王磊
摘 要:本文根據(jù)筆者多年實踐工作經(jīng)驗結(jié)合康莊路(豫興大道~科學(xué)大道)項目工程,對機械頂管施工技術(shù)在康莊路項目排水工程中的應(yīng)用進行了分析。
關(guān)鍵詞:頂管技術(shù);施工技術(shù);設(shè)備安裝
1 工程地質(zhì)及水文條件
根據(jù)鉆探揭露,勘探深度內(nèi)地層表層覆蓋第四系素填土,其下以第四系上更新統(tǒng)坡洪積形成的黃土狀粉質(zhì)粘土、中更新統(tǒng)坡洪積形成的粉質(zhì)粘土等,下部為新近系形成的粘土巖。
根據(jù)勘探鉆孔的水位觀測結(jié)果,場地地下水主要賦存在于③7、④2層中,地下水埋深8.6 m~23.2 m,相應(yīng)高程207.9 m~223.6 m,地下水類型為上層滯水,分布不連續(xù),地下水位變化大,經(jīng)調(diào)查地下水位年變幅2 m~3 m左右。
2 工程特點分析及方案確定
排水管道施工過程中,管道埋深比較深,可達7.5 m~
11.72 m。該地段地質(zhì)存在上部滯水,地下水埋深8.6 m~23.2 m,水量大。因此,采用泥水平衡式機械頂管施工。
頂管井采用現(xiàn)澆C30P8鋼筋混凝土圓形沉箱,壁厚500 mm,分段澆筑。當(dāng)混凝土強度達到設(shè)計要求時,進行挖沉,達到設(shè)計標(biāo)高后,密封300 mm厚C20素混凝土底部。
泥水平衡頂管施工適用于滲透系數(shù)大的各種粘土、粉土、砂土和砂石。也適用于強風(fēng)化巖等惡劣地質(zhì)條件下的各種埋置管道,適用于各種復(fù)雜地質(zhì)條件。因此,在砂層、粉砂質(zhì)土等特殊地質(zhì)構(gòu)造斷面采用泥水平衡頂管施工是適宜的。
泥水平衡頂管施工屬于機械化長距離頂管施工技術(shù),可以有效解決傳統(tǒng)頂管施工中存在的地形土質(zhì)、頂管長度、施工安全和環(huán)境污染等問題。與傳統(tǒng)的人工開挖頂管施工相比,具有更強的適用性、更高的效率和更好的安全性,對工程頂管施工可取得較好的效果。
3 泥水平衡式頂管施工
3.1 測量放線及工作井施工
采用基站式GPS(RTK)進行軸線定位,采用水準(zhǔn)儀進行高程定位,并在定位軸線以外,征地范圍之內(nèi)設(shè)置永久測量控制樁。
根據(jù)設(shè)計頂進位置處進行頂進工作井放線,頂管井制作及開挖下沉(頂管坑工作井底口內(nèi)直徑長7.5 m,以便放入頂管機頭)嚴(yán)格按照設(shè)計支護方案施工。配合降水施工,頂管施工前,基坑內(nèi)水位降至坑基底0.5 m~1.0 m之下,確定無地基土擾動后,進場施工。
3.2 后背墻施工
后靠背為油缸頂進套管的反力的支撐結(jié)構(gòu),要有足夠的強度和剛度,且壓縮變形要均勻,后背墻施工時應(yīng)與頂進路徑軸線相垂直,后背墻底至工作坑底500 mm以下,與工作坑壁之間空隙部分用碎石填充并搗實,根據(jù)頂進反力驗算后背墻受力情況,確定后背墻結(jié)構(gòu)形式以確保滿足頂進強度和剛度。本工程經(jīng)驗算,后靠背擬采用C35現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),采用C18@200*200 mm三層鋪設(shè),尺寸為3.0 m×2.5 m,厚度為30 cm。
3.3 頂管機就位及主頂設(shè)備安裝
用起重機吊起頂管機,把頂管機放在頂坑內(nèi)的導(dǎo)軌上。頂管機前端距離井壁250 mm左右。升降后,調(diào)整底盤和頂管機頭的位置、標(biāo)高、中心線、俯仰角和旋轉(zhuǎn)角,確保頂管機的軸線、導(dǎo)軌的軸線和主頂筒的軸線一致。
頂設(shè)備采用兩個300T雙恒壓油缸,安裝油缸底盤時應(yīng)牢固支撐,防止變形或位移。安裝主頂油缸架時應(yīng)準(zhǔn)確定位,確保油缸受力點位置正確,標(biāo)高、平面安裝誤差應(yīng)控制在3 mm以內(nèi)。安裝在油缸架上的油缸中心誤差控制在3 mm以內(nèi)。主頂油缸的油路應(yīng)平行,每個油缸應(yīng)有進油和出油的控制系統(tǒng)。
3.4 頂進施工技術(shù)
(1)安裝頂壓環(huán)并卡牢管后端,校核管線標(biāo)高和方向,各方面都準(zhǔn)備好后方可操作頂進。
(2)接通電源,機頭刀盤開始轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速由慢到快,當(dāng)設(shè)備的參數(shù)穩(wěn)定后,啟動進出泥泵出泥,開始泥漿循環(huán)。
(3)調(diào)整進出泥漿泵流量,機頭刀盤的操作全部采用在管道外控制臺控制,由1名操作手實現(xiàn)對工具頭刀具的轉(zhuǎn)動、糾偏控制、壓力顯示、實時監(jiān)控(工具頭安裝了攝像頭、控制臺上安裝了電視機)。
(4)進入千斤頂后,觀察工作倉土壓力表,調(diào)節(jié)泥漿泵的流量在泥漿平衡的工作位置,當(dāng)進入泥漿和挖泥船泵穩(wěn)定工作時,調(diào)節(jié)進入泥漿和挖泥船泵的量,使工作倉內(nèi)必須保持一定的壓力,倉內(nèi)泥漿壓力應(yīng)與地下水壓力平衡,泥漿壓力過大,地面標(biāo)高高;由于泥漿壓力過低,地面下沉,所以控制頂部進出泥漿的速度非常重要。然后操作油缸進行頂起,直到頂出一段管道為止。拆遷的供水、排泥管,使用起重機下一節(jié)套管安裝在坑里,套管接口位置設(shè)置止水圍裙,袖子接觸減少應(yīng)力集中的位置,安裝后的套管對接位置5 mm五合板緩沖墊,重新安裝泥漿和供水管道,檢查工具、設(shè)備是否正常啟動后和千斤頂、頂管機,繼續(xù)頂頭、再頂,重復(fù)以上步驟直到頂頂完成。
(5)頂起過程中工具頭的測量和校準(zhǔn)。站在后面的工作位置測量,測量的引入基地地面、地下,為了避免變形引起的誤差的工作好,放在的崛起的全站儀激光全站儀發(fā)射屋頂水平噴射方向后,膠頭的測量工具,通過望遠鏡每隔0.5 m記錄工具頭的偏差。
當(dāng)機頭偏離設(shè)計軸線時,立即使用設(shè)置在機頭后部的整流千斤頂組來改變機頭端面的方向,以減少偏差,使管道沿設(shè)計軸線頂起。頂管糾偏質(zhì)量的好壞將直接影響到頂管施工的質(zhì)量。頂進時,必須嚴(yán)格控制頂頭的方向,必須隨時糾正偏差,控制管道的線形。
在頂升過程中,加入觸變泥漿填充管道周圍的空隙,形成泥套,可以支撐地層,減少地面沉降,減少頂升阻力。
注入觸變泥漿:頂管機外徑應(yīng)比頂管機外徑大2 cm~
6 cm。灌漿后,應(yīng)在土與管之間形成10 mm~30 mm厚度的泥圈。
3.5 頂管機的接收
接收井位于管道的檢查井位置。接收井應(yīng)預(yù)留頂管出口,出口直徑應(yīng)大于頂管直徑10 cm~20 cm。當(dāng)頂管機1 m~2 m接收坑壁附近的,頂起頂管機的速度應(yīng)該調(diào)整和控制,和頂管的軸線的測量和控制機器應(yīng)該加強減少不利影響的積極抵抗管道的接收。可在接收井的接收孔軸線上安裝臨時支架,防止頂管頭跌落。管道進入接收井的接收孔后,應(yīng)按設(shè)計要求堵塞接收孔與管道之間的間隙。在洞穴出口前,應(yīng)提前對洞穴入口土進行加固,控制洞口土的強度和均勻性。在洞口設(shè)有密封裝置,保證密封效果。
3.6 泥水處理系統(tǒng)處理
通過向刀盤注入含有一定濃度的泥漿,通過大刀盤切削工具頭前方的原狀土,與注入的泥水?dāng)嚢?。采用管道運輸?shù)姆绞?,泥水通過吸泥泵排到地表泥水處理系統(tǒng)處理,泥漿可以反復(fù)循環(huán)使用,處理好的泥沙用泥漿車外運,避免污染環(huán)境。
3.7 頂進后處理
頂管機進入接收井時,應(yīng)及時破碎接收井接收孔填充物,調(diào)節(jié)止水裝置,啟動排水系統(tǒng),直至將頂管機完全頂至接收井內(nèi)。
頂進管外填充注漿(注漿料為:合理配比的水泥加粉煤灰漿),頂管完成后及時對管道外壁進行充填加固,把原注入的膨潤土(觸變泥漿)漿置換掉,保障被穿越的地面構(gòu)筑物安全。
頂進結(jié)束后應(yīng)對頂進管道內(nèi)的懸吊螺釘孔和頂進管道的內(nèi)接縫按照設(shè)計要求進行處理。
4 結(jié)語
機械頂管施工,解決了在含有大量地下水的土質(zhì)結(jié)構(gòu)特殊地段時,人工掏土易造成坍塌、效率低、受周邊環(huán)境制約等缺點,通過本工程實踐證明,泥水平衡頂管施工有對道路、交通、周圍土層的影響較小,可保持挖掘面的相對穩(wěn)定,施工后地面沉降極小,采用泥水平衡頂管施工工期較短,投入施工人員少,施工精度高,可節(jié)約各項成本,同時減少了降水、土體加固等措施,作業(yè)比較安全。該工程通過采用泥水平衡式機械頂管施工,切實解決了施工存在的問題,保證了施工安全、質(zhì)量和進度,提高了管道施工整體質(zhì)量。
參考文獻:
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