大应应力验算由fymaax=kFmax//A0取k=1.4A0——顶管截面积则Fmaxx＝139..44（N/mmm2）<[fk]]=1400N/mmm2基本本符合要求求方案选型：根据据上述的受受力计算，本本次顶管方方案选用注注浆顶进方方案；顶进进深度到85—100m后采用中中继环的方方式顶进，千千斤顶选用用40000KN千斤顶沿沿管轴心顶顶进。施工安全监测：：1．顶管施工过程程中，保持持良好的通通讯系统，定定时监测管管内、特别别是气密仓仓区的空气气指数；发发现异常随随时调整空空压机和通通风系统。2．随时监测千斤斤顶的压力力数据；发发现异常时时及时处理理（增大膨膨润触变泥泥浆量或加加大纠偏措措施等）。3．监测主干道路路面；采取取措施控制制路面沉降降及结构开开裂等。小结：综上所述，在较较复杂的残残丘、街道