04__流沙地質(zhì)頂管穿越公路施工方法.ppt

1,流沙地質(zhì)頂管穿越公路 施 工 方 法,2010年10月,2,1 引言 頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后發(fā)展起來的一種地下管道施工方法，它不需要開挖面層，并且能夠穿越公路、鐵路、河川、地面建筑物、地下構(gòu)筑物以及各種地下管線等，是目前長輸管道常用的一種穿越施工方法。 西氣東輸二線工程?hào)|段28標(biāo)段地處江西吉安地區(qū)的水網(wǎng)地段，江河、溝渠眾多，地下水豐富，水位埋深平均約0.8米。在go038-go040處頂管穿越高速公路引路施工中，通過探坑發(fā)現(xiàn)，,3,該處1.5米以下地質(zhì)為流砂，地下水位高，屬于流砂地質(zhì)，且管線的鋼嵌套混凝土套管管徑較大（管外徑2160mm），使用常規(guī)的公路頂管穿越施工方法，將會(huì)導(dǎo)致公路塌陷，穿越該處公路遇到了較大的困難。 2 流砂地質(zhì)頂管穿越施工方法 頂管施工就是借助主頂油缸及管道間中繼間等的推力，把工具管或掘進(jìn)機(jī)從工作坑內(nèi)穿過土層一直推到接收坑內(nèi)吊起。與此同時(shí)，也就把緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后的管道埋設(shè)在兩坑之間，這,4,1.邊坡 2.套管 3.環(huán)向頂鐵 4.縱向頂鐵 5.橫向頂鐵6.千斤頂 7.方木 8.基礎(chǔ) 圖1 頂管穿越公路示意圖,一種常用的非開挖的敷設(shè)地下管道的施工方法。頂管示意圖見附圖1，頂管施工流程見附圖2。,5,流砂地質(zhì)頂管穿越的施工流程與常規(guī)的頂管穿越施工相同，但是由于地質(zhì)比較特殊，給頂管操作帶來了很大困難，在以下的操作過程中的采用不同于傳統(tǒng)頂管的施工方法。,6,2.1 開挖操作坑 西氣東輸二線管道工程?hào)|段28標(biāo)段go038-go040處頂管穿越高速公路使用的鋼嵌套混凝土套管長度為44米，每節(jié)套管長度為2米，套管管徑壁厚為2160180。頂管操作前需要在公路兩側(cè)開挖兩個(gè)操作坑，即發(fā)送坑（混凝土套管頂進(jìn)端，長寬深為4m4m5m）和接收坑（混凝土套管頂出端，長寬深為2m2m5m）；由于地質(zhì)為流砂，不能成型，正常開挖公路兩側(cè)的發(fā)送基坑和接收基坑難度很大，容易坍塌，頂管過程中存在很大的安全,7,隱患，且在坍塌過沖中需要不斷的清理，因此增加了工程量和占地面積。 為提高頂管操作的安全性，采用鋼筋混凝土沉井方法修建發(fā)送基坑和接收基坑，基坑底部為混凝土澆筑，并在發(fā)送基坑底部低點(diǎn)位置設(shè)一集水坑，用于收集和排除基坑四周和頂管過程的滲水。根據(jù)頂管操作時(shí)的荷載，發(fā)送基坑的后背墻要獨(dú)立為鋼筋混凝土墻，以承載頂管過程的反作用力。作用力的計(jì)算公式如下：,8,w1=fk1(pv+pn)dl+po 式中：w1為管壁與土層的摩阻力（以噸計(jì)） f為管壁與土層摩阻系數(shù)：流砂f為0.46 k1頂力折減系數(shù)：l=44m，k1=0.75； pv頂管上垂直土壓力（t/m2）pv=rh，r 為管頂上土容量（t/m2）流砂為1.7，h為管頂上土厚度（m）（包括路面厚度），h取3m； pn=管壁上土的水平壓力（t/m2）pn=pvtg2(45-/2) 為土壤內(nèi)摩擦角,流砂為30,9,d為管外徑（m）； l為頂進(jìn)總長度（m） po為頂進(jìn)全部管道自重（t） 以44m長度計(jì)算： w1=fk1(pv+pn)dl+po=0.460.75(31.7+31.7tg230)1.544+132=329t 2.2 減少頂進(jìn)阻力的方法 在頂進(jìn)過程中，由于流砂含水量高，流砂中的水容易通過套管頂進(jìn)端流入套管，使混凝土套管外壁與周圍的流砂形成負(fù)壓，增加了頂進(jìn)的阻力。為克服該困難，套管的頂,10,管端安裝帶有注漿孔的密封圈，和頂管機(jī)具相接的套管前端安裝密封圈，使套管外壁和砂土之間形成一個(gè)密封空間，在頂管間歇，通過注漿孔將膨潤土注入套管外壁和流砂之間。作用如下： a、防止流砂中的水流入套管內(nèi)而形成負(fù)壓。 b、進(jìn)行注漿潤滑，可以減少套管外壁的摩擦系數(shù)。 2.3 頂進(jìn)操作方法和方向控制 頂管過程中難度較大的是控向問題，如果按常規(guī)頂進(jìn)，隨著水和流砂的流出，勢必造成套管圓周方向的塌陷 ，至使套管因重力,11,作用在軸線方向產(chǎn)生偏差，嚴(yán)重造成套管與套管間錯(cuò)縫，主管無法穿入，甚至造成路面塌陷。 為了解決此問題，我們在套管前端裝上控向機(jī)頭簡稱頂管機(jī)具（附圖3），,12,13,頂管機(jī)具分前端和后端，前端是一個(gè)密封艙，后端是一個(gè)控向裝置，后端鑲嵌在前端后部；密封艙帶有一方形艙門，艙門上裝有進(jìn)氣管和排氣管，在第一節(jié)鋼嵌套混凝土套管和頂管機(jī)具間安裝一個(gè)艙門，形成第二個(gè)艙作用同前艙門，起第二道密封作用。在頂進(jìn)過程中后艙門關(guān)閉，第一個(gè)艙門打開，用氣泵由艙門上的進(jìn)氣閥向其注氣進(jìn)行氣密封水，密切觀察艙門上內(nèi)、外側(cè)的壓力表，壓力控制在0.020.04mpa,（作業(yè)人員在0.020.04mpa壓力下安全）,在壓力作用下，流砂中的水得以控制，流砂變成含水,14,很低的砂，兩名作業(yè)人員位于后艙內(nèi)，密切觀察頂進(jìn)情況。頂進(jìn)停止后，作業(yè)人員進(jìn)入前艙挖砂，挖土要求如下： a、第一次開挖采取多頂少挖的原則，以后則邊頂邊挖，嚴(yán)禁超挖。 b、根據(jù)流砂的特征，工作面向前挖至0.20.4m時(shí)，頂進(jìn)一次，挖出的土要及時(shí)外運(yùn)。 c、開挖后要及時(shí)頂進(jìn)，及時(shí)測量，可使頂力限制在較小的范圍內(nèi)。 d、挖砂時(shí)盡量開挖中心以下部分，避免在水泥套管外側(cè)形成空洞。 挖砂時(shí)直接將砂土由前艙倒到后艙；倒砂完,15,畢后，作業(yè)人員進(jìn)入后艙，關(guān)閉第一個(gè)艙門繼續(xù)注入空氣加壓，始終維持第一個(gè)艙的封水氣密壓力；打開排氣閥放掉后艙壓力，打開艙門將砂土用小車運(yùn)走，運(yùn)完后，關(guān)閉第二個(gè)艙門，開始下一輪頂進(jìn)操作，這樣周而復(fù)始工作。當(dāng)頂進(jìn)過程中如果發(fā)現(xiàn)左右、上下偏差，通過頂進(jìn)機(jī)具的后端控向裝置圓周均布的四個(gè)油壓小千斤頂進(jìn)行微調(diào)，調(diào)整頂進(jìn)的方向。 3 結(jié)束語 采用流砂地質(zhì)頂管穿越公路施工方法，安全可靠、有效防止了公路塌陷；施工完畢,16,后的混凝土套管相互承插接縫間隙小、軸線方向上平整、控向精度高