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泥水平衡顶管的施工工艺
发布日期:2021/4/25 浏览次数: 95次
一、主要特点
1、本工艺主要是利用泥水压力平衡地下水压力,同时它也平衡掘进机所处土层的土压力,适用的土质范围比较广。
2、可有效地保持挖掘面的稳定,对所顶管子周围的土体扰动比较小,与其他类型顶管比较,泥水顶管施工时的总推力比较小,尤其是在粘土层体现的更为突出,较适宜于长距离顶管。
3、工作坑内的作业环境比较好,作业比较安全。
4、由于泥水输送弃土的作业是连续不断地进行的,作业时的进度比较快。
5、泥水平衡顶管施工具有低噪音、震动小等特点。
二、施工工艺
(一)施工前的准备工作
1、进行施工测量和现场放线工作,做好定位点控制。
2、进行顶管所用设备的加工制作。
3、进行施工技术交底工作。
(二)工作井与接收井施工
1、测量放线依据建设单位给定的书面通知文件、测量控制网以及设计施工图纸,测设工作井,接收井及管线位置和高程,确定井开挖区域和管线轴线。测量操作执行国家规范《城市测量规范》(CJJ/T8-2011)。
2、工作井及接收井施工方法
1)施工放样:确定开挖位置及基坑长度与宽度。
2)根据放样及平面布置图安设围挡、确保安全。
3)为避免地表水软化坡肩,有效排泄边坡渗水,在坡顶设一道300*300砖砌排水沟截断地表水,在基坑开挖前要疏干地表已有积水,采取有效措施保证地表水能顺畅排泄,不发生积水,以防基坑塌方。
4)为确保施工安全,土方开挖必须严格遵循分区分层分段,适时兼顾综合平衡的原则。一般每次开挖80cm左右,即进行护壁,如果遇有流砂等应适当减少开挖深度,一般不超过30cm及时进行护壁。
5)工作坑、接收坑严格按图纸规范要求和施工方案进行施工支护。
6)工作坑、接收坑井口均高出原地面30cm。
(三)顶管工作井内设备安装
1、导轨安装:导轨安装前要先复核高程、轴线,确保导轨的高程、轴线位置准确。导轨定位必须稳固、正确,在顶进中承受各种负荷时产生位移、变形、沉降符合设计规范要求,导轨坡度应与管道设计坡度一致。
2、下管、顶进、出土和挖土设备:采用吊车下管,用千斤顶、高压油泵作为顶进设备,用泥水平衡顶管掘进机作为挖土设备,用泥浆泵作抽排泥浆设备。
3、照明设备:井内使用电压不大于36V的低压照明。
(四)管道顶进顶管工作坑完成并达到管道顶进要求后即开始顶管施工。
1、引入测量轴线及水准点将地面的管道中心桩引入工作井的侧壁上(两个点),作为顶管中心的测量基线,将地面上的临时水准点引入工作井底不易碰撞的地方,作为顶管高程测量的临时水准点。
2、进洞方案为防止进洞口及顶进过程中泥水压力过大涌入工作井内,在洞口内预先安装一个单法兰穿墙钢套管,用于安装橡胶止水圈及止水封板;由于顶进距离长,造成管材表面及F型钢套环、砂等对橡胶止水圈不可避免的磨损,需要适时更换橡胶止水圈;为了更换止水法兰方便,须在洞口里侧增加一道橡胶止水圈,当需更换外部橡胶止水法兰时,洞口内部的橡胶止水圈可防止地下水进入井内。
3、下管下管前,要严格检查管材,不合格的不能使用,第一节管下到导轨上时,应测量管的中线及前后端管底高程,以校核导轨安装的准确性,要安装护口铁或弧形顶铁保护管口。
4、出土方案泥水平衡式顶管的出土采用全自动的泥水输送方式,被挖掘的土在机舱内与水、添加剂等通过搅拌形成泥浆,然后由泥浆泵抽出,高速排土。
5、出洞方案根据顶管进展情况,为保证掘进机能顺利进入接收井,防止掘进机出洞后水土沿工具管与井圈之间的空隙涌入接收井,当发现地质较差在掘进机到达接收井前,可对洞口土体进行注浆加固。在接收井封门破坏后掘进机头应迅速连续顶进管节,缩短出洞时间,掘进机整体进洞后应尽快把机头和砼管节分离,并把管节和接收井的接头按设计要求进行处理,减少水土流失。
(五)泥水系统的安装泥浆池应尽量靠近工作井边,可采用并联法,泥浆池尽量靠近工作井边,减少排泥管路过长产生的管路摩阻力。沉石箱的配置可沉淀块状物,防止块状物直接进入排泥泵引起排泥泵堵塞和损坏。注浆系统应尽量使用螺杆泵以减少脉动现象,浆液应搅拌均匀,系统应配置减压系统,在泵出品处1米外以及机头注浆处各安装一只隔膜式压力表,保证系统正常压力工作。
(六)顶进开始调试阶段及顶进顶管前应作一次安装调试,保证机头运转调试各部分动作正常,液压系统无泄漏。1、顶进过程中的方向控制由于机头本身所具有的方向诱导装置,纠偏操作就变的简单易行,操作员只要通过纠偏动作,始终保证激光点在光靶的中心即可。
2、测量与方向控制要点
1)执行严格的放样复核制度,并做好原始记录,顶进前必须严格遵守放样复测制度。
2)布设在工作井后方的仪器座必须避免顶进时位移和变形,并定时复测及时调整。
3)顶进纠偏必须勤测量、多微调,纠偏角度应保持在10/~20/不得大于0.5°,并设置偏差警戒线。
4)初始推进阶段,方向主要是主顶油缸控制,因此,一方面要减慢主顶推进速度,另一方面要不断调整油缸编组和机头纠偏。
5)开始顶进前必须制定高程测量计划,对每一米、每节管的位置、标高需事先计算,确保顶进时正确,以最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。
2、纠偏系统纠偏系统要经常检查是否漏油、油液质量、油压情况,如发现不正常情况及时更换。
3、注浆减阻顶管的推力就是顶管过程管道受的阻力,包括工具管切土正压力、管壁摩擦阻及工具管气水压力。为了减小顶进阻力,增大顶进力,并且为了防止出现塌方,顶管过程中,应采用在管壁与土壁的缝隙间注入触变泥浆,形成泥浆护套,减少管壁与土壁之间的摩擦力。长距离顶管施工中,管周外壁形成完整有效的泥浆护套更为重要。顶进结束后,对顶进过程中存在土质稳定度不够、砂、卵石流沙地层或顶进存在超挖部分,对泥浆套的浆液进行置换注浆处理,置换浆液配合比为:水泥:粉煤灰:水=1:0.7:1,注浆压力、注浆管道范围根据实际土质现场确定。
(七)应急措施
1、地质异常情况当地质发生很大的变化,突然间变硬或变软,这可以通过仪表盘的电流变化来判断,如果突然变硬,则向土仓内加入水或泥浆;如果太软,可把第一至第三节管子及工具头都联成了一个整体,以增加它们的刚性,从而可避免机头突然沉陷。
2、纠偏异常情况在顶管施工过程中,如果出现异常的偏差或纠偏失效,必须在允许偏差标准以内就停下来,分析原因,找出对策再继续顶进,切不可盲目行动。
三、结束语
泥水平衡法顶管施工虽然造价较高,但是它安全快捷,适用的土质范围比较广,而且在许多条件下不需要采用辅助施工措施,对地面和临近的建筑物影响较小,大大减小了施工风险,提高了施工效率质量,应加以提倡运用。
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