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    膨脹固化土材料在頂管灌漿施工中的應(yīng)用研究

    2019-03-25 08:13:18鄧寧
    科技視界 2019年2期
    關(guān)鍵詞:頂管技術(shù)應(yīng)用施工

    鄧寧

    【摘 要】本文以南寧市亭洪路延長(zhǎng)線(壯錦大道-規(guī)劃七路)污水管道工程施工為例,論述了頂管施工要點(diǎn)及控制措施。

    【關(guān)鍵詞】膨脹固化土;頂管技術(shù);施工;應(yīng)用

    中圖分類號(hào): S156.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A文章編號(hào): 2095-2457(2019)02-0056-002

    【Abstract】Taking the sewage pipeline construction of the extension line of Tinghong Road(Zhuangjin Avenue-Planning Seven Road)in Nanning City as an example,this paper discusses the key points and control measures of pipe jacking construction.

    【Key words】Expansion solidified soil; Pipe jacking technology; Application

    長(zhǎng)期以來,城市建設(shè)過程中,由于排水、煤氣、電力、通信等管道施工,城市道路被頻繁開挖,嚴(yán)重影響了人民的生活。頂管施工技術(shù)不需開挖地面,并且能夠穿越公路、鐵路、河道、湖 泊、建筑物、以及各種地下管線等,解決了市政施工難題。

    管道施工結(jié)束后,在施工過程中造成管道與土層之間的空隙需要進(jìn)行填充,目前普遍采用的填充材料是水泥漿,采用水泥漿進(jìn)行管隙填充存在幾個(gè)問題:第一,由于水泥漿體密度大、流動(dòng)性能好,在填充的過程中可以填充各種縫隙,造成水泥的用量不可控;第二,水泥漿體水化后會(huì)收縮,由于在填充的過程中不能保證管道空隙的均勻性,故水泥漿體硬化后在管道長(zhǎng)度范圍內(nèi)的收縮率不同,導(dǎo)致管道以上土體發(fā)生不均與沉降;第三,水泥漿體硬化后強(qiáng)度較高,管道在使用的過程中一旦發(fā)生損壞,修補(bǔ)工作很難進(jìn)行。綜合以上頂管施工管隙水泥漿體灌漿的弊端,迫切需要一種新的填充材料解決以上問題。

    膨脹固化土是理想的頂管施工管隙灌漿土體復(fù)合材料,加入固化劑、膨脹劑的土體強(qiáng)度略高于未開挖前的強(qiáng)度,但不會(huì)太高,不會(huì)改變土體內(nèi)部的受力,方便管道進(jìn)行維修檢查,由于加入膨脹劑,固化土在固化后不會(huì)收縮,不存在管道以上土體的不均勻沉降問題;同時(shí),灌漿的主要材料—土壤取于管道開挖的廢料,不需要棄土,具有較好的經(jīng)濟(jì)環(huán)保效益和推廣應(yīng)用價(jià)值。

    1 頂管施工技術(shù)原理

    1.1 頂管施工原理

    頂管施工的基本原理為:從地面開挖兩個(gè)基坑井,然后管節(jié)從工作井安放,通過主頂千斤頂或中繼間的頂推機(jī)械的頂進(jìn),推動(dòng)管節(jié)從工作井預(yù)留口穿出,穿越土層到達(dá)接收井的預(yù)留口邊,然后通過接收井的預(yù)留口穿出,形成管道的施工。同時(shí),在施工過程中,緊隨著鉆桿管的管道或掘進(jìn)機(jī)后的管道將埋于兩個(gè)坑之間,以達(dá)到順利完成施工任務(wù)的目的。在長(zhǎng)距離頂管施工中,由于主缸頂管推力不足,為了克服管壁周圍的阻力,通常采用分段施工的方式施工。在不同管道之間設(shè)置中繼站,在管壁周圍添加抗磨劑,方便長(zhǎng)距離頂管施工的順利進(jìn)行,使其在市政工程建設(shè)中發(fā)揮更好的作用。

    1.2 頂管施工技術(shù)優(yōu)勢(shì)

    與開挖方法相比,頂管施工具有顯著的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。例如,頂管施工僅采用工作基坑和接收基坑。整個(gè)施工過程安全可靠,對(duì)交通影響小,有利于市政工程車輛安全順利通過。在頂管施工中,工程量相對(duì)較小,只需要挖出管段的土層即可。施工任務(wù)少,能有效減少對(duì)周圍建筑物的破壞,有利于實(shí)施安全文明的施工要求。同時(shí)可以節(jié)省人工和機(jī)械成本,達(dá)到節(jié)約施工成本的目的。

    1.3 頂管施工不足

    但需要注意的是,與開挖法相比,頂管法也存在明顯的缺陷和不足。例如頂管施工中曲率半徑小,頂管施工過程中會(huì)結(jié)合各種曲線,增加施工難度,給工程施工帶來不利影響。頂管施工通過軟土層時(shí),如果質(zhì)量控制不到位,很容易發(fā)生偏差,加大施工控制難度,糾正這種偏差也很困難。如果忽視改進(jìn)措施,很容易導(dǎo)致管道沉降不均勻,不利于提高工程質(zhì)量。

    2 性能測(cè)試分析

    為了進(jìn)一步了解和掌握固化劑的性能和使用方法,選擇了有代表性的土壤排水段匹配測(cè)試,測(cè)試結(jié)果如表1所示,結(jié)果表明,當(dāng)固化劑的劑量按照0.25%,即6000g的黏土摻加15g的固化劑的條件下可以得到的固化土的28d抗壓強(qiáng)度最大,可以達(dá)到1.92MPa,當(dāng)固化劑的劑量為0.1%時(shí)得到的固化土的28d的浸水抗壓強(qiáng)度最大,可以達(dá)到1.13MPa。試驗(yàn)結(jié)果表明,使用水泥固化膨脹土的28d抗壓強(qiáng)度主要取決于水泥的摻量,固化劑的劑量對(duì)28d抗壓強(qiáng)度影響不大。而浸水后的強(qiáng)度并不是隨著固化劑的劑量的增加而增大,而是劑量為0.1%的28d浸水抗壓強(qiáng)度最大,原因可能是固化劑的摻量增加后導(dǎo)致試件的吸水率增加從而降低了強(qiáng)度。因此,性能測(cè)試中選擇使用固化劑的摻量為0.1%的材料摻和比例。

    3 頂管施工技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用

    3.1 施工前技術(shù)準(zhǔn)備

    施工前應(yīng)試圖了解土壤的物理性質(zhì)(粒度、水分、塑性指數(shù)和滲透系數(shù)),分布(分布范圍和深度),力學(xué)參數(shù)(內(nèi)摩擦角、凝聚力和標(biāo)準(zhǔn)貫入值)等等。了解地下水的狀態(tài)及其變化規(guī)律、地下水位、水源及是否受潮汐影響。如果砂層存在,就有必要查明砂的含量以及砂的級(jí)配關(guān)系和細(xì)度。巖石圈是否有裂縫發(fā)育應(yīng)明確;如果風(fēng)化巖層需要定義為強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化或弱風(fēng)化,其抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度是多少,屬于砂巖或粉質(zhì)泥巖,是整體結(jié)構(gòu)還是條狀結(jié)構(gòu)。

    3.2 頂升線確定及井位設(shè)計(jì)

    頂升距離由設(shè)備條件和周圍環(huán)境決定??紤]到工作井成本高,有必要盡可能減少工作井的數(shù)量。目前,管道設(shè)計(jì)院主要按照露天礦設(shè)計(jì)模式進(jìn)行管道設(shè)計(jì)。因此,在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研后,應(yīng)盡可能優(yōu)化線路設(shè)計(jì),避免土層對(duì)頂管施工的不利影響,盡量避免建筑物和樹木。在每一口工作或接收井的設(shè)計(jì)中,最好檢查井的位置。線路與周邊結(jié)構(gòu)的距離設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到未來檢查井的方便和空間,避免沖突。根據(jù)設(shè)計(jì)單位的研究成果,可以根據(jù)目前的技術(shù)要求適當(dāng)延長(zhǎng)探井間距。土層頂進(jìn)深度范圍較復(fù)雜的,應(yīng)與設(shè)計(jì)部門協(xié)商標(biāo)高。

    3.3 頂推推力及管道設(shè)計(jì)

    頂力的計(jì)算方法和模型很多,但只能考慮定性分析和綜合評(píng)價(jià)。傳統(tǒng)上頂推推力主要與土質(zhì)及頂推推力是否注漿有關(guān),但實(shí)際上頂推推力與設(shè)備形式等諸多因素有關(guān)。采用管材形式、土層變化、靠背剛度、是否有偏差校正、工作形式好、頂升速度快、實(shí)踐表明,整個(gè)三維模型和多參數(shù)系統(tǒng)主要用于頂進(jìn)過程的仿真在加工過程中對(duì)結(jié)構(gòu)的各個(gè)部分施加應(yīng)力。關(guān)于鋼管設(shè)計(jì)、鋼管配筋量、混凝土強(qiáng)度、混凝土端部處理、鋼筋布置等。

    3.4 現(xiàn)場(chǎng)施工管理

    在現(xiàn)場(chǎng)施工中,管道經(jīng)常含有污垢或施工殘留物,應(yīng)及時(shí)清理,否則會(huì)給閥門、儀表和設(shè)備帶來嚴(yán)重?fù)p壞。管道鋪設(shè)、焊接零件清洗前后,可大大減少系統(tǒng)清洗完畢后的工作量。清洗后,可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分壓或整體壓力試驗(yàn),并對(duì)系統(tǒng)強(qiáng)度和密封性進(jìn)行試驗(yàn)。

    3.5 測(cè)量線設(shè)置和現(xiàn)場(chǎng)電平

    在槽的底部,根據(jù)槽高設(shè)計(jì)對(duì)固定樁進(jìn)行測(cè)量和找平。渠段兩側(cè)敷設(shè)后,溝槽底部應(yīng)比墻基礎(chǔ)高30~40mm。清除粒徑大于40mm的石頭、雜草、根莖等雜物。槽底砂應(yīng)疏松、均勻、均勻,特別是底部的墻土應(yīng)填土,嚴(yán)禁破碎。

    3.6 土壤類型和含水量的測(cè)定

    含水率適宜在12%~18%之間,但不宜超過25%,土壤含水率過小或過大應(yīng)灑水或烘干。

    3.7 鋪裝、混合、固化劑

    按確定的比例計(jì)算每100平方米的用量,并將固化土放入袋中。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),它是均勻分布的。然后用(或手扶拖拉機(jī))多拉齒耙4次以上拌勻,手工用鐵耙局部找平或拌勻墻腳。深層攪拌溫度一般控制在15攝氏度左右,攪拌均勻。

    3.8 軋制養(yǎng)護(hù)

    石磨的尺寸可根據(jù)施工方便而定。軋制的密實(shí)度應(yīng)控制在90%以上。軋制后,及時(shí)用薄塑料膜或草皮覆蓋1~2d,并根據(jù)氣候條件適當(dāng)噴施養(yǎng)護(hù)。應(yīng)注意保護(hù)已形成的凝固部件。不要使用重型車輛或重物。

    4 市政工程頂管施工技術(shù)中應(yīng)注意的問題

    4.1 水文地質(zhì)勘查

    頂管施工前,必須嚴(yán)格按照要求進(jìn)行水文地質(zhì)調(diào)查,掌握工程施工的基本條件,制定施工方案,有效指導(dǎo)工程施工。為了解土層地質(zhì)變化,應(yīng)對(duì)回填土帶采取加固措施,注意沉降觀測(cè),防止地表沉降范圍過大的發(fā)生,保證地基的穩(wěn)定性和可靠性。

    4.2 頂起計(jì)算

    在整個(gè)施工過程中,應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行頂升計(jì)算,熟練運(yùn)用計(jì)算公式,準(zhǔn)確計(jì)算頂升推力。有必要選擇合適的缸型,計(jì)算最大頂進(jìn)力,然后運(yùn)用改進(jìn)和控制對(duì)策,提出合理的加固方案。

    5 結(jié)語

    市政工程施工,膨脹固化土材料施工技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì),它不僅可以徹底解決管道開挖混亂的問題,也可以有效應(yīng)對(duì)最糟糕的地下土壤條件,同時(shí),減少對(duì)其他專業(yè)工程的影響,針對(duì)復(fù)雜地形和交通布局建設(shè)規(guī)劃的城市有許多特點(diǎn),如經(jīng)濟(jì)、快速、準(zhǔn)確和安全。因此,施工單位在市政工程中要合理利用膨脹固化土頂管施工技術(shù),把握其施工特點(diǎn),采取有效措施石長(zhǎng)虹控制了整個(gè)施工行為,最終推動(dòng)了市政工程的快速發(fā)展。

    【參考文獻(xiàn)】

    [1]賈連輝.矩形頂管在城市地下空間開發(fā)中的應(yīng)用及前景[J].隧道建設(shè),2016.

    [2]魏新江,魏綱.水平平行頂管引起的地面沉降計(jì)算方法研究[J].巖土力學(xué),2006.

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