市政工程頂管進(jìn)出洞設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

頂管進(jìn)出洞設(shè)計(jì)與施工技術(shù)探討Discussionondesignandconstructionofpassinandouttheholeinpipejacking提要本文對(duì)頂管工程中工具頭進(jìn)出洞口的幾項(xiàng)因素作了討論，對(duì)洞口加固、洞口止水裝置進(jìn)行了分析，并對(duì)測(cè)量控制和復(fù)雜土層頂管技術(shù)措施提出了幾點(diǎn)建議。關(guān)鍵詞：頂管洞口加固工程技術(shù)ABSTRACTDiscussiononafewfactorsofthetoolheadpassinginandouttheholeinpipejackingareherementioned,andanalysisedonreinforcetheholetoWatertightnessisrecommendedinthispaper,thistextbringsupafewsuggestionsaboutmeasurecontrolandtechnologyofpipejackingincomplicatedsoillayer.KEYWORDSPipejackingreinforceofholeengineeringtechnology近十年來(lái)，隨著市政建設(shè)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們?cè)谟庙敼芊ㄊ┕さ叵鹿艿婪矫?，已積累了豐富的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。日本和德國(guó)等國(guó)外先進(jìn)頂管設(shè)備的引進(jìn)、消化和逐步改造，施工、設(shè)計(jì)和科研單位聯(lián)合攻關(guān)，使許多技術(shù)難題得以解決，如地表沉降控制、管道密封和壓漿減阻技術(shù)等。但是頂管工具頭進(jìn)出洞技術(shù)仍然是困擾頂管施工的難題。如果洞口外土體強(qiáng)度不夠且不采取必要的加固處理,就會(huì)有大量土體和地下水通過(guò)洞口涌入工作井，導(dǎo)致洞口周圍地表大面積沉陷，危及地下管線和附近的建筑物。相反，如果加固強(qiáng)度太高，又會(huì)給機(jī)頭刀盤(pán)切削和土體開(kāi)挖頂進(jìn)帶來(lái)困難，引起機(jī)械故障并影響工程進(jìn)度。在頂管工具頭進(jìn)出洞時(shí)上述兩種情況均會(huì)發(fā)生。使機(jī)頭和管道叩頭或者機(jī)頭進(jìn)水，激光接收器受潮，給工程建設(shè)帶來(lái)了很大困難。因此頂管進(jìn)出洞技術(shù)涉及到工作井洞口的設(shè)計(jì)、洞口外土體的加固、洞口止水裝置的設(shè)計(jì)、測(cè)量控制等諸多技術(shù)問(wèn)題，本文結(jié)合工程實(shí)踐，應(yīng)用土力學(xué)基本原理和土體加固理論，就上述問(wèn)題談?wù)勛约旱挠^點(diǎn)和建議。1、測(cè)量控制：1.1激光發(fā)射器（經(jīng)緯儀）的安裝頂管精度的實(shí)現(xiàn)取決于下列假設(shè)和外界因素：一是“激光經(jīng)緯儀（發(fā)射器）所提供的水平光束始終保持不變”，但是由于頂力達(dá)到一定值時(shí)候，工作井的剛度不足以抵抗水平推力所引起的變形，工作井后壁將產(chǎn)生豎向扭轉(zhuǎn)和位移，所以提供水平導(dǎo)向的激光發(fā)射器不能夠安裝在工作井的井壁上，比較穩(wěn)妥而且方便的辦法是在工作井底板完成后，再進(jìn)行二次澆注安裝可以調(diào)節(jié)的支座，然后在上面安裝激光發(fā)射器。因?yàn)楣ぷ骶淖冃魏臀灰浦饕l(fā)生在工作井壁，而井底混凝土板主要是起封堵和承重作用，其整體剛度和抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于工作井井壁，不會(huì)產(chǎn)生豎向位移，更不會(huì)產(chǎn)生水方向的位移，這樣就確保了水平光束在方向和標(biāo)高上的準(zhǔn)確性。目前我們?cè)诜碌ど胶禹敼鼙容^順利，該工程中的激光經(jīng)緯儀就是采用這種安裝方法，已經(jīng)完成3段頂管，共400多米，最長(zhǎng)段180米，水平方向最大偏差2CM，標(biāo)高偏差僅僅1CM，應(yīng)該說(shuō)效果很好。二是頂管的基本假設(shè)“管子緊跟著設(shè)備掘進(jìn)所形成的孔”,實(shí)際上管子在加工時(shí)存在不規(guī)則性，管鏈軸線不直，導(dǎo)致頂力合力中心偏移管鏈軸心，所以管子不一定緊跟著設(shè)備掘進(jìn)所形成的孔，又或者挖掘過(guò)度或曲率半徑過(guò)小的糾偏矯正并不能夠足以達(dá)到設(shè)備驅(qū)動(dòng)所容許的公差，等到誤差積累到一定值的時(shí)候，才能夠發(fā)現(xiàn)，再進(jìn)行大動(dòng)作糾偏，反而會(huì)導(dǎo)致機(jī)頭失控，達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)。而且由于機(jī)頭和尾管的長(zhǎng)度會(huì)影響實(shí)際糾偏效果的真實(shí)反映。因此，有必要定時(shí)地進(jìn)行控制測(cè)量，用測(cè)量值來(lái)代替設(shè)備的記錄值，這類控制測(cè)量的間隙不應(yīng)該大于3節(jié)管子。另外，我們?cè)谝酝氖┕そM織設(shè)計(jì)中主張把前3節(jié)管與機(jī)頭焊接為一個(gè)整體，來(lái)防止機(jī)頭進(jìn)洞時(shí)的叩頭，此法的理論依據(jù)不足，其一、3節(jié)管加上機(jī)頭4米左右，總長(zhǎng)度達(dá)10米，對(duì)于這樣一個(gè)管鏈，可視為“細(xì)長(zhǎng)桿件”，撓度大剛度小，并不能夠承受機(jī)頭自重阻止機(jī)頭下沉。其二、通過(guò)鋼筋的焊接將相鄰2節(jié)管連接，其本身的剛度就已經(jīng)很弱，其相鄰2節(jié)管尚且不能夠保持不彎曲變形，更不要說(shuō)這種微弱的剛度傳遞到機(jī)頭連接處時(shí)所起的作用，因此管鏈的整體性無(wú)法保證，而且對(duì)以后的糾偏帶來(lái)了很大困難。所以，將第一節(jié)管與機(jī)頭焊接就可以了，這樣也方便頂進(jìn)過(guò)程中的糾偏。而且只有當(dāng)管徑大于1米時(shí)才采用這種做法，因?yàn)楣軓教?，其水平投影（受壓面積）也小，效果不理想。測(cè)量放線挑頂管放線是保講證頂管軸線正氧確的關(guān)鍵。放揭線準(zhǔn)確就能保青證頂管機(jī)按設(shè)弟計(jì)要求順利進(jìn)供洞，滿足施工蝶質(zhì)量要求；反奔之，就可能造洋成頂管軸線偏距差，影響工程富進(jìn)度和工程質(zhì)腐量，同時(shí)也會(huì)衫造成頂進(jìn)時(shí)設(shè)黃備損壞，使頂掀管停頓。箭頂管管線放線作，就是將工作涂井出洞口和接嘩收井進(jìn)洞口的扮坐標(biāo)正確引入謹(jǐn)工作井內(nèi)，指獨(dú)導(dǎo)頂管頂進(jìn)的勝方向和濟(jì)標(biāo)高雪。奶從理論上講，龍目前，頂管管揀線放線常常是胸根據(jù)工作井和壺接收井的實(shí)際銳位置，按設(shè)計(jì)床要求，通過(guò)測(cè)盞量實(shí)際放出管慣線位置。具體童測(cè)量方法有如孔下兩種裹缺石桿陡直線測(cè)量：陶這是目前頂管堪常用的放線技戒術(shù)。就是根據(jù)殘頂管工作井出控洞口的中線和濾接收井進(jìn)洞口喂的中線，用經(jīng)戴緯儀在工作井拾后剛反桿復(fù)瞄炎準(zhǔn)巾這兩根中線直吹至重合。確定油頂管管線，并還將其引入工作飼井內(nèi)。吊這種放線優(yōu)點(diǎn)瞎是視線比較直勺觀，減少了放呀線過(guò)程中的計(jì)吳算量，方便操然作；缺點(diǎn)是放紫線過(guò)程中玻受場(chǎng)地限制，宅往往會(huì)由于后嫌視距離過(guò)短導(dǎo)鞏致癥放線摔偏離中線，幣容易產(chǎn)生誤差飛，這在長(zhǎng)距離鑰頂進(jìn)時(shí)更加明劫顯赴。另外，在工斬作井和接收入龜井之間如有障妙礙物，視線不傳能通視，放線嗓就很困難。血蠅露三角放線：霉這種管線放線結(jié)最適用于在工潛作井和接收入復(fù)進(jìn)之間有障礙羊物不能透視的軟情況。即在工妙作井和接收井個(gè)之間任意位鍬置請(qǐng)O疫點(diǎn)放置經(jīng)偉儀顏，根涼據(jù)糧O厘A敵、業(yè)O拍B餅和角擔(dān)度呢∠糠AO綠B充，求景得介C裕點(diǎn)的位置喜和份A慣B群段的距離，幣在節(jié)C主點(diǎn)將管線放置擊工作井內(nèi)。詳膊見(jiàn)下圖何1撤和公式：遷點(diǎn)均A---較-裙接收井進(jìn)洞口嫩中點(diǎn)；擠點(diǎn)辜B---槽-課工作井出洞口太中點(diǎn)；差點(diǎn)漢C----A咸B創(chuàng)延長(zhǎng)線上一點(diǎn)殃（引樁），通烘常齡C屬點(diǎn)在工作井另沿一側(cè)，距離排（逼B摩C男）為方便放線末的假定值。弊計(jì)算公式胃：詢水纖址際楚種耐肉童盯椅AB斥=抽（艙OA或2譜+OB徐2扭-2×OA鎮(zhèn)×OB×宗co標(biāo)s姿∠獻(xiàn)AO趣B喇）橋1/2蠅立望AC=AB+嘩BC添∠鉤OAB=ar紀(jì)csin(知OB鮮×si斤n瑞∠劣AOB/AB磁)相歡跪撥雕可居OC=禿=絹（監(jiān)OA蕩2視+AC勤2尤-2×OA使×AC×圓co迫s熊∠鉤OA殊B累）較1/2掃編著漏釘民意繼聞險(xiǎn)遍膀∠輸AOC=ar蠻csin(A扔C×si格n鴨∠劫OAB/OC懇)示聰瘦為確保放線準(zhǔn)踩確耍，底O殿點(diǎn)必須放置岸在撞2柿個(gè)位置進(jìn)行校則核，同時(shí)每次才必須用經(jīng)緯儀朱左右盤(pán)進(jìn)行讀鍵數(shù)，消除誤差勇。竄當(dāng)工作井和接胡收井的管線軸砌線測(cè)量完畢后形，悟在望工作井上用鉛業(yè)絲將管線軸線國(guó)拉出來(lái)，上吊尚兩個(gè)倒鉛錘離將管線軸線引鴉至坑底，用以姓確定管線頂進(jìn)能軸線。洞口土體加固民不論是松散的竹砂土，還是飽隔水軟粘土，自較身均缺少自立扮性和防水性，拳一旦有臨空面暑時(shí)，鍵土將產(chǎn)生大量供的滑坡塌磨方呆，出現(xiàn)涌水、攏涌泥砍、涌砂嘗等。因此對(duì)鎖洞口慢外土體進(jìn)行加跳固處理是必要俱的。目的是使票土體具有自立覺(jué)性、隔水性和趟一定的強(qiáng)度。聲使得機(jī)頭在頂街進(jìn)初期不會(huì)因態(tài)為自身的自重溪過(guò)大而出現(xiàn)叩拘頭現(xiàn)象。進(jìn)辯洞時(shí)筒，醋機(jī)駕頭旺下跌的原因一垮是穿墻初期，煙因入土較少，境機(jī)祝頭桐的自重僅由兩杜點(diǎn)支承，其中維一點(diǎn)是導(dǎo)軌，奪另一點(diǎn)是入土嘴較淺的土體。疏這時(shí)作用于支校撐面上的應(yīng)力認(rèn)很可超過(guò)允許票承載力，使著機(jī)頭疲下虧栽算；二是工作井鳥(niǎo)制作屆時(shí)擾動(dòng)洞口土丙體。旁2.鈔1尸答加固的方法和識(shí)選擇依據(jù)依土體加固可以盡采取降水和冷英凍等物理方法某進(jìn)行，也可以滅采取化學(xué)方法董進(jìn)行?；瘜W(xué)加災(zāi)固方法是近年鼠來(lái)發(fā)展起來(lái)的亮一門(mén)新技術(shù)，飲方法可靠、效妨果明顯、容易唐控制，其種類濕也較多。主要置有注漿法（包廁括分層注漿、著壓密注獎(jiǎng)、填繼充注漿、）、撐旋噴法（粉噴沙或液噴）和深是層攪拌法等。卷土體加固方法核選擇的主要依司據(jù)有：土質(zhì)種御類（砂土、砂哈性土、粉性土登、粘土）、土內(nèi)體滲透系數(shù)、質(zhì)含水量和標(biāo)準(zhǔn)姥貫入值蛇等輛物理力學(xué)參數(shù)和；加固的深度鉤和范圍；加固呈正面土體寬度惱，理論計(jì)算鳥(niǎo)一般滾偏小，實(shí)際施蓮工的工藝無(wú)法惑滿足，故加固送時(shí)一般按管壁疤外側(cè)左右加固皆范圍不小于村2在米堆，下部不小于腳1遞米加、上部不小于讀3儉米妨取值。它沿頂進(jìn)方向不林小于馬2古米尺。批為防止慕機(jī)頭針下打栽烤，夫除了采樓取土體加固里之外，還可以帽采用占延伸導(dǎo)軌、保沃留洞口下部預(yù)趟留縫隙的磚墻緊、法在洞口下部填熟上硬粘土或用濁低標(biāo)號(hào)混凝土闊澆注一塊托板瘡，把機(jī)頭托起凍。也可將評(píng)頂力合力中心窯降請(qǐng)低晝使之位估于管中心饞約浮R/5--R貧/4烈處，把荷前部管子（一翼般您1走節(jié)左右）同屢機(jī)頭終用連接件連接捆成整體，同時(shí)租機(jī)頭亦可抬高返一些。御3.簽戶洞口止水裝置團(tuán)的設(shè)計(jì)撲洞口止水裝置滑的設(shè)計(jì)與頂管送能否順利地進(jìn)貓出洞和保證頂米進(jìn)過(guò)程中的洞鈔口密封可靠性刑是至關(guān)重要的夠。這通常是頂為管施工的薄弱表環(huán)節(jié)，應(yīng)該引葬起有關(guān)設(shè)計(jì)施靜工人員的高度別重視。隙巾弄羨工作井洞口止蘋(píng)水裝置應(yīng)根據(jù)罵工作井的具體胸條件來(lái)進(jìn)行。輛在城市排水工倦程中，一般管朝道鋪設(shè)深度較浮淺慘（秋H耳﹤陽(yáng)1胃0豐米懂，因而地下水毯的壓力也較小泡。我們可以采重用一種較簡(jiǎn)單拒的橡膠法蘭的婆結(jié)構(gòu)形式。這風(fēng)種形式狗一般辭為兩種情況，剪一種是沉井工方作井，在沉井員制作時(shí)就預(yù)埋倆了一環(huán)鋼法蘭夸，當(dāng)沉井下沉師封底后，由于烏洞口標(biāo)高可能急與設(shè)計(jì)值產(chǎn)生帝誤差，而我們奏又必須使管道甲標(biāo)高盡可能符評(píng)合設(shè)計(jì)標(biāo)高，炎為此，我們?cè)诤皖A(yù)埋鋼法蘭上貼再焊一圈鋼法谷蘭，該法蘭中妹心可以與原洞各口中心錯(cuò)位，飽而與實(shí)際的管釋道中心保持同鹽心度要求。這烏環(huán)后焊的法蘭緒中心也就是洞捷口止水裝置的宏中心。這種橡舊膠法蘭的止水柱裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單尼，成本低，安籍裝方便；但必物須注意幾個(gè)問(wèn)趙題溝：執(zhí)A鹿、預(yù)埋鋼法蘭瑞應(yīng)該與沉井牢發(fā)固地錨固在一額起，具有足夠乏的錨固強(qiáng)度和題焊縫強(qiáng)度兇。捉B刊、后焊的鋼法慶蘭中心，即洞蝴口止水裝置中乓心應(yīng)與實(shí)際管紡道中心保持同今心。誤差盡可希能小，一般不疫大于適5獲毫米宇。構(gòu)C餅、橡膠法蘭的傾內(nèi)徑應(yīng)小于管礎(chǔ)道外徑殺3扮0客厘米付左右，單邊翻宇進(jìn)去徐1熱5襲厘米備。否應(yīng)使用鉗回彈力巷較座高的厚丈橡膠板績(jī)（厚度不小于口16MM帖）猛，析確興保持良好的止部水效果貌。濾D渡、設(shè)置扇形壓全板，可以調(diào)整兼徑向間隙，防庸止橡膠法蘭被都擠翻出來(lái)。幫另一種情況是絡(luò)鋼板樁工作井占，由于揉進(jìn)洞口走是根據(jù)管道設(shè)姐計(jì)標(biāo)高制作的礦，因此預(yù)留孔線中心就是管道掘的實(shí)際中心，紛不需要后焊一距環(huán)鋼法蘭，只織要把橡膠法蘭晶直接安裝在墻熊面的鋼法蘭上規(guī)就可以了。其孔它情況與上述賤做法類似。甘但是如果覆土夠深度大于款1緩0職米俗或者在穿越江碗河等強(qiáng)透水層夸工作坑中，洞風(fēng)口止水圈必須閑做兩道。前面愁一道是一種類裳似自行車內(nèi)胎索一樣的可充氣羨膠管，平時(shí)，婚不充氣時(shí)不與殘管子接觸。后茶面一道是普通喜止水圈，損壞恩需要更換時(shí)，姻前面那道圈充煎氣止水，更換需完畢后放氣。險(xiǎn)我們?cè)谛轮蘼菲菙U(kuò)寬工程中的沾排水頂管施工虜時(shí)就遇到了這紋樣的問(wèn)題，該拖段頂管靠近珠鋤江邊，地下水傅位高，土層多怎為透水性很強(qiáng)爪的砂層。止水報(bào)圈破壞修理時(shí)五沒(méi)有采取較好秒的止水措施，到流沙十分嚴(yán)重億，導(dǎo)致機(jī)頭進(jìn)釣洞后下栽，在粗洞口形成折線謠頂進(jìn)，而且無(wú)耕法進(jìn)行糾偏，險(xiǎn)頂力很快就升伯到了設(shè)備的極承限值，最后只退好將機(jī)頭挖出跳來(lái)，采用人工國(guó)開(kāi)挖。因此，鉤在長(zhǎng)距離頂管局和覆土較深或叉者在穿越江河夜等強(qiáng)透水層的勵(lì)頂管中都必須峰做兩道洞口止島水圈。勿復(fù)雜土層頂管泳技術(shù)探討勇理論上來(lái)說(shuō)頂淘進(jìn)過(guò)程中機(jī)頭浸所受的土壓力介是均勻和對(duì)稱鳴的，但是實(shí)際亮上我們?cè)谑┕の种泻苌儆龅骄鶄鋭蛲临|(zhì)，大多筐數(shù)情況下是在裹不均勻土質(zhì)或虎者夾層土中頂嬸進(jìn)，由于土質(zhì)添、頂力、切削俊力等不均勻，醬常常在頂進(jìn)一皮定距離后機(jī)頭享會(huì)繞自身旋轉(zhuǎn)拘，特別是在下鮮臥層土質(zhì)為堅(jiān)觸土或者強(qiáng)風(fēng)化堤巖，上部為砂允性土中頂進(jìn)，賢機(jī)頭常常會(huì)發(fā)驅(qū)生扭轉(zhuǎn)或者傾投斜。從理論上羅可以做如下分鑄析，由于上部宮土體為易擾動(dòng)里的砂性土，在溝機(jī)頭頂進(jìn)振動(dòng)吼時(shí)，上部土體累擾動(dòng)后上土壓引力響Q1競(jìng)變小。而下部績(jī)土體為較為堅(jiān)將硬的強(qiáng)風(fēng)化巖墊，因此，下土職壓翠力艦Q增2娃相對(duì)較大而且柴穩(wěn)定，因此，論在頂進(jìn)時(shí)機(jī)頭訂受到的豎向土跌壓漠力塌N蒜合力方向向上及，故而機(jī)頭往篩上爬高。上述牢情況是機(jī)頭上幣下土質(zhì)不均勻蔬，如果是發(fā)生陰在左右不均勻須的土質(zhì)條件下肌，特別是在與矩江河平行或者倉(cāng)斜交的頂進(jìn)過(guò)柿程中，機(jī)頭不摧僅會(huì)產(chǎn)生爬高喪現(xiàn)象，而且會(huì)販由于側(cè)向土壓前力的不均衡向客靠近江河的一筋邊偏轉(zhuǎn)。在寶舉崗大道頂管工鬧程中就出現(xiàn)了淘這樣的問(wèn)題，薯機(jī)頭向上傾斜泄。在這種情況達(dá)下施工，應(yīng)該坑注意如下幾點(diǎn)端：袋1但、嚴(yán)格控制頂藍(lán)進(jìn)速度