某市政工程排水管道頂管法施工

某市政工程排水管道頂管法施工1、工程概況本工程排水管道主要為排除路面雨水到泵站內。因埋深較大故采用頂管法施工，管徑分別為D800mm和D1000mm，管材為鋼筋砼管，共設兩個頂管工作井和兩個頂管接收井，頂管總長度279m，其中D800mm管道147m、D1000mm管道132m。最大頂進長度121m。均采用泥水平衡法施工。2、泥水加壓平衡頂管法概述泥水加壓平衡頂管工法的特征是在機械掘削式頂管前部的刀盤后安裝隔板，形成泥水壓力倉，將加壓的泥水送入泥水壓力倉與刀盤切下的土混合后由泥漿泵以泥水形式輸送到地面,以實現連續(xù)頂進出土的過程。泥水加壓平衡頂管工法具有平衡開挖面的側向土壓力和平衡地下水位的作用，因此在頂進的過程中能對付各種地面環(huán)境的安全和開挖面的正面穩(wěn)定。泥水平衡頂管系統(tǒng)主要由頂管機、泥水處理、泥水輸送及頂進管理四個系統(tǒng)組成。以下為頂管頂進施工順序頂管頂進施工順序圖井下測量放樣井下測量放樣地面輔設施安裝裝安裝頂機架與主頂裝置地面輔設施安裝裝安裝頂機架與主頂裝置出洞出洞頂進管機頂進，吊下一節(jié)管節(jié)頂進管機頂進，吊下一節(jié)管節(jié)管節(jié)頂進管節(jié)頂進頂完第一管節(jié)，吊下下一節(jié)管墻頂完第一管節(jié)，吊下下一節(jié)管墻管節(jié)拼裝設備管節(jié)拼裝設備頂力接近許用頂力頂力接近許用頂力吊放中繼間吊放中繼間同二、繼續(xù)頂進同二、繼續(xù)頂進進洞，頂管機與管節(jié)分離進洞，頂管機與管節(jié)分離3、測量a、軸線測量為了使頂進軸線和設計軸線相吻合，在頂時過程中，要經常對頂進軸線時行測量。在正常情況下，每頂進50cm測量一次，在出洞、糾偏、進洞時，適當增加測量的次數。施工時要經常對測量控制點進行復測，以保證測量的精度。頂進測量利用J2激光經緯儀置于頂進軸線上，跟蹤頂管機內光靶測尺，頂進時，施工人員隨時可以直觀地看出頂管機偏差情況及行進方向，同時每頂進一節(jié)管節(jié)利用J2經緯儀二測回直接在井內觀測頂管機內平面測尺偏差讀數。b、高程測量高程偏差測量采用水準儀測量測得頂管機中心標高，再與設計高程比得高程偏差。另外，指示軸線在頂進過程中，必須利用聯系三角形法定期進行復測，以保證整個頂進軸線的一致性。c、沉降觀測泥水平衡頂管在頂進過程中引起的地面沉降變化可分為兩個階段。第一階段是指開挖面達到測點之前的沉降或隆起。它主要是由于泥水壓力引起的，泥水壓力過高，使開挖面受擠引起地面隆起；泥水壓力過低，使開挖面應力釋放引起地面沉降。第二階段是指從頂管機切口達到測點至頂管機尾離開測點時間范圍內引起的沉降或隆起。該段的地面變化主要是由頂管機及隧道移動對地層的摩擦和剪切引起的。此外，平面或高程糾偏引起的單側土體附加應力也將影響此階段的地面沉降。頂進施工的每個頂程都要布置地面沉降觀測點，出洞后的15m范圍內每隔3m布置一個沉降觀測點，然后每隔5m布置一個沉降觀測點，在地面重要構筑物處適當增加沉降觀測點布置。在每一個頂程中還要布置兩道斷面沉降觀測點。沉降觀測點布置必須做到安全、可靠。對測量所用的儀器要經常校核，確保測量數據的準確性。頂進施工時，對沉降觀測點每天進行兩次觀測，對要保護的構筑物處的觀測點適當增加觀測的次數，并及時把測量數據反饋到施工人員手中，便于指導頂進施工。保護地面構筑物的技術措施如下：①沿途設置沉降觀測點，同時設幾道斷面觀察點，每天一次觀測地表沉降量，將數據及時反饋施工人員，以便根據沉降量，調整頂管參數。②頂進的前20m作為試驗段，采集盡可能詳盡的數據，掌握在當地土層中頂進的適宜的頂進參數，同時控制好軸線，為以后頂進創(chuàng)造一個良好的導向。③頂進至地面構筑物附近時，應嚴格控制正面土壓力，將土壓力控制在盡可能小的范圍內，保證出土量與頂進量相匹配。同時盡量少做糾偏動作，即使做糾偏動作，幅度也不宜過大。④頂管機穿越后，會存在一定的后期沉降，此時頂進仍在進行，必須不斷進行定點補壓漿，支護土體，補充失水的泥漿，直至頂進結束，補壓漿的地點和壓漿量均應根據沉降觀測數據來確定。⑤頂進結束后，構筑物下方，立即用水泥漿置換膨潤土泥漿以固結土體，減少地表的最終沉降量。水泥漿仍由管道內的壓將孔壓注。頂進施工中，必須嚴格執(zhí)行以上各項措施，將頂管對環(huán)境的影響降低到最小程度。4、糾偏a、糾偏裝置糾偏是通過頂管機上的糾偏鉸產生折角的面進行的，頂管機為二段一鉸結構，頂管機長徑比（即糾偏靈敏度）為L/D=1.08。糾偏系統(tǒng)由4臺150t雙作用油缸及控制閥件組成，4組油缸呈斜向45°正交布置，每個糾偏油缸都通過萬向鉸將頂管掘進機前后殼本連接在一起，使頂管掘進機能一定范圍內任意做出紀偏動作。4組糾偏油缸由4個三位四通電磁換向閥控制，每個油缸前后腔油路關閉，使油缸內始終保持高壓，確保糾偏動作的可靠。b、糾偏在施工過程中，要根據測量報表繪制頂進軸線的單值控制圖，直接反映頂時軸線的偏差情況，使操作人員及時了解糾偏的方向，保證頂管機處于良好的工作狀態(tài)。在實際頂進中，頂進軸線的設計軸線經常會發(fā)生偏差，因而要采取糾偏措施，減小頂進軸線和設計軸線間偏差值，使之盡量趨向一致。頂進軸線發(fā)生偏差時，通過調節(jié)糾偏千斤頂的伸縮量，使偏差值逐漸減小并回至設計軸線位置。在施工過程中貫徹勤測、勤糾、緩糾的原則，不能劇烈糾偏，以免對砼管節(jié)和頂進施工造成不利影響。實際操作中還應注意，糾偏是與頂管同步進行的一項工作，重要的是把握頂管趨勢，不能指望一蹴而就，而應緩慢地，逐步進行，若操之過急就容易造成軸線的較大折角，反而不利于頂進的順利進行。c、在頂進中若發(fā)生機頭旋轉現象，可以采取改變刀盤的轉動方向或在管內的相反方面增加壓重塊的辦法處理。5、觸變泥漿減阻措施a、壓漿孔布置頂進施工中，減阻泥漿的運用是減小頂進阻力的主要措施。管道頂進時在掘進機后需連續(xù)放置3至4節(jié)有注漿孔的管子，不斷注漿，使?jié){套在管子外面保持得比較完整后，再間隔3～4節(jié)管子放置一節(jié)有注漿孔管子用以補漿。向管道外壁壓入一定量的減阻泥漿，在管道外圍形成一個泥漿環(huán)套，減小管節(jié)外壁和土層間的磨擦力，從而減小頂進時的頂力。泥漿套形成的好壞，直接關系到減阻的效果。為了做好壓漿工作，同時在頂管機尾部環(huán)向均勻地布置了四只壓漿孔，用于頂進時及時進行跟蹤注漿。砼管節(jié)上布置有四只壓漿孔，四只壓漿孔成90°環(huán)向分布。頂管機后面的三節(jié)砼管節(jié)上都有壓漿孔，其后每三節(jié)管節(jié)里有一節(jié)管節(jié)上有壓漿孔。壓漿總管用D40mm鋼管，支管用D25mm橡膠管。除頂管機及隨后的三節(jié)砼管節(jié)外，壓漿總管上每隔6m裝一只三通，再用壓漿軟管接至壓漿孔處。頂進時，頂管機尾部的壓漿孔要及時有效地跟蹤壓漿，確保能形成完整有效的泥漿環(huán)套。砼管節(jié)上的壓漿孔是供補壓漿用的，補壓漿的次數及壓漿量根據施工時的具體情況確定。b、泥漿配制減阻泥漿的性能要穩(wěn)定，施工期間要求泥漿不失水、不沉淀、不固結，既要有良好的流動性，又要有一定的稠度。觸變泥漿的主要成分是膨潤土、摻入堿和水配制而成。減阻泥漿的拌制要嚴格按操作規(guī)程進行，催化劑、化學添加劑等要攪拌均勻，使之均勻地化開，澎潤土加入后要充分攪拌，使其充分水化。泥漿拌好后，應放置一定的時間才能使用。壓漿是通過儲漿池處的壓漿泵將泥漿壓至管道內的壓漿總管，然后經由壓漿孔壓至管壁外。施工中，在壓漿泵、頂管機尾部等處裝有壓力表，便于觀察，控制和調整壓漿的壓力。c、壓漿方法頂進施工時主要是時行同步壓漿，通過頂管機尾部的四個壓漿孔壓注觸變泥漿、壓漿壓力應以漿液能壓出管壁外而壓力最小為宜。壓力太大，則管壁外土體要受到擾動，造成局部坍塌，反而不利于減阻，也影響了軸線控制；壓力太小，則漿液無法壓出管壁外，不能形成漿套。頂進時可以通過觀察總的壓漿量與頂進距離的關系來估算壓漿壓力是否恰當。頂進施工中，減阻泥漿的用量主要取決于管道周圍空隙的大小及周圍土層的特性，由于泥漿的流失及地下水等的作用，泥漿的實際用量要比理論用量大很多，一般可達理論值的4-5倍，但在施工中還要根據土質情況，頂進狀況，地面沉降的要求等做適當的調整。6、頂管進洞技術措施（即接入井施工技術）6.1為保證頂管機能順利進入接收井預留洞，在離接收井15m左右時要加強對頂進軸線的觀測，及時糾正頂進軸線的偏差，保證頂管機能順利地按設計軸線進入預留洞。為防止預留洞封門打開后洞外的土體涌入接收井內，在頂管機到達接收井前，在接收井內預留洞處安置一道橡膠止水帶，以防止頂管機進洞時水土涌入井內。接收井內按頂進軸線安裝接收機架，使頂管機平衡地進入接收井，防止進洞后頂管機直接落到接收井底板上，造成后續(xù)管節(jié)口質量問題。當管節(jié)頂入接收井內后施工技術人員應考慮工作井與接收井內各留出的管節(jié)長度，以方便接口施工，避免敲拆管節(jié)。頂管機進洞后頂管機與砼管節(jié)分離時必須采取措施，防止管節(jié)接頭松動。并把管節(jié)和工作井，接收井的接頭按設計要求進行處理。6.2管道接口處理措施管節(jié)接口處理是頂管工程的關鍵部分，保證做好接口部分是頂管工程成敗的關鍵，因此對組成接口的每一部分都必須嚴格遵照有關規(guī)程的要求逐一分嚴格制作。頂進前應對砼成品管、鋼套環(huán)、橡膠密封圈和襯墊板從尺寸、規(guī)格、性能、數量等均作詳細調查，必須符合標準設計圖的要求。頂進前還必須在現場作試安裝，對不合格的砼成品管應予以剔除。砼管接頭的槽口尺寸必須正確，光潔平整無氣泡。橡膠圈的外觀和任何斷面都必須質密、均勻、無裂縫、無孔隙或痕等缺陷，橡膠圈應保持清潔、無油污，不能在陽光下直曬。鋼套環(huán)必須按設計要求進行防腐處理，刃口無疵