重庆市土木建筑学会

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黄冈市城东新区白潭湖大道顶管施工方案

发布日期:2014-05-22  浏览次数:2267
   白潭湖大道D2+340至D4+460段西侧污水管道工程是黄冈市城东新区污水管网工程的重要组成部分。本段污水干管采用顶管施工。管线总长2086m,其中d1000“F”型钢承口钢筋混凝土排水管2050m, d800“F”型钢承口钢筋混凝土排水管36m。包括白潭湖大道西侧WW43号井至WW74号井,东侧WE62号井。共有钢筋混凝土井33座,其中矩形顶管工作井11座,矩形顶管接收井4座,圆形顶管接收井3座,骑马井15座。沉井顶标高介于17.00m~19.18m之间,沉井底板标高介于10.69m~13.26m之间。
  顶管场区范围北起新港一路附近,南至东城路,工程地处郊区,多为菜地、鱼塘、耕地,地势略有起伏,地面高程介于17.10米~26.85米之间,局部地下分布光缆、供水管。根据线路工程地质条件,线路路基分垄岗、冲湖积平原两个地质区。
  场地地表水主要为场地沿线分布的农田水、鱼塘水、排水沟的流水,主要接受大气降水、地表径流及人工补给,受气候及人工活动影响明显,对工程具有一定的影响,施工时可及时抽排疏干处理或采取围堰施工。
  道路沿线勘探深度范围地下水类型主要为上层滞水和基岩裂隙水两种。
        一、沉井施工
  本工程顶管工作井、接收井均采用沉井施工。
  工作井结构形式:工作井沉井为矩形结构,7200*5200cm;总高度介于6.36m~9.24m,壁厚600cm。
  1.2、工作井沉井施工流程
  a、制作工艺流程:场地整平--放线--夯实基底--抄平放线验线铺砂垫层--砼垫层--刃脚砖模--安设刃脚铁件、绑钢筋--井身模板--浇筑混凝土--养护、拆模--拆砖座
  b、下沉工艺流程:下沉准备工作--设置垂直运输机械、排水泵,挖排水沟、集水井--挖土下沉--观测--纠偏--沉至设计标高、核对标高--降水--设集水井、铺设封底垫层--底板防水--绑底板钢筋、隐检--底板浇筑混凝土。
  1.3、基坑测量放样
  根据沉井设计图纸,整平场地后,根据沉井的中心坐标定出沉井中心桩、纵横轴线控制桩及基坑开挖边线。施工放样结束后,须经监理工程师复核准确无误后方可开工。
  1.4、刃脚与垫层施工
  刃脚垫层采用砂垫层和混凝土垫层共同受力。
  砂垫层厚度H可采用如下计算公式计算:N/B+γ砂H≤[σ]根据计算结果,砂垫层厚度H均为 80(厘米)。砂垫层应选用级配较好的中粗砂,砂垫层采用加水分层夯实的办法施工,夯实工具为平板式振捣器。
  混凝土垫层厚度可按下式计算公式计算:h=(G0/R-b)/2,根据计算结果,混凝土垫层厚度h为30厘米。混凝土垫层表面应用水平仪进行校平,使之表面保持在同一水平面上。刃脚支撑施工示意图如下
  圆形沉井刃脚支撑采用砖垫座(图示),砖垫座沿周长分成6~8段,中间留20mm空隙,以便拆除,刃脚圆弧对准圆心铺设。砖垫座内壁用水泥砂浆抹面。
  1.5、立井筒内模和支架
  1、钢筋绑扎
  沉井钢筋现场设加工场成型制作,加工好的钢筋必须进行清理、分类、按照施工设计划分点堆放整齐,并挂牌标明种类及使用部位,ф16以上钢筋采取闪光对焊工艺接长,绑扎时接头相互交叉。井壁双层钢筋用ф10钢筋撑脚把网片撑开。
  钢筋规格、尺寸应符合设计图纸要求和规定,绑扎钢筋时应采用撑件将二层钢筋位置固定,保证钢筋设计间距。为了保证保护层的厚度,应在钢筋与模板之间设置同强度标号的水泥砂浆垫块,垫块应与钢筋扎紧并互相错开。
  钢筋绑扎完成后,应上报监理工程师进行隐蔽验收。隐蔽验收合格后,方可进行立外模。
  2、立外模和支架
  沉井制作采用竹胶模板,在沉井插筋部位用5cm木模板间隔拼装,拼装的木模表面刨光,拼缝严密平整。为防止接缝间隙过大易漏浆,在其接缝表面采用粘贴发泡胶带。立模前所有模板涂刷脱模剂,使砼表面能平整、光滑。内外模板顺序原则上先立内模,后立外模。模板与钢筋安装应互相配合进行。模板采用双层钢筋用ф48×3钢管作竖围檩,ф22钢筋弯曲定型后作水平围檩,内外模用ф16对拉螺杆与模板围檩结合牢固,确保井壁厚度。螺杆上设一道止水片,止水片与螺杆满焊。模板支架及脚手架采用ф48×3.5钢管扣件搭设。支架根据立模及钢筋绑扎,砼浇捣的需要分层架立。支架的底脚衬垫30×60木板,支架每隔9m设一道剪力撑与地面的夹角控制在45度左右。外脚手架的纵向立杆间距为1.4m,横向立杆间距为1.2 m。内脚手架为满堂。
  3、浇捣混凝土
  A、混凝土浇筑
  ①、混凝土浇筑按照《混凝土结构工程施工及验收规范》的要求进行。
  ②、沉井采用两次浇筑,一次下沉。
  ③、沉井浇筑过程中,混凝土应保持同步均匀上升,并密切注意观察沉降,若发现不均匀下沉,应及时调整,严防井壁断裂。
  ④、沉井直壁模板在混凝土强度达到25%以上,刃脚斜面的模板在混凝土强度达设计强度的75%以上时方可拆模。
  ⑤、沉井混凝土施工时,必须严格按施工规程进行,严格控制水灰比,保持骨料清洁和良好级配、振捣密实,精心养护,以防产生早期裂缝,当气温低于5度时,采取保温施工措施。
  ⑥、混凝土浇捣前,所有预埋件、套管、预留钢筋等要准确就位。
  B、混凝土质量保证技术措施:
  ①、加控制混凝土坍落度,严禁有任意加水现象产生;
  ②、反馈现场混凝土实际坍落度、可泵性、和易性等质量信息,以有利于控制搅拌站出料质量;
  ③、按照浇捣方案,组织全体操作人员进行技术交底会,使每个操作工人对技术要求、混凝土下料方法、振捣步骤做到心中有数;
  ④、混凝土拌车进场,混凝土品质严格把关,检查混凝土装车时间、混凝土坍落度、混凝土到场时间等是否达到规定要求,对不合格者坚决予以退货,严禁不合格混凝土进入施工现场;
  ⑤、各种设备的预埋件位置要准确;
  ⑥、混凝土浇捣工程中质量部门要巡回监督检查,发现质量问题苗子,立即督促整改;
  ⑦、混凝土浇捣前只有各项准备工作完善到位,现场各级验收工作顺利通过,混凝土才能开泵进行浇捣。
  ⑧、混凝土养护:混凝土浇捣完后,需覆盖草包,定期浇水养护。
  1.6、沉井下沉
  根据沉井的自重计算下沉系数与稳定系数。沉井下沉前,割除对拉螺栓的拉杆,并用水泥砂浆分二次对拉杆割除位置进行修补。
  A、本工程沉井下沉根据土层及周围建筑物情况均采用排水下沉法施工。井内取土时,先挖锅底后掏刃脚。掏土时要对称取土,均匀下沉。在下沉过程中要及时测量观察,若发现偏移及时采取措施进行纠正,井内取土不得堆放在基坑周围,避免对基坑外围增加载荷。
  B、本工程局部地段沉井处于④强风化粉砂岩层,当遇到该岩层时,根据该层风化岩的强度判断决定采用何种方式破除。若能风镐破除原则上采用风镐破除,若强度较强,则另请专业爆破施工队伍进行定向爆破,然后继续下沉施工。
  C、当沉井下沉到设计标高以上1000mm时,应适当减慢下沉速度,每天不大于0.3米,这时要减少锅底开挖深度,掏土时要慎重,防止突沉和超沉事故的发生。
  D、沉井下沉时,用钢板将所有预留孔封堵。孔径小于1000时,采用8mm厚钢板封堵,孔径大于1000mm时,采用10mm厚钢板封堵,并对进水口用粘土和砖密实填筑。
  1.7、沉井封底
  A、沉井下沉到设计标高后,立即进行素混凝土干封底施工,并在封底混凝土顶面预留插筋,插筋采用φ16钢筋,插入混凝土800mm,外露部分长间距为1500mm,梅花形布置。
  B、封底混凝土浇筑时,应对称均匀。
  5.8、底板混凝土施工方法
  A、基坑开挖至设计标高,并且确保基础无积水的情况下,浇筑砼垫层。浇筑垫层时,为控制混凝土标高,每2m*2m设置一个标高基准点。
  B、浇筑底板混凝土前,应先将槽口凿毛,清除封底混凝土表面残渣,并冲洗干净,底板钢筋应与框架底梁和井壁上的钢筋焊接牢固。
  C、底板钢筋绑扎必须具备下列条件:
  ①基槽处理验收工作;
  ②轴线、墙、截面尺寸必须符合设计施工图;
  ③绑扎钢筋下层钢筋时,在垫层面弹出钢筋绑扎控制线,以保证钢筋间隔尺寸,其偏差值应控制在允许范围内,钢筋保证质量应符合规范要求;
  ④底板钢筋绑扎时,隐蔽验收合格后方可进行下道工序,以免造成返工,影响进度要求;
  ⑤所有底板钢筋应在浇捣底板混凝土前,在适当部位加以电焊固定,防止振捣砼时,钢筋移位;
  ⑥各种设备的预埋件位置要准确;
  ⑦只有通过各个方面的验收合格后,才能浇捣混凝土。
  1.9、沉井监测
  1、在沉井拆模后,在仪器监测站相对应处井壁上弹出纵横间距为200mm的墨线,引测基准点至基坑外侧加以保护,并测量、记录下沉前的各项原始数值,作为今后监测中的原始依据,以便进行分析对比。从而,控制沉井下沉过程中井体的偏斜、扭转量。
  2、沉井下沉的高差控制,在监测站采用水准仪,以井壁上的横向墨线为依据进行监测。通过测量取得的数据与原始值进行对比分析,并绘制沉降速率图表,有效的掌握沉井在不同土质层中的下沉速率,要求井体高差控制在10cm之内。一旦发现高差值超过控制量,必须立即采取先校正倾斜(在刃脚高处多挖,在刃脚低处少挖)然后分层开挖,做到各施工区同步开挖,使井体能均匀下沉。
  3、拟在坑外四周地面临时设置6个测点,每天监测两次。
  二、泥水平衡式顶管施工
  微型掘进机被主顶油缸向前推进,掘进机头进入止水圈,穿过土层到达接收井,电动机提供能量,转动切削刀盘,通过切削刀盘进入土层。挖掘的土质,石块等在转动的切削刀盘内被粉碎,然后进入泥水舱,在那里与泥浆混合,最后通过泥浆系统的排泥管由排泥泵输送至地面上。在挖掘过程中,采用复杂的土压平衡装置来维持水土平衡,以至始终处于主动与被动土压之间,达到消除地面的沉降和隆起的效果。掘进机完全进入土层以后,电缆、泥浆管被拆除,吊下第一节顶进管,它被推到掘进机的尾套处,与掘进头连接管顶进以后,挖掘终止、液压慢慢收回,另一节管道又吊入井内,套在第一节管道后方,连接在一起,重新顶进,这个过程不断重复,直到所有管道被顶入土层完毕,完成一条永久性的地下管道。
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  掘进机在掘进过程中,采用了激光导向控制系统。位于工作后方的激光经纬仪发出激光束,调整好所需的标高及方向位置后,对准掘进机内的定位光靶上,激光靶的影像被捕捉到机内摄像机的影像内,并输送到挖掘系统的电脑显示屏内。操作者可以根据需要开启位于掘进机内置式油缸进行伸缩,为达到纠偏的目的,调整切削部分头部上下左右高度。在整个掘进过程中,甚至可以获得控制整个管道水平、垂直向30cm内的偏离精度。
  当工作井完成以后,经调试完毕的液压系统,顶管掘进机便通过运输至工地,并安装就位至导轨上,微型掘进设备还包括,操纵室和遥控台、液压动力站、后方主顶、泥水循环装置,激光定位装置,减摩剂搅拌注入装置,泥水处理装置;其他辅助装置包括起重机,发电机、卡车、电焊机等。随后,按需安装在微型掘进装置上。
 1.泥水平衡式顶管突出的优点
  (1)适用的土质范围比较广,如在地下水压力很高,以及变化范围很大的条件下,它都适用。
  (2)可有效地保持挖掘面的稳定,对所顶管子周围的土体扰动比较小,因而由顶管引起的地面沉降较小。
  (3)与其他类型的顶管比较,泥水顶管施工时的总推力比较小,尤其在粘土层这种表现得更为突出,所以特别适用于长距离顶管。
  (4)工作坑内的作业环境较好,作业比较安全,由于它采用泥水管道,输送弃土,不存在吊土,搬运等危险的作业。
  (5)泥水输送弃土为连续作业,因此进度比较快。
  主要设备参数:
  本工程使用的主要设备三原重工制造的YX-1500型泥水平衡偏压破碎型顶管机。主要参数如下:
  1  尺寸
  内径(mm):1500         外径(mm):1820
  全长(mm):4200         重量(T):18
  2  切削刀盘
  电机功率(KW):55       转矩(KN.m):57
  转速(r/min):1.5         偏心次数(次/min):50
  可破碎砾石最大直径(mm):350
  3  纠偏油缸
  数量(个):2            每个推力(KN):1072
  纠偏角度:上下1.7°, 左右1.2°
  4  液压站(KW):22
  顶力(T):200×4        行程(MM):1200
  5  泥水系统
  排泥泵(KW):22         送泥泵(KW):15     送排泥管:4“
  6  测量系统:用J2激光经纬仪导向
  施工工艺流程:
  测量引点→工作井施工→测量放样→井下导轨机架、液压系统、止水圈等设备安装→地面辅助设施安装→顶管掘进机吊装就位→激光经纬仪安装→掘进机出工作坑进入土层→正常顶进→顶管机进接收坑,如下图所示。
  2.顶力计算、最大顶距确定和准备工作
  本工程顶管单元长度根据设计图纸的井室位置、地面运输和开挖工作坑的条件、顶管需要的顶力、后背与管口可能承受的顶力等因素确定单元长度。本工程土质参数基本相同,顶力计算时分不同管径取一个最大管径和最大单元长度进行计算。
  2.1顶力的计算
  最大推力计算,采用经验公式,按最大顶距170米计算:
  F=F1+F2
  上式中:F-总推力;
  F1-端阻力;
  F2-侧壁摩阻力;
  F1=п/4×D×P
  式中D-管外径;
  P-控制土压力;
  P=Ko·γ·Ho
  式中:Ko-静止土压力系数,一般取0.55
  Ho-地面至掘进机中心的高度,取值7m
  γ-土的重量,取1.9t/m3
  F2=πD·f·L
  式中:f-管外表面综合磨擦阻力,根据地质勘察报告,取值0.40T/m2
  D-管外径
  L-顶距
  F=F1+F2 =402.6 T
  工作井内设备顶进能力可达到800T,采用4个200T的千斤顶完全满足要求(本工程顶管采用触变泥浆,顶力将远小于理论计算值,因此我们无需增加额外的顶进系统即可满足要求,设计图纸最大顶距为150m是合理的经济距离)。
  2.2地面准备工作
  ①在顶管顶进施工前,按要求进行施工用电,用水,通道,排水及照明等设备的安装。施工用电每台套现场接电网电源线,或者是采用150KW的发电机组。水需从外拖运,局长要修进场简易便车道,保证施工管材料、设备及机具进场。还需铺毛渣石的场平。现场设备摆放空间至少需长45米,宽55米的平整封闭场平区域。
  ②施工材料,设备及机具必须备齐,以满足本工程的施工要求。管节等准备要有足够的余量(30~40m)。
  ③井上,井下建立测量控制网,并经复核报验监理认可。
 2.3井下准备工作及井内布置
  工作井井内布置主要是后靠背、导轨、主顶油缸、油泵动力站、钢制扶梯等。顶管基座为钢结构预制构件,顶管基座位置按管道设计轴线准确进行放样,安装时按照测量放样的基线,吊入井下就位安装固定。基座上的导轨按照顶管设计轴线并按实测洞门中心居中放置,并设置支撑加固,保证基座稳定不变形。
  2.4技术交底,岗位培训
  在顶管施工前,对参加施工的全体人员分阶段进行详细的技术交底,对各技术工种进行岗位培训,经考核合格后,才能上岗。
  3.泥水系统、水压控制、注浆量的计算
  3.1泥水系统
  泥浆系统有二个作用:送走被挖掘机的渣土和平衡地下水。泥浆系统是由密封的管道组成,通过机头循环,形成泥浆混合物,由排泥管送走,最后沉淀在地面上的泥浆池内,泥浆通过众多的排泥泵被排出。再由进水泵进水送入机头,排泥由变速的排泥泵进行控制。机坑旁通装置可控制进排泥浆的速度、方向,以防止泥渣堵塞管道,淤积现场。当挖粘土时,可能使普通粘土,有一定的粘合度,可以直接将泥浆排入泥浆池内,但是当挖沙土时,泥浆中必须添加一定的粘合剂(诸如膨润土等)以增加泥浆粘度,以达到排渣的最终目的。夹带泥砂的泥浆,可通过振动筛、循环沉淀器、干燥器等,处理分离渣质,泥浆被再用,渣质被积累后处理。处理渣土用翻斗车,泥浆用罐车运出场区,堆置于郊外,处理时注意不得污染路面等环境。
  进排泥水系统起着第二个作用:在有地下水存在的地方,掘进机表面的压力可以降低到小于水中的压力。这样避免了抽地下水的需要。进排泥水系统中的压力感应器可测出地下水的压力。机内泥水循环系统,电磁阀,旁通装置及载水阀可以起到调节水压的作用。机内电磁阀和旁通系统,可以阻止水压的变化,保持水压,在加管道时,不至于减小机头的水压,保证内部压力平衡。
  3.2注浆量的计算
  本工程每1米注浆量计算如下:
  V=πDwtL=3.14×2.8×0.015×1=0.13 m3
  (1)按照地质条件。一般压浆量为计算的150%~200%,本工程在粉质粘土顶进,按照160%进行注浆量控制。
  (2)为防止路面沉陷和地上、地下构筑物不受扰动,顶管结束后,应及时对管体四周的缝隙充填水泥浆,使其密实坚固,填充水泥所用设备与触变泥浆设备相同。逐孔注浆,水泥浆液需搅拌均匀,无结块,无杂物,注浆结束后,要及时清理注浆设备,以防堵塞。
  (3)注浆压力根据管道深度H和土的天然重度γ而定,经验为2~3γH,本工程注浆压力为0.2~0.3MPa。
  (4)压浆填充材料:在管顶间隙较小管段,采用管内注浆,压浆材料为水泥粉煤灰浆,配比为,水泥:粉煤灰=1:3;在管顶间隙较大管段,采用管内注浆和地面注浆相结合,压浆材料为水泥粉煤灰砂浆,配比为,水泥:粉煤灰:细砂=1:1:4。
  (5)管内注浆布孔方式:沿管线纵向每3m设一处压浆孔。布孔方式宜采用左上方、右上方、左上方的顺序。地面注浆布孔方式:沿管道上方每4~6m打孔至管顶空腔。
  (6)注浆顺序:每段注浆从第一孔开始,直注至下一孔出浆,依次注完。每段注浆后,静止6~8小时后进行第二次注浆。第二次注浆压力不变,直至压不进为止。地面管内注浆均采用两次注浆方式。采用地面管内注浆管段,宜先从地面压浆,再进行管内注浆。
  (7)注浆操作要求:地面注浆孔采用冲击式钻机,机械冲钻孔,孔深5~6米,孔径φ100mm,安装注浆花管后的外侧埋灌细砂。注浆采用机械搅拌水泥浆,电动注浆泵压力灌注,逐孔灌注,直至全部孔位注满。经测试后必要时进行第二次补浆,以保证加固的可靠性。
  对松散砂砾层及回填土层,顶进中需用水泥浆液进行土壤加固。
  根据本工程特点,初步设计每4节管(每节2米长)布设1节注浆管,依次调整注浆孔的位置,确保每个方向都能注浆润滑。
  总注浆量应不小于管外环形空间体积的2倍,考虑到泥浆的漏失,必须经常性地连续补浆,确保泥浆套的完整。
  注浆减磨要点:
  (1)  选择优质的触变泥浆材料,对膨润土取样测试。主要指标为造浆率、失水量和动塑比。
  (2)  在管子上预埋压浆孔,压浆孔的设置要有利于浆套的形成。
  (3)  膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间,听取供应商的建议但都必须按照规范进行,使用前必须先进行试验。
  (4)  压浆方式要以同步注浆为主,补浆为辅。在顶进过程中,要经常检查各推进段的桨液形成情况。
  (5)  注浆设备和管路要可靠,具有足够的耐压和良好的密封性能。在注浆孔中设置一个单向阀,使浆液管外的土不能倒灌而堵塞注浆孔,从而影响这浆效果。
  (6)  注浆工艺由专人负责,质量员定期检查。
  (7)  注浆泵选择脉动小的螺杆泵,流量与顶进速度相应配。
  (8)  由于顶管线路长,为使全程注浆压力不致相差过大,在中间还将每隔400m增设压浆泵以增大压力。
  4.操作控制系统
  由一名受过高度训练的操作人员,在地面控制室外内操作并仔细检测着整个操作系统、观察掘进机内的土压、油压、激光束位置。控制台提供操作数据和控制整套系统的电子按钮。控制板可以是人工控制方向和数据记录,或者是全自动控计算机控制方向和记录,其他的工作人员则负责井内管道和顶铁的更换以及进行、进排泥管和电缆的连接。当掘进机到达接收井时,挖掘会暂时中断,如果遇到有地下水或软土层时,还需有洞口止水圈安装在接收口墙上。最后,掘进机头从土层出来进接收井,就完成整个管道的铺装。这以后,掘进机被撤走,建造人工出口,接收井被关闭。一个工程常常有几个掘进段组成,这时,在工作井内的顶进设备变换方向,重新开始另一方的顶进工作,这个过程每过一个工作井重复二次,最后铺设成了整个下水道或输送管道。
  5.进出洞口的措施
  顶管和微型隧道施工中的进出洞口作业是一项很重要的工作,施工中应充分考虑到它的安全性和可靠性。尤其是从工作坑中的出洞开始顶管,如果出洞安全、可靠又顺利,那么可以说顶管施工已成功了一半。许多顶管工程就是失败在进出洞口这两个环节上。
  顶进前,为防止洞口处的水土沿工具管外壁与洞门的间隙涌入工作井,在工作井内洞口处安装一道环形橡胶止水圈。在顶进施工过程中又可防止减摩浆从此处流失,保证泥浆套的完整,以达到减小顶进阻力的效果。
  工程技术人员、施工人员应了解施工现场情况和熟悉洞门附近的地质情况。分析可能出现洞口漏泥、水情况,井内布置一台排污泵,并制定相应的措施。
  在机头进洞时因土体是流沙,地下水位高,土体松软,地基承载力差,虽然经过地基处理,但为了机头顶进安全,机头不下沉,还应有机头加固措施。机头进洞时将机头与后面的五节管用拉杆连接起来,使之成为一个整体,并在导轨上用两个手拉葫芦间隔一米拉紧,从而使机头沿着导轨方向顺利顶进。
  掘进机头顶进到位后,吊放第一管节,拼接完毕,然后在工具管后管节内安装工具管辅助设备。
  5.1管节运输
  根据本工程施工场地情况,管节由16T吊车卸到指定位置后,再由吊车将地面管节吊运至井下。
  5.2管节顶进
  顶管管节采购成品管,对成品管生产制造厂家制造管子的资质和能力进行考查。生产过程中派专人检验,检验质量必须在外观质量、尺寸及允许偏差都检验合格后方可送至工地。运至工地后根据标书要求进行抽验,合格后才能送至工作面使用。
  掘进机头进洞后的轴线方向与姿态的正确与否,对以后管节的顶进将起关键的作用,因此在顶进时,机头与前5节管子应连在一起,用拉杆将前5节管子与机头固定,防止机头重量大而下沉。实现管节按顶进设计轴线顶进,做好顶进轴线偏差的控制和纠偏量的控制是关键。根据控制台显示屏激光点及时调节纠偏油缸,使其能持续控制在轴线范围内。要严格按实际情况和操作规程进行,勤出报表、勤纠偏,每项纠偏角度应保持10′~20′,不得大于1°。严格控制机头大幅度纠偏造成顶进困难、管节碎裂。在穿越河道时,应放慢顶速,并严格控制注浆压力,防止贯通河床。
  5.3顶管顶进与地层形变控制
  顶管引起地层形变的主要因素有:掘进机头开挖面引起的地层损失,机头纠偏引起的地层损失,机头后面管道外周空隙因注浆填充不足引起的地面损失,管道在顶进中与地层摩擦而引起的地层扰动,管道接缝及中继间渗漏而引起的地层损失。所以在顶管施工中要根据不同土质、覆土深度和地面沉降的情况,配合测量报表的分析,及时调整泥水与土压平衡值,同时要求坡度保持相对的平稳,控制纠偏量,减少对土体的扰动。根据顶进速度,控制排泥量和地层变形的信息数据,及时调整注浆压力和注浆量,从而将轴线和地层变形控制在最佳的状态。
  5.4触变泥浆减摩
        是顶管施工中减少顶力的一项重要技术措施,在顶进过程中,通过顶管机尾部的同步注浆与管道上的预留孔向管节外壁压注一定数量的减摩泥浆,采用多点对称压注使泥浆均匀地填充在管节外壁和周围土体的空隙来减小管节外壁和土体间摩阻力,起到降低顶进时阻力的效果。在管节外壁能否形成完整的泥浆套,将直接影响到泥浆的减摩效果。减摩泥浆采用触变泥浆,该浆液性能稳定,且有良好的触变性,又有一定的稠度(浆液配比见下表)。施工过程中,泥浆应保证不失水、不沉淀、不固结,泥浆的配比应根据不同的地质情况作相应的调整,使泥浆适应土层的特性,起到预期的减摩效果。施工过程中还可配制特殊的泥浆以满足顶进施工中特殊适应土层的特性,起到预期的减摩效果。施工过程中还可配制特殊的泥浆以满足顶进施工中特殊要求。
  压浆时,储浆池内的触变泥浆由地面上的压浆泵通过管路压送至管道内的压浆总管,并到达连通各压浆孔的软管内,通过控制压浆孔球阀来控制压浆。
  5.5顶管进接收坑
  (1)顶管机出洞前洞口土体加固
  根据顶管进展情况,为保证掘进机能顺利进入接收井,防止掘进机出洞后水土沿工具管与井圈之间的建筑空隙涌入接收井内,保证井内接头能顺利施工。如果发现地质较差,在掘进机到达接收井前,可对洞口土体进行注浆加固,加固范围洞口前5m范围内,洞口四周距管道外侧2~3m。
  (2)顶管机状态的复核测量
  掘进机进入接收井前的复核应测量顶管机所处的方位,是确认顶管状态、评估掘进机出洞时状态和拟定施工轴线及施工方案等的重要依据,使掘进机在此阶段的施工中始终按预定的方案实施,以良好的状态、准确无误地进入接收井内。
  (3)凿除砖墙
  (4)顶管机进接收坑
  在接收井砖墙封门破坏后掘进机头应迅速、连续顶进管节,尽快缩短出洞时间。掘进机整体进洞后应尽快把机头和混凝土管节分离,并把管节和接收井的接头按设计要求进行处理,减少水土流失。
  6.顶管施工过程中应注意的问题
  6.1 当掘进机停止工作时,一定要防止泥水从土层或洞口及其它地方流失。不然,挖掘面就会失稳,尤其是在进洞这一段时间内更应防止洞口止水圈漏水。
  6.2 在掘进过程中,应注意观察地下水压力、泥水仓水压力的变化,并及时采取相应的措施和对策,只有这样才能保持挖掘面的平衡稳定。
  6.3 在顶进过程中,随时要注意挖掘面是否稳定,要不时检查泥水的浓度和相对密度是否正常,还要注意进排泥泵的流量及压力是否正常。应防止排泥泵的排量过小而造成排泥管的淤泥和堵塞现象。
  6.4 压浆孔的处理,顶管顶进完成后,对管节上的压浆孔进行封堵措施。
  7.顶管施工测量和方向控制
  7.1 测量及控制指标
  为了保证顶进轴线控制在设计轴线允许偏差范围内,在顶进过程中要密切注意激光点的偏向。轴线测量的控制系统设在工作井内液压主顶装置中间。施工中需经常对控制台进行复测,以保证测量精度,控制台基础应用混凝土浇筑在沉井底板上。
  按独立坐标系放样后用测量控制台使它精确地移动至顶管轴线上,用它正确指挥顶管的施工方向。
  7.2 施工顶管测量和方向控制
  在后顶观察台架设J2型激光经纬仪一台,通过后视测机头的光靶及后标点的水平角和竖直角各一测回,编排程序计算顶管的头部及尾部的平面及高程。
  测量与方向控制要点
  (1)有严格的放样复核制度,并做好原始记录。顶进前必须遵守严格的放样复测制度,坚持三级复测:施工组测量员→项目管理部→监理工程师,确保测量万无一失。
  (2)布设在工作井后方的仪座必须避免顶进时移位和变形,必须定时复测并及时调整。
  (3)顶进纠偏必须勤测量、多微调,纠偏角度应保持在10‘~20’不得大于0.5°。并设置偏差警戒线。
  (4)初始推进阶段,方向主要是主顶油缸控制,因此,一方面要减慢主顶推进速度,另一方面要不断调整油缸编组和机头纠偏。
  (5)开始顶进前必须制定坡度计划,对每一米、每节管的位置、标高需事先计算,确保顶进时正确,以最终符合设计坡度要求和质量标准为原则
  7.3 注意问题
  顶管施工初次放样及顶进尤为重要,另外由于顶管后靠顶进中要产生变化,后台的布置应保持始终不变形、移位来确保顶管施工测量的正确性。
 
关键词: 顶管施工方案
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