淺談頂管機(jī)遇障退管施工技術(shù)

淺談頂管機(jī)遇障退管施工技術(shù)

Summary：隨著我國(guó)的在工程技術(shù)領(lǐng)域不斷發(fā)展，也隨著城市的發(fā)展，頂管施工越來(lái)越廣泛應(yīng)該用城市市政工程施工，但是同時(shí)由于城市發(fā)展地下存在不同障礙物或者地質(zhì)的不明確（巖層或拋石等），通常遇到這種情況需要將頂管機(jī)退出更換合適地質(zhì)的機(jī)型；或?qū)㈨敼軝C(jī)后退一段距離來(lái)采取機(jī)械清障處理，避免清障對(duì)頂管機(jī)的影響，所以頂管機(jī)退管在頂管施工過(guò)程處理遇障將越來(lái)越普遍運(yùn)用。關(guān)鍵字：頂管退管；反頂退管；千斤頂引言：隨著城市的發(fā)展頂管施工技術(shù)越來(lái)越廣泛應(yīng)用市政工程中，但隨頂管施工的廣泛應(yīng)該，隨之也帶來(lái)很多問(wèn)題，由于頂管施工過(guò)程中由于城市地下存在許多障礙物，無(wú)法確保頂管順利貫通，為了提高處理障礙效率，大多會(huì)采用機(jī)械清障時(shí)，必須將頂管機(jī)后退一段距離，避免機(jī)械清楚損壞頂管機(jī)，影響后續(xù)頂進(jìn)施工。一、頂管機(jī)退管施工技術(shù)原理頂管機(jī)退管是利用千斤頂反頂頂進(jìn)技術(shù)，退管反頂工作采用液壓千斤頂+H型鋼+橫梁的組合實(shí)現(xiàn)，是在工作井前壁安裝液壓千斤頂，千斤頂推動(dòng)井內(nèi)鋼制橫梁，橫梁通過(guò)H型鋼拉動(dòng)頂管機(jī)內(nèi)的橫梁從而拖動(dòng)管節(jié)和頂管機(jī)的整體后退。同時(shí)在管節(jié)四周加注觸變泥漿，減少反頂管節(jié)和土體的摩擦力。退管長(zhǎng)度根據(jù)千斤頂行程長(zhǎng)短，可以增加頂鐵，同時(shí)每退管節(jié)一定距離將H型鋼割斷和管節(jié)吊出，后將H型鋼焊接繼續(xù)反頂退管，直至退管距離達(dá)到要求。二、退管的可行分析和相應(yīng)計(jì)算1、頂管退管所需反頂定力計(jì)算管道退管反拉時(shí)，通?？紤]頂管機(jī)的外徑尺寸和管道外徑一致，不考慮頂管機(jī)對(duì)土體的剪切力。退管施工前先在頂管機(jī)開(kāi)挖面注入0.10~0.2MPa壓力的化學(xué)漿液來(lái)補(bǔ)充退管后的空隙，所以計(jì)算退管拉力時(shí)，應(yīng)減去觸變泥漿壓力對(duì)頂管機(jī)的反推作用力P，即：Q＝πD×f×L+0.6G-P式中：f——管外表面平均綜合摩阻力，kN/m2；（根據(jù)已頂進(jìn)長(zhǎng)度和頂力大小來(lái)計(jì)算管道外壁與土體之間的平均摩擦系數(shù)，同時(shí)考慮向管道外壁注壓觸變泥漿可降低低管壁與土體之間的摩阻系數(shù)的影響）D——管節(jié)外徑，L——退管管道長(zhǎng)度；G——頂管機(jī)和管節(jié)的自重；P——觸變泥漿對(duì)頂管機(jī)的反推作用力。根據(jù)上述計(jì)算確定退管的可行性和退管所需的反頂?shù)捻斄Υ笮　?、同時(shí)需對(duì)退管反頂墻受力驗(yàn)算在退管施工時(shí)，計(jì)算工作井受力，計(jì)算如圖所示，當(dāng)工作井體受到最大退管主頂拉力作用，井體穩(wěn)定性平衡狀態(tài)到極限時(shí)發(fā)生變化時(shí)的受力情況，其作用點(diǎn)在工作井墻2/3高處，同時(shí)根據(jù)工作井的土質(zhì)情況考慮工作井的受力。工作井施工受力如圖所示。工作井井壁土體受力分析示意圖其中：Fmax——后座主頂主推力；Fa——井前壁主動(dòng)土壓力；Fp——井后壁被動(dòng)土壓力；B——工作井投影的寬度；γ——土的容重；H——工作井支護(hù)的高度；Φ——內(nèi)摩擦角，取15°；c——土的內(nèi)聚力計(jì)算結(jié)果比較看Fa是否大于退管所承受的力Q，如果Fa三、本次采用的退管方法主要采用H型鋼和扁擔(dān)反頂拉管實(shí)現(xiàn)退管，具體布置如下：1、頂管機(jī)處扁擔(dān)布置橫梁采用兩條工字鋼并接，頂管機(jī)處橫梁焊接緊貼在機(jī)頭與管節(jié)連接法蘭上，管采用雙拼工字鋼并焊；拉梁采用H型鋼，兩邊各一條。拉桿與橫梁采用焊接連接，為了增加拉桿與橫梁的連接強(qiáng)度，加焊加強(qiáng)板和斜撐。工作井前壁安裝液壓千斤頂，千斤頂后靠背在原止水墻位置兩側(cè)增加1m寬，千斤頂鋼架避讓洞口位置設(shè)置橫梁與H鋼連接，作為H型鋼拉力反力作用點(diǎn)。作為H型鋼拉力受力體，工字鋼與管節(jié)端面之間設(shè)置10mm厚鋼墊板，工字鋼與鋼墊板焊接固定，防止因工字鋼移位，同時(shí)將力分散工字鋼在管節(jié)端面的作用力，防止管節(jié)端面受壓破壞。井內(nèi)橫梁和機(jī)頭橫梁的結(jié)構(gòu)根據(jù)頂力計(jì)算來(lái)確定工字鋼的大小，同時(shí)根據(jù)頂力的大小來(lái)設(shè)計(jì)橫梁加工形式，使得變得滿足退管頂力需要。橫梁安裝示意圖2、拉桿布置拉桿的長(zhǎng)度由于頂管頂進(jìn)長(zhǎng)度決定，為保證退管時(shí)受力均勻，先在機(jī)頭、混凝土管內(nèi)，每隔2.5m焊接三角導(dǎo)架，將拉桿放置在三角導(dǎo)架上，確保拉桿在一個(gè)水平面，通常由于拉桿過(guò)長(zhǎng)，單根H字型鋼長(zhǎng)度不夠，需采取搭接。搭接采用開(kāi)坡口雙面焊接，焊縫位置面層再增加50cm鋼板，確保搭接位置受力滿足退管需要。為增強(qiáng)拉桿的整體性，兩根拉桿每隔3m采用H字型鋼對(duì)撐。通過(guò)根據(jù)退管力大小計(jì)算H字型鋼受力情況，確定H字型鋼的大小及布置方式。退管施工示意圖3、管道外注漿減阻在退管實(shí)施前，管道停置階段保持管道外潤(rùn)滑漿液的壓力，防止土體對(duì)管節(jié)擠壓，將管道擠壓過(guò)緊，給退管增加拉力；此外在退管施工過(guò)程減少退管的摩擦力，退管前必須對(duì)管外進(jìn)行注漿減阻泥漿。為了提高頂進(jìn)施工的效率，在施工過(guò)程中盡可能地降低管道外側(cè)的摩擦阻力，通常情況下采取管外側(cè)注射觸變泥漿，降退管的摩擦阻力。1）觸變泥漿系統(tǒng)設(shè)置：退管過(guò)程中，需要經(jīng)常進(jìn)行壓注觸變泥漿工作，以減少頂進(jìn)的阻力。注漿孔的形狀及布置：一般注漿孔設(shè)置在每節(jié)管的前端，數(shù)量為4個(gè)，壓漿孔呈90度布置，經(jīng)過(guò)不斷壓漿，在管外壁形成一個(gè)泥漿套。觸變泥漿管設(shè)置根據(jù)原頂進(jìn)過(guò)程設(shè)置，頂管機(jī)后面3節(jié)管每節(jié)管都設(shè)置觸變泥漿管。以后的管節(jié)間隔1節(jié)管有一道，同時(shí)也可能根據(jù)不同地質(zhì)進(jìn)行不同的布置。2）漿液配置：觸變泥漿系統(tǒng)由拌漿、注漿和壓漿管道三部分組成。拌漿是把注漿材料兌水以后再攪拌成所需的漿液(造漿后應(yīng)靜置24小時(shí)后方可使用)。注漿是通過(guò)注漿泵進(jìn)行的，根據(jù)壓力表和流量表，它可以控制注漿的壓力(壓力控制在水深的1.1~1.2倍)和注漿量。管道分總管和支管，總管安裝在管道內(nèi)一側(cè)，支管則把總管內(nèi)壓送過(guò)來(lái)的漿液輸送到每個(gè)注漿孔上去。觸變泥漿由膨潤(rùn)土、水和摻合劑按一定比例混合而成。施工現(xiàn)場(chǎng)按重量計(jì)的觸變泥漿配合比為：水：膨潤(rùn)土＝8.5：1，膨潤(rùn)土：CMC＝31：1。3）注漿流程：造漿靜置――注漿保壓――退管(注漿)――退管停止――停止注漿。4）注漿：在退管前，由于頂管段是無(wú)法頂進(jìn)，為確保管道外都充滿泥漿，退管前開(kāi)始注漿每天讓注漿壓力保持在0.1MPa。一直到退管施工完成。四、退管后空穴土體穩(wěn)定措施為了保證退管后空穴的土體穩(wěn)定，防止塌方現(xiàn)象的發(fā)生，需對(duì)空穴部分進(jìn)行注漿回填，考慮后期頂管頂進(jìn)需要對(duì)其漿液需滿足以下要求：1、拌制初期漿液流動(dòng)性好，可采用壓力注漿方式將漿液填充至空穴；2、后期具有一定的硬化能力，在舊樁清除施工過(guò)程不至因空穴上方土方開(kāi)挖過(guò)程，因泄壓后出現(xiàn)漿液外溢，壓力下降而導(dǎo)致空穴上方土體發(fā)生沉降；3、由于退管后空穴與管壁外空隙是互相連通，漿液的強(qiáng)度不能太大，防止空穴漿液與管壁外空隙的觸變泥漿發(fā)生置換作用，導(dǎo)致管壁與周?chē)馏w發(fā)生固化，會(huì)造成頂管重新頂進(jìn)初始頂力過(guò)大。因膨潤(rùn)土有很好的注漿填充性能，但是單一配比的膨潤(rùn)土不具備材料硬化性能。根據(jù)穩(wěn)定漿液的要求，對(duì)注漿材料的配合比進(jìn)行研究，基材采用膨潤(rùn)土，向其摻入不同比例的水泥、氯化鈣進(jìn)行試驗(yàn)，采用水:氯化鈣:膨潤(rùn)土:水泥=3:0.2:0.6:0.3的配比，膨潤(rùn)土加水?dāng)嚢枧蚧?h后加入水泥、氯化鈣攪拌。利用注漿泵將拌制好的漿液通過(guò)機(jī)頭刀盤(pán)注漿孔直接注入頂管機(jī)前方空穴中，邊退管邊注漿，控制注漿壓力，讓退管空穴充滿漿液，防止空穴位置的塌方。五、小結(jié)通過(guò)采用液壓千斤頂+H型鋼+橫梁的組合實(shí)現(xiàn)頂管退管施工技術(shù)很好解決頂管遇到障礙無(wú)法