淺析市政大口徑頂管施工工藝及控制要點

1、淺析市政大口徑頂管施工工藝及控制要點 淺析市政大口徑頂管施工工藝及控制要點 【摘要】頂管技術(shù)是一項用于市政施工的非開挖掘進式管道鋪設(shè)施工技術(shù)，其優(yōu)點在于不影響周圍環(huán)境或者影響較小，土方開挖量小，施工場地小，噪音小。頂管技術(shù)目前在城市給排水施工中運用廣泛，且為適應(yīng)城市開展，大口徑頂管作業(yè)技術(shù)也得到了迅速開展，本文結(jié)合工程實例介紹D2400D3000鋼筋混凝土管泥水平衡式頂管施工工藝。 【關(guān)鍵詞】大口徑；頂管；泥水平衡式 一、工程概況 某市政工程，位處于老城區(qū)，為由于多重因素導(dǎo)致現(xiàn)有排水系統(tǒng)出現(xiàn)明顯缺乏而實施的雨水系統(tǒng)提標(biāo)的改造工程，采用泥水平衡式機械頂管施工工藝，管材為D2400-D3000II

2、I級F型鋼承口鋼筋混凝土管。管頂覆土深度6-18m，穿越地質(zhì)情況主要為粘土層及粉質(zhì)粘土層。 二、工作井、接收井施工 頂管工作井都必須進行專門的設(shè)計，主要考慮結(jié)構(gòu)形式、外部形狀、空間尺寸、洞口及刃角。由于本工程覆土較深，所以工作井均8.0m內(nèi)徑的鋼筋混凝土井，其施工主要程序為：基坑開挖模板制作鋼筋綁扎安裝混凝土澆筑養(yǎng)生拆模下沉封底井周的處理對于大口徑頂管來說，頂進力相對較大，其頂進均要傳遞至工作坑后土體，但在沉井下沉過程中不可防止造成井外壁與土體之間產(chǎn)生空隙，空隙過大勢必影響整個工作井在頂井過程中的穩(wěn)定，所以在沉井完成后，頂管作業(yè)前對工作井井周進行水泥凈漿注漿，確保井周土體密實，一方面確保了井體

3、的穩(wěn)定，另一方面也提高了土抗力。 三、頂管掘進機選型 根據(jù)地質(zhì)勘察報告提供的土質(zhì)分析，本工程頂管采用泥水平衡頂管機頭。該機種的刀盤可根據(jù)前方土壓力的變化自動伸縮，伸縮的同時進泥量也可隨之變化。使前方平衡土壓力始終保持定值，該機種是目前平衡土壓力最準(zhǔn)確的頂管機，可保證地面沉降量最小。 四、頂管作業(yè)的相關(guān)計算 1、后背墻被動土壓力計算 P=B =2*5.5*=11348KN R-總推力之反力，KN；-系數(shù)；B-后座墻寬度；-土的重度；H-后座墻的高度；Kp-被動土壓力系數(shù)，c-土的內(nèi)聚力；h-地面至后座墻頂部土體高度； 2、頂力計算 P=f*D1*tan2+/*L+Ps -土的重度；D1-管道外徑

4、；H-管道頂部以上覆蓋土層的厚度；-所處土層內(nèi)摩擦角；-管道單位長度的自重；L-管道的計算頂進長度；Ps-迎面阻力 Ps=13.2*Ds*N Ds-掘進機外徑；N-土的標(biāo)準(zhǔn)貫入指數(shù) 五、頂管入洞口技術(shù)措施 工具管安裝調(diào)試完畢后，推進至預(yù)留孔1m處時停止。用空壓機鑿除沉井洞口封堵，盡快清理完畢。迅速將工具管推進土中，靜候34小時，測出實際靜止土壓力，結(jié)合理論土壓力，制定出控制土壓力。 六、頂管外壁注漿 頂力控制的關(guān)鍵是最大限度地降低頂進阻力，而降低頂進阻力最有效的方法是進行注漿。注漿分為機頭同步注漿和管道補漿二局部。注漿使管周外壁形成泥漿潤滑套，從而降低了頂進的摩阻力。工具管推進時形成的土洞與頂

5、管間存在著一定的空隙，我們在頂進過程中，通過壓漿泵向管材與周圍土體間的空隙內(nèi)注人膨潤土懸浮液，懸浮液在管外轉(zhuǎn)變?yōu)槟z并迅速形成漿套，可阻止周圍土體及地下水進人空隙內(nèi)。膨潤土懸浮液漿套的形成使管材與土體間的干摩擦轉(zhuǎn)化管材與膨潤土懸浮液間的液體摩擦，摩擦系數(shù)U大大減小，摩擦力相應(yīng)降低。施工時首先在工具管尾部注漿孔注人觸變泥漿減阻，注漿量根據(jù)工具管后部泥漿槽厚度及頂進長度計算確定，計算所得注漿量應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件作適當(dāng)調(diào)整。在頂進過程中，應(yīng)根據(jù)后座頂力的大小在后部補漿孔補漿。一般壓漿量為計算量的150200%。 七、頂管進洞口技術(shù)措施 當(dāng)推進至距接收井沉井井壁外側(cè)30cm處時，停止推進，鑿除沉井預(yù)留洞口

6、封堵，在接收井鑿除封堵后掘進機頭應(yīng)迅速、連續(xù)頂進管節(jié)，盡快縮短出洞時間。掘進機整體進洞后就應(yīng)盡快把機頭和混凝土管節(jié)別離，并把管節(jié)和接收井的接頭按設(shè)計要求進行處理，減少水土流失。吊起工具管，去除泥土，迅速將預(yù)留孔與管節(jié)之間的空隙堵住，并留好出水孔。防止?jié)B水，泥土流失引起土體塌方和路面沉降。 八、測量控制、頂進控制及頂管糾偏措施 1測量控制為了保證頂進軸線控制在設(shè)計軸線允許偏差范圍內(nèi)，在頂進過程中要密切注意激光點的偏向。軸線測量的控制系統(tǒng)設(shè)在工作井內(nèi)液壓主頂裝置中間。施工中需經(jīng)常對控制臺進行復(fù)測，以保證測量精度。按獨立坐標(biāo)系放樣后用測量控制臺使它精確地移動至頂管軸線上，用它正確指揮頂管的施工方向。

7、在后頂觀察臺架設(shè)J2型激光經(jīng)緯儀一臺，通過后視測機頭的光靶及后標(biāo)點的水平角和豎直角各一測回，編排程序計算頂管的頭部及尾部的平面及高程。頂管施工初次放樣及頂進尤為重要，另外由于頂管后靠頂進中要產(chǎn)生變化，后臺的布置應(yīng)保持始終不變形、移位來確保頂管施工測量的正確性。 2頂進速度控制 初始頂進：分為兩個階段進行控制。一是機頭入洞階段，速度控制在35mm/min；二是第一節(jié)管進洞階段，機頭頂進速度控制在1020mm/min。初始頂進階段重點是找正管子中心、高程，偏差控制在±5mm之內(nèi)，所以速度不要太快。正常頂進：機頭頂進速度設(shè)定50mm/min。如要加大頂進速度，在保證泥水倉泥壓的條件下，要先

8、加大泥漿流量，再計算頂進速度。 九、頂管過程中的技術(shù)措施及意外應(yīng)急措施 頂進中應(yīng)安排日夜連續(xù)施工，為減少頂管設(shè)備的轉(zhuǎn)移，采用雙向頂進。施工前應(yīng)充分調(diào)查清楚地下相關(guān)管道、電纜線等位置、走向，確保一次頂進成功。 1、障礙物 最大可能出現(xiàn)的意外事故是遇到不明障礙物，泥水工應(yīng)隨時觀察出泥口有無渣、磚、混凝土硬塊和石塊等異物的出現(xiàn)。頂管司機應(yīng)注意刀盤轉(zhuǎn)矩的突然增大，并監(jiān)聽機頭聲響，一旦由意外應(yīng)減慢頂速或停頂，同時嚴(yán)密觀察、慢行，如果遇到頂進面有剛性障礙物時而必須停機時刀盤應(yīng)處于零位，防止機頭磕頭。研究排除方案后再進行頂進，注意管內(nèi)沿線的補壓漿。 2、頂管過程中的保護措施 A.推進前，在出洞口15m范圍內(nèi)每隔3m布設(shè)一個沉降觀測點，以后每隔5m設(shè)置一道，根據(jù)沉降數(shù)據(jù)及時調(diào)整推進泥水壓力與出泥量。B.工具管出洞前，必須檢查止水帶的密封性，以防漏水，造成土體沉降；根據(jù)土壓顯示表，以便能及時反映推進泥水壓力；檢查連接部位是否牢固；檢查糾偏系統(tǒng)是否完好，確保頂進時靈活糾偏。C.施工前必須先對沿線重要管線在自行進行監(jiān)測的根底上要求第三方進行監(jiān)測，摸清地下管線與施工管線之間的高差。對重要管線要翻開樣洞，測出其確切標(biāo)高。D.在管線上設(shè)立監(jiān)控點，派專人進行24小時監(jiān)測。測量數(shù)據(jù)及時送施工班組、工程部，隨時調(diào)整頂進速度和控制泥水壓力。E.全部管線頂部樣洞上，直接設(shè)立監(jiān)控點，進行加密測量。F.在