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土壓平衡頂管施工工藝

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土壓平衡頂管施工工藝

  • 所屬分類:土壓平衡頂管

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  • 發布日期:2021-07-07
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詳細介紹

1.1 概略

土壓平均頂管施工,是一種機器式頂管施工工法。它與手掘式頂管和其余形式頂管施工工法相比,又具備順應土質局限廣和不需求接納任何其余輔助施工手法的好處。于是,這種土壓平均頂管施工工法越來越受到業內子士和技術職員的迎接。

該法頂進施工中,行使土艙內的壓力和螺旋輸送機的排土來平均地下水壓力和土壓力。該法掘進機排擠的土能夠是含水量較少的干土或含水量較多的泥漿,普通都不需求再進行泥水分開的二次處理。跟著土砂泵的應用,該工法將會加倍獲取普及推廣應用。

1.2 工藝道理

土壓平均頂管是憑據土壓平均的根基道理,行使頂管機的刀盤切削和支承機內土壓艙的正面土體,反抗開挖面的水、土壓力以到達土體穩定的指標。以頂管機的頂速即切削量為常量,螺旋輸送機轉速即排土量為變量進行控制,待到土壓艙內的水、土壓力與切削面的水、土壓力連結平均,由此則可削減對正面土體的擾動及減小大地的沉降與隆起。

2 工藝特色

2.1 它適合的土質局限廣。從軟粘土到砂礫土都能適合,是一種全土質的頂管施工技巧。

2.2  能連結挖掘面穩定,大地變形極小。

2.3  施工時的覆土可很淺,最淺為0.8倍管外徑。這是其余任何形式頂管施工所無法做到的。

2.4  棄土的運輸、處理都較利便、簡單。

2.5  功課情況好。既沒有氣壓式那樣的壓力情況下功課,也沒有泥水式那樣的泥水處理裝置等。如接納土砂泵輸土,功課情況還會更好。

2.6  操縱安全和利便。

2.7  該法在砂礫層和黏粒含量少的砂層中施工時,務必接納增長劑改善土體。

3 適合局限

3.1  本工法適合于N值0-50的淤泥到砂礫等種種土質條件下施工。

3.2  本工法不但可在穿越河流、公路、鐵路、衡宇等覆土較深的條件下施工,而且可在覆土深度不小于0.8倍管外徑的淺覆土條件下施工。

3.3  本工法不但適合于DN800~3000毫米口徑的鋼筋混凝土管施工,而且也適合于鋼管施工。

4 要緊技術規范

《給排水管道施工及驗收規范》(GB50268)、《頂管施工技術及驗收規范(試行)》(中國非開挖技術協會行業規范)、《頂督工程施工規程》(DG/TJ08-2049)(J11324)。

5 施工技巧

設管道前,先制作一個工作井。在井內頂進軸線的后方,安插一組行程較長的千斤頂,普通每組為只到只,將設的管道放在千斤頂前方的導向軌架上,管道的最前端是一臺土壓平均頂管機,對象管與管段之間需剛性連接。千斤頂頂推時,以對象管開路,推動管段穿過坑壁上的穿墻孔,把管道壓入土中。與此同時,通過土壓平均頂管機的螺旋輸出裝置將掘進面板前方的土體輸出,接納輸送帶或人工運至工作井中,吊出外運。當千斤頂到達最大行程后,一切縮回,放入頂鐵,千斤頂連續前進。云云接續進入頂鐵,管段接續向土中延伸, 當頂管機和第一節管段險些一切頂入土中后,吊去一切頂鐵,斷開頂管機的能源電源及壓漿管路,將第二節管段吊入,接好管討論,連接能源電源線和壓漿管路連續頂進,云云輪回施工,直至一切頂完。

管道外壁注活性膨潤土光滑漿,以削減周圍的摩阻力。

當管道頂進阻力超過主千斤頂的頂進才氣時,則接納中繼接力技術,將管段分紅數段,段間進入中繼間,以接力技巧分段克服摩阻力。

管道的頂進偏向與高程接納激光經緯儀進行丈量監控。

6 工藝流程及操縱要點  

6.1 施工工藝流程

土壓平均頂管施工的工藝流程如圖1所示。

   

圖1 土壓平均頂管施工工藝流程

6.2 操縱要點

6.2.1 施工籌辦

在工程施工籌辦階段,應體例細致的施工構造設計,并做好以下幾項工作:

1 施工廠地地質條件、施工內容、局限斷定

場地地質條件是選擇施工技巧的前提,工程施工前,應憑據業主供應的地勘匯報斷定施工工藝,須要時應進行增補勘測;工程施工前,應構造施工職員認真學習施工圖紙、關聯規范、規范,明白工程施工內容和技術要求,對圖紙中與現場不符內容聯系設計職員進行增補設計或變更設計。

2 開工前,應對頂管軸線雙側各5m局限內進行地質勘測,查對地質是否與設計相符,并查對左近是否有既有建筑物。如地質與設計不符或有不良地質(如流砂層),則要擴大勘測局限,并與設計單元聯系,采取響應的措施。

3 頂管裝備選擇

土壓平均頂管機有多品種型,應憑據不同的地質條件選擇適合的機型,以到達優越的頂進效果。

4 施工工藝參數的計較

工藝參數計較要緊為管段頂力的計較,管段頂力憑據《給水排水管道工程施工及驗收規范》6.3.4履歷公式,即:

FP  =πD0Lƒk + NF

注:FP—— 管道頂進阻力(KN);

D0—— 管道外徑(m);

L—— 管道設計頂進長度(m);

ƒk—— 管外壁與土體單元摩阻力(KN/m2);

NF—— 頂管機劈面阻力(KN)。

5 施工工藝斷定

憑據現場地質條件、頂管裝備及工藝參數斷定施工工藝。施工工藝要緊包含:頂管區間段長度的斷定,是否應用中繼間以及中繼間的數目和安插;初始頂進的決策及措施;丈量及糾偏的技巧;長距離頂進減阻的決策及措施等。

6 裝備安置調試的技術措施

施工裝備的安置、調試的技術措施要緊包含:施工裝備的安置地位、安置精度和牢靠要求、安置挨次、調試技巧和要求等。

7 施工過程控制的技術措施

施工過程控制的技術措施包含:工作井內管子的吊運安置、泥水處理、丈量等功課的空間安插以及平行或穿插功課的放置等;頂管入洞及出洞措施;施工過程當中操縱室與掘進機頭、中繼間的籠絡技巧等。

8 品質安全技術措施

品質及安全技術措施要緊包含:控制頂進軸線、高程誤差及其余品質成分的措施;頂進操縱及裝備護衛的技術與安全措施;控制大地隆起、沉降的措施;穿越緊張修建物的技術與安全措施。

9 應對突發事務的預案

進行施工過程當中技術、品質、安全的風險剖析,制定處理風險事務的應急措施。

10 頂管施工紀錄

紀錄包含頂進過程當中的頂進長度、頂力數值或油泵壓力表數值、管位偏差及其校正情況、機器運轉情況、中繼間施工情況、土質水位變更及發掘的疑問等。

6.2.2 裝備安置及試運轉

裝備安置前,憑據裝備的操縱要求及施工利便的準則斷定各裝備的安置地位、種種管線和電纜的鋪設地位及走向等。對裝備的吊運、安置挨次進行決策和放置。

1 裝備的安置

1)主頂裝備底盤的安置應支持牢靠、防止產生受力變形或位移。底盤的調解定位宜在將頂管機吊運至底盤導軌上落伍行。

2)主頂裝備液壓體系宜設置在主頂裝備左近以便于操縱,液壓軟管討論連接清潔無污染。

3)吊運實現后,調解底盤及頂管機機頭的地位、高程、中線、仰俯角、旋轉角等。

4)工作井總電源閘箱及用電裝備務必實行三相五線制,且安置走電護衛裝置,工作坑及管內施工接納36V以下的照明裝備;總電源的般配大于頂管施工過程當中需同時運轉的一切裝備功耗之和;長距離頂管時須思量電纜的電壓降。頂管機頭內應設有應急照明電源,頂管機機頭、工作坑及大地裝備之間設置通信籠絡裝備。

5)工作井內丈量儀器的基座不能夠固定在主頂裝置底盤、工作井后背或其余可能在頂進受力時產生變形或位移的基礎上,應安置在自力的固定基座上,以削減重疊挪動和調解次數;宜應用激光經緯儀或激光指向儀與安置在頂管機內的激光指標靶配合組成方位誤差丈量體系,對頂進的高程的軸線誤差進行全過程的監控。

6)頂進時應憑據所頂管道的管徑斷定安置通風裝備的地位及長度。通風裝備結合管內的工作情況條件選擇,保證管內有充足的氧氣。

2 裝備試運轉

裝備試運轉以前,應對裝備的安置、種種管線、電纜的鏈接進行檢查,確認安置和連接無誤后方可接通電源。

裝備的試運轉應遵照裝備介紹書進行。通過試運轉查找和消弭裝備可能存在的全部疑問,確認其處于完好狀況。要緊包含以下內容:

1)不加載的情況下,電源電路開關的接通、割斷工況實驗的檢查。

2)液壓體系控制閥件的行動靈敏、精確,特別留意有無控制電路反接征象、操縱臺表現行動與現實行動是否一致。

3)裝備光滑和密封體系供油正常,油路暢通,供油壓力可在設定的局限內調治。

4)刀盤正回轉行動精確,無異常響聲。

5)糾偏千斤頂的伸縮行動正常,編組行動與操縱臺表現一致。試查結束將千斤頂回縮到工作零位。

6)頂進千斤頂伸縮行動正常,試查結束將千斤頂回縮到工作零位。

7)注漿體系輸送泵的試運轉合乎裝備介紹書的劃定。

8)對注漿管路進行加壓實驗和檢查,保證管路暢通、無走漏。

其調試挨次為:將操縱臺輸出電纜劃分與對應的接口接好后,慢慢送電,調查各儀表電壓值是否正常;而后依次送電檢查各裝備運轉狀況,送水泵、排泥泵、抽水泵以及攪拌筒電機旋轉偏向,排泥泵的調速體系是否正常,若旋轉偏向相反則調換該電機兩相電源線,若發生異常聲響或氣息,登時停電檢查妨礙原因,盡快破除;注漿泵普通接納螺桿泵,不能夠在無漿液下運轉,在調試或運轉以前先用管鉗扭動轉軸,待靈活往后可加水運轉,看泵的旋轉偏向與出口壓力;將掘進機各電纜接好,開啟操縱按鈕、能源按鈕,并使后方能源站運轉(運轉前檢查油箱內油量是否足量,有無污染);調速旋鈕撥至10位,千斤頂切換成伸出,漸漸將調速器撥至0位使全速運轉,一切伸出往后再退回,反復操縱1-2次進行排氣;封閉后方能源站,打開機內能源站,刀盤運轉,TV開,看刀回旋轉偏向是否精確,轉矩儀是否正常,將轉矩儀設定于0位,看報警體系是否正常,歪斜儀指示情況,開、關旁通閥和止水閥,行動是否靈活,操縱糾偏控制按鈕,調查糾偏指針在光靶上挪動情況,可否到達最大地位;封閉機內能源站,待機10-15分鐘,調查掘進機破裂錐體內有無油滴淌下,若有少量排泄無淌下,可視為及格,休止刀盤運轉,TV及能源回路操縱回路;撤除掘進機電纜線,能夠吊裝掘進機于導軌之上,籌辦頂進。

3 頂進

裝備安置、調試和試運轉正常后首先正式頂進。

1)初始頂進

我們把從破洞連續到第三節砼管一切推動入土中的全過程稱之為初始頂進。在頂管施工中,初始頂進是一個至關緊張的階段,它的成敗將決意整個頂管過程的成敗。

初始頂進分為以下幾步:

第一步是破洞。在破洞以前,洞口務須要有防止土體或砂層塌方的措施。在土質勻稱的黃土中頂進時,普通洞口接納磚砌封門;但是在砂土中,相對有效的是采取深層攪拌樁和高壓旋噴樁兩種技巧。

第二步是讓頂管機入土。當封門破除后,可把頂管機刀盤開動,用主頂油缸緩緩把頂管機推入土中。這一過程當中應留意防止刀盤嵌入砂土中不轉而頂管機殼體旋轉,應采取控制頂進速率和在頂管機擺布雙側加設角撐的設施來防止其旋轉。

第三步是將機頭后方的兩根砼管與機頭管連接,形成一個整體,用來控制頂進段的高程和中線。至此,初始推動工作實現,此時應停下來進行一次全面的丈量,并把丈量數據繪成曲線,便于剖析。

同時,在初始頂進中還應留意,應在初始頂進的后期方可進行正常的偏向校正工作,這是因為若當第一節砼管還未與頂管機后殼體結合時進行糾偏,這時頂管機的前殼體已在土中,后殼體仍在導軌上,糾偏時前殼體不動,后殼體則有可能偏離導軌,不但起不到糾偏好處,反而會帶來更多繁難。在初始頂進階段若務必糾偏,這時只能用糾偏油缸推出(即用糾偏油缸伸出),而不能夠用糾偏油缸拉(即不能夠用糾偏油缸縮回)。

2)頂管機刀盤轉速和扭矩控制和調解

在頂進過程當中,憑據土質情況和頂進效果進行刀盤轉速和扭矩的控制和調解。

正常頂進情況下刀盤應調至高轉速、中低扭矩的狀況工作,以獲取較好的切削和土倉土壤攪拌效果。在施工中需休止刀盤回轉時,應先休止頂進,讓刀盤空轉一段時間,調查到刀盤工作電流(或工作油壓)首先回落后方可休止刀盤回轉。在頂進過程當中發掘刀盤工作電流(或油壓)異常上漲時,應低落頂進速率或休止頂進,待刀盤電流(或油壓)安穩后再按正常速率頂進。

當頂管機頭發生自轉時,應將刀盤回轉偏向調至與頂管機頭自轉相像偏向進行頂管機頭的旋轉偏移改正。

刀盤的從新啟動應采取一切可能的措施低落啟動阻力,在確認不會對裝備導致毀壞或進一步加大頂進難題后,方可加大扭矩啟動刀盤。

3)頂進裝備操縱

頂進裝備的操縱應按前方頂進反饋的控制消息要求實行。

初始頂進或中途停機從新頂進時,都應遵照從低速到高速的控制準則。

頂進速率應盡管控制安穩,尤其要以免頂速陡然加大的征象。對頂進過程當中發掘的任何工作油壓顛簸都應及時剖析原因并采取響應措施。碰到下列情況時應登時休止頂進,及時剖析原因并采取響應措施,處理完善后再連續頂進:

① 頂進頂力驟升或頂力達最大值時;

②后背發生位移或后背開裂時;

③千斤頂油管不通或油泵工作不正常時;

④監督器工作不正常時;

⑤激光經緯儀工作不正常時;

⑥砼管發掘裂痕或破壞時;

⑦洞口止水圈漏水時;

⑧電路發生妨礙時。

4)糾偏操縱

頂進過程當中的糾偏是頂管功課品質利害的環節,若操縱不當,可能導致頂力驟升、管接口破壞,緊張時可能導致管道無法頂進,引發緊張的安全、品質變亂和龐大經濟喪失,尤其是在砂層中頂進,管道極易因為泥水過度沖洗導致頂管機機頭下沉,所以,關于頂進過程的糾偏顯得尤其緊張。

在機頭和機頭連接對象管出洞前,即便發生中線和高程偏差,也盡可能不要糾偏,因為此時糾偏,機頭連接管尚位于導軌上,起不到糾偏效果;機頭連接管出洞后,若高程中線在±2cm以內時,可不糾偏,當高程或中線勝過規范值2cm以上時,憑據監督器內的光點地位變更趨向進行糾偏,務必有一個提前量,糾偏遵照“先糾高程,后糾中線,小角度連續糾偏”的準則,糾偏油缸的伸出量一次不得太大(以不超過2cm為宜);當光點地位有反向挪動趨向或挪動速率放緩時,可將糾偏油缸縮回,休止糾偏,糾偏時還應調查監督器內仰俯角和旋轉角變更,作為參考數值,仰俯角和旋轉角最大偏差不得超過原始值3°。

當監督器中光點發生顯赫變更時,應休止頂進,丈量職員須下坑對經緯儀進行從新校正復核,查找是否屬儀器被觸碰或觸動所致;若不是,須進行原因剖析,并談判處理設施。

頂進過程當中,操縱職員應隨時監測監督器各項數據的變更,并及時紀錄,在剖析紀錄數據的基礎上進行糾偏。

頂進過程當中,操縱職員務必對頂管各項數值進行紀錄,頂進紀錄應做到紀錄準確、清楚、完整、及時,頂進紀錄每頂進一根砼管紀錄數據不得少于一次,每班次不少于6次,尤其是交代班前,不管該管是否完全頂進都應進行紀錄,交代班務必推行交代班手續,丈量職員應互相溝通。

丈量職員應對激光經緯儀進行每功課班次不少于兩次的校核,并保存校核紀錄。

6.2.3 丈量與監控

1 體例丈量及監控決策

頂管施工首先前,應憑據設計文件劃定的工程內容與現場情況條件及頂管施工特色體例工程的丈量與監控決策,要緊包含:

1)平面與高程控制丈量決策。

2)工作坑內及管道內控制丈量決策。

3)頂管施工中的丈量項目、內容、要求。

4)頂管領悟前的測控決策。

5)大地及周邊建筑物隆沉監控決策。

2 高程及中線誤差監測

1)土壓平均頂管施工丈量應建立大地及地下丈量控制體系,控制點應設在不易擾動、視野清楚、利便校核、易于護衛處。

2)為了實現對前端頂管機偏離軸線的動靜監測、進步施工丈量效率并與機器化頂管技術相順應,土壓平均頂管應接納激光導向進行監控。

3)宜以激光丈量數據作為頂進過程當中判斷前端頂管機高程及中線誤差的要緊依據。在施工履歷不及的情況下,應應用水準儀和經緯儀進行高程和中線誤差的判斷丈量;這種丈量技巧還用于對頂進管段高程及中線誤差的丈量。

4)應用水準儀和經緯儀對頂管機進行丈量應放置在工作間隙進行,在糾偏過程當中應增長丈量次數,反之在頂進正常情況下可削減丈量次數。

5)每實現一節管道的頂進,應丈量一次管中心線和高程;每個接口應測一點,有錯口時測兩點,并形成文件。

6)工作坑與汲取坑領悟后,應進行管道最終驗收丈量。斷定管道的中心線與管底高程、井位地位。

3 大地隆沉情況監控

對頂管施工中大地隆起情況進行監控,監控應合乎下列要求:

1)監控基準點應設在施工影響區域外,并具備優越通視與防攪擾條件。

2)隆沉觀測點應沿頂管機前進軸線偏向對稱放置安插,詳細布設尺寸應結合初始頂進實驗,由施工設計斷定。

3)對需求護衛的建筑物、修建物等應設監控點。

5)對已實現的管段應連續進行隆沉觀測,觀測間隔時間按控制丈量決策斷定。

4 數據紀錄與反饋

準確填寫頂管施工過程當中每次及最終丈量數據,形成完整的丈量紀錄。每次丈量、監控的軸線誤差與大地隆沉數據,并及時進行糾偏。

6.2.4 觸變泥漿與添補注漿

1 制定決策

觸變泥漿的加注應按施工決策進行,頂管結束應通過注漿進行管外空隙添補和泥漿置換。施工決策應包含以下內容:

1)泥漿合營比、注漿時間及注漿壓力斷定。

2)制備和輸送泥漿的裝備及其安置劃定。

3)注漿體系及注漿孔安插。

4)頂進洞口封閉泥漿的措施。

5)添補注漿和泥漿的置換。

2 加注觸變泥漿

1)頂管機外徑宜比頂進管道外徑大2-6cm,注漿后使土體與管子間形成10-30毫米厚的泥漿環。

2)應憑據管道直徑、土質條件、計較注漿量等斷定每個注漿面上注漿孔的數目。

3)注漿應從頂管機后的第1、2節管首先進行,并通過對注漿分閘門的控制,使管道的前端在頂進過程當中永遠獲取注漿增補。

4)頂進過程當中還應通過后續管道的補漿孔進行補漿,補漿孔的間距和數目取決于土質、頂速等,宜相隔2-5節管子安插補漿孔。

5)注漿壓力因管道上方土體的塌落水平、土體的分泌系數以及注漿管路沿程壓力喪失等而存在差異,注漿壓力控制宜遵照以下準則:

①漿液能以較安穩的工作壓力連續注入。

②防止漿液竄入管道內。

③注漿壓力的上限不容許超過管道上方覆土的承壓才氣。

3 添補注漿

頂管休止頂進后,應向管外壁與土層間形成的空隙,或減阻觸變泥漿層進行充填、置換,保證被穿越的大地修建物安全。注漿應合乎下列要求:

1)應由管內勻稱漫衍的注漿孔向外測空隙壓注漿液;注漿應與大地監控相合營,應接納多點注漿將管道與土層的間隙充裕填滿,注漿量宜按計較空隙體積的150%控制。

2)注漿壓力應憑據管頂籠蓋土層的厚度計較或實驗斷定,宜為0.1-0.3MPa,砂卵石層宜控制在0.1-0.2MPa。

3)注漿結束后,應在劃定時間內將注漿孔封閉。

6.2.5 中繼間頂進

施工中繼間接力頂進是長距離頂管的緊張技術措施,跟著頂進距離的增長,管壁與土體的摩阻力隨之加大,固然行使觸變泥漿能夠減阻,但其好處真相有限。長距離頂管應設置中繼間,接納中繼間接力頂進技術,可進步一次頂進的距離,并削減工作井,低落施工成本。

1 應憑據頂進功課總頂力的計較和頂進管材的管壁蒙受才氣等在施工決策中斷定中繼間的設置及其應用數目。

2 中繼間應合乎下列要求:

1)具備充足剛度、卸裝利便,在應用中具備優越的連接性和密封性;

2)中繼間的設計最大頂力不宜超過管子承壓面抗壓才氣的70%。

3 中繼間應在主頂裝備頂力到達中繼間設計頂力的3/4前應用。

4 中繼間的液壓裝備與工作井頂進裝備宜密集控制。頂進時,距離頂管機近來的中繼間先頂,其余的中繼間連結不動,在全部中繼間依次實現頂伸后,工作井內主頂千斤頂實現末了的頂進功課。

6.2.6 頂管機的汲取

1 汲取井普通設在管線的檢查井地位。汲取井的開挖、支持技巧與工作井相似。在有地下水地段應進行降水處理。

2 汲取井的尺寸應滿足頂管機與首節管子離開落伍行裝備檢查、護衛及吊運所需空間要求。

3 汲取井應預留頂管機出洞口,洞口直徑宜大于頂管機直徑10-20cm。

4 頂管機鄰近汲取坑井壁1-2m時,應調解、控制頂管機頂進速率,加密對頂管機軸線的測控。

6.2.7 對建筑物的護衛措施

如在頂管軸線10m局限內存在地下管線、建筑物等,則要按照現實情況采取響應的護衛措施。

1 關于地質相對較好的粘質土、強風化砂巖等地層,普通不對建筑物進行加固處理,在頂進通過建筑物時,頂進速率放慢,盡管削減對既有建筑物的擾動。

2 關于地質相對較軟、自穩才氣差的地層,普通要對該局限內的建筑進行加固處理。加固處理的技巧可采取大地注漿及打樁等形式。

3 頂管穿越既有建筑物時,憑據現實情況,除對建筑物進行加固處理外,還要進行監控丈量,如發掘建筑物及地表有沉降征象,應登時會同監理單元、設計單元采取須要的護衛措施。

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關鍵詞:土壓平衡頂管施工

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