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摘要:简述了泥水平衡顶管施工技术的施工方法和流程,从顶进程序、控制测量、纠偏控制等方面介绍了施工过程,以保证顶管施工质量和安全。
关键词:泥水平衡;顶管施工;纠偏控制
随着管道建设的发展,管道在穿越高速公路、铁路、建筑物等特殊地段时,传统的人工掏土顶管施工,因易坍塌、效率低、受周边环境制约等缺点越来越不适合于现场施工,泥水平衡顶管施工属于机械化、长距离顶进施工技术,在我国近年来逐步得到推广和应用,泥水平衡顶管施工则切实解决了施工中受地形限制、顶管长度限制、施工安全、环境污染等传统顶管存在的各项问题。本工法对施工技术操作要求较高,主要体现在对顶管设备操作、排泥系统的操作、注浆系统的操作都比较严格。
1工程概况
四会市东城片区道路改造建设工程(康宁路、吉照路、广清路、育贤路、支路一、支路二)是对东城片区的6条市政道路及配套设施进行改造建设,因为要穿越省道(四会大道),本项目有多处顶管,采用泥水平衡式顶管施工,做好顶管施工,确保顶管质量和施工安全是本项目质量安全管理重点。
2泥水平衡法顶管施工技术
2.1本项目工作井和接收井采用沉井法施工,施工流程如下:
沉井基坑开挖→沉井基坑铺筑→沉井制作→沉井下沉→沉井封底及底板浇筑
2.2设置搅拌桩:工作井、接收井在顶管顶进方向两侧设置搅拌桩,主要通过搅拌桩对周围土体进行加固,防止顶管施工时泥水泄漏,通过水泥的作用,形成一个复合地基,也能提高地基的承载能力,使得机头刚出洞不会“磕头”。
2.3混凝土管顶管施工技术
本项目安排一台泥水平衡式顶管设备进行流水作业施工各路段顶管。
2.3.1施工准备工作
⑴技术准备工作:做好技术交底,图纸会审,准备相关资料查阅,制作施工工艺卡等。
⑵顶管设备准备
①对顶管所有设备均满足设计精度要求;②对顶管设备就位试调。
⑶施工现场准备
①做好施工现场的“三通一平”工作。②组织机械设备进场。③组织材料及构配件进场,并存放在规定的地点,做好标记。④顶管井周围布设泥浆池、鼓风机、压浆泵等辅助设备。⑤顶管顶进前应摸清施工场地范围内的管线情况,预先做好保护措施。
⑷测量放样及复核
根据监理提供的测量基准点,按设计图纸要求进行顶管井的放样工作,并放出顶管起点及终点的位置及顶进的高程,在顶管井正前方墙体顶部及底部、后靠背中部顶部用钢筋及油漆作好测量控制点的标志。
2.3.2工具头吊装下井、全套设备调试、顶管井上下设备安装。
2.3.3顶管顶进施工
⑴穿墙初始顶进
在顶管顶进前,进行顶管井开孔施工,顶管井洞口采用机械切割开孔的方式进行施工。然后割除穿墙预埋钢盒(需要预备充分的水泵抽水),吊住工具头,顶出推进千斤顶,将环形顶铁对准工具头尾部,将工具头缓缓推进到穿墙管内,当工具头的最前部到达沉井的外侧时,停止顶进,安装好所有管线,转动刀盘,向工作仓注入泥浆,开始顶进,进入正常顶进工序。
穿墙时的防水:为防止工具头穿墙时地下水会沿着工具头周围渗漏,①在洞口放置环行橡胶;②预先在顶进方向进行注浆(水泥浆)。注浆范围为沿顶进方向2m范围内,同时注浆有利于防止工具头进入土体后产生“磕头”现象。如果发现地下水量特别大,那么在出洞前采取注浆措施即可。
⑵正常顶进
a)顶进前准备所有机械设备交班检查;b)工具头刀盘转动、开进出渣浆泵;c)顶进、调整进出渣浆泵流量达到平衡;d)泥水处理系统处理好砂土、装车、外运;e)测量工具头的偏位、作好记录、纠偏;f)1个行程顶完后,整体式顶进构架调节顶块;g)触变泥浆系统;h)顶完一节管后,拆开各管路、钢管吊装、各管路安装;I)中继环:当顶管的距离较长,一次性顶进难于达到设计长度,在施工过程中需设置中继环,中继环间距原则上为60~90m。
(3)其他附属施工方法
①顶管工作面排水;②管道渗漏的治理;③顶管内通风;④照明及用电。
3顶管施工质量安全控制措施
3.1顶进前准备所有机械设备交班检查
顶进前,机械工需要进行交接班手续,将记录的设备运转情况表交给下一个班组的机械工,并进行口头的设备运转状况交班,刚上班的机械工需要对控制台、各个泥浆泵、管道、测量系统、工具头等进行例行检查。
3.2工具头刀盘转动、开进出渣浆泵
交班和例行检查完毕后,接通电源,将工具头的刀盘转动,当设备的参数稳定后,开进出渣浆泵,开始泥浆循环。
3.3顶进、调整进出渣浆泵流量达到平衡
工具头的操作全部采用在管道外(顶管井上)控制台控制,只需1个机手操作,可实现对工具头刀具的转动、纠偏控制、压力显示、实时监控(工具头安装了摄像头、控制台上安装了电视机)。顶进千斤顶,观察工作仓的土压力表,调节渣浆泵的流量达到工作仓的泥水平衡,其平衡的原理是:当进泥和吸泥泵稳定工作时,调节进泥和吸泥的泵量,使工作仓内应保持一定压力,仓内泥水压力应与地下水压力相平衡,泥水压力过大,地面隆起;泥水压力过小,地面沉陷,所以控制顶进与出泥的速度相当关键。
3.4泥水处理系统处理好砂土、装车、外运
采用泥水平衡式工具头出土,需要在工具头中注入含有一定泥量的泥浆,通过大刀盘切削工具头前方的原状土,与注入的泥水搅拌,泥水通过吸泥泵排到地表泥水处理系统处理,泥浆可以反复循环使用,处理好的泥沙用泥浆车外运。
3.5测量工具头的偏位、作好记录、纠偏
测量方法,在顶管井后座位置设置测量机座,测量基座由地面引入地下,避免顶管井的变形引起的误差,将激光经纬仪放置在其上调平后,使激光经纬仪发射的激光沿着顶进方向水平射出,打在工具头的测量靶位上,通过望远镜读出工具头的偏差。每隔0.5m记录一次。(辅以人工测量校对)
纠偏办法,顶进中发现管位偏差5mm左右,即应进行校正。纠偏校正应缓缓进行,使管节逐渐复位,不得猛纠硬调。校正方法采用工具头自身纠偏法:控制工具头的状态(向下、向上、向左、向右),这种方法纠偏方法良好,每次纠偏的幅度以5mm为一个单元,再顶进1m时,如果根据工具头的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势没有减少时,增大纠偏力度(以5mm为一个单元),如果根据工具头的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势稳定或减少时,保持该纠偏力度,继续顶进,当偏位趋势相反时,则需要将纠偏力度逐渐减少。如出现偏差较大,可采用纠偏千斤顶进行纠偏。纠偏应贯穿在顶进施工的全过程,做到严密监测顶管的偏位情况,并及时纠偏,尽量做到纠偏在偏位发生的萌芽阶段。
3.6顶管施工的安全防范措施:顶管施工主要防范机械设备使用安全和顶管井工作井防高空坠落。
(1)各种机械要有专人负责维修、保养,并经常对机械运行的关键部位进行检查,保证安全防护装置完好无损,灵敏可靠,预防机械伤害事故的发生。
(2)各种机械设备视其工作性质、性能的不同搭设防尘、防雨、防砸、防噪音工棚等装置,机械设置附近设标志牌及安全使用规则牌。
(3)机械安装基础必须稳固。管道吊装时,吊装机械臂下不得站人,操作时,机械臂距架空线要符合安全规定。
(4)在顶管工作井和接收井四周井沿用钢管搭设安全网,并设置200mm的挡板及安全网。并在顶管工作井和接收井内布置人员上下钢梯。
4结束语
泥水平衡顶管技术在管道穿越道路建设中最为常用的形式之一,努力提升其施工质量是非常有必要的,同时也是一项非常复杂的系统性工程。在今后的工作中,要不断地提升工程管理的水平,持续加强施工队伍的素质建设,不断地总结施工经验,提高施工质量。
参考文献
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[2]刘功政泥水平衡式顶管施工关键技术[J].西部交通科技,2010,(08)
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