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探讨顶管施工技术在城市道路建设中的应用
RSS 打印 复制链接 发布时间:2017-12-15 20:58:16

  【摘 要】顶管施工是一项较为复杂的非开挖技术。城市道路建设采用顶管施工方法,对施工沿线房屋和公用管线起到了很好的保护作用,加快施工速度,取得了良好的社会效益和经济效益,随着工程技术的发展,将会进一步广泛应用于各基础建设领域。 

  【关键词】城市道路;建设;顶管施工 

  1、施工准备 

  根据施工现场条件、工程和水文地质、交通状况、地上建筑物、地下管线和有无地下障碍物等实际情况和对地表变形控制的要求综合考虑后选定顶管施工方法,必须确保安全,保证质量,经济适用,节约用地。顶管的施工应从整个排水系统考虑,一般宜从下游开始,在进行起始掘进段顶管时,应选择施工条件较好、技术风险较少,顶程较短的地段进行,同时作必要的现场技术数据的测试和分析工作,以便了解地下实际土质,适应施工环境,掌握顶管设备运转规律,合理组织操作人员,通过起始掘进段的顶进小结,进一步调整各项施工技术参数,优化下一步顶管施工工艺。所有顶管设备必须经过维修保养,经检验合格后方可运入施工现场。在进入工作坑安装时必须进行单机和整机联动调试,在顶进中必须贯彻例行保养制度。应按保证工程质量、安全、文明施工、保护地面建筑物与地下管线、维持道路交通等要求,根据不同的工程地质、水文地质与施工环境和条件合理选择顶管机头。综合考虑了上述各种因素后,合理选择顶管和施工方法。 

  2、顶管施工顺序及工艺流程 

  2.1 施工顺序 

  基坑底基础及后靠背安置→安装导轨→设置承压壁→安装主顶设备→安装顶管机头→安置起重机械→安置土方运输设备→安放管节→顶进。 

  2.2 顶进工艺流程 

  沉井中心线测量放样→安装顶机架与主顶装置→顶进管机顶进,吊下一节管节→管节顶进→顶完第一节管,吊下一节管→管节拼装→顶力接近许用力→吊放中继环→同上继续再顶→出洞,顶管机与管节分离。 

  3、顶力估算 

  按采取管壁外侧同步注入触变泥浆处理,手掘式顶管所引起的阻力R2=F2。根据软土地层顶 进的施工经验, 一般可取F2=8~12kN/m2,按顶进长度为50m,管道外 径 0 . 5 2计算,最大顶进阻力P=F2лDL=12×3.1416×1.20×50=1130kN≈113t。配备150t液压千斤顶能完全满足顶力需要。活塞行程700mm,主油泵最大供电压49MPa,供电量10L/min。 

  4、顶进 

  4.1 顶进方法要点 

  开始顶进前全部设备经过检查并经过试运转;顶管在导轨的中心线、坡度和高程应符合规定;防止流动性土或地下水由洞口进入工作井的措施;确认条件具备时,方可开始顶进。 

  4.2 顶进 

  工具管切入土体后应严格控制其水平偏差不大于5mm,其高程为设定标高加以抛高数。工具管与第一节钢管连接时,其尾部至少须搁在导轨上20cm~30cm,并立即进行砼管的连接。开始人工挖土前,应先将刃口部分切入周边土体中,挖土程序自上而下分层开挖,严防正面坍方。挖土当遇到地下障碍物,应在采取安全措施条件下,先清除后予以继续顶进,如遇特殊或紧急情况,应及时采取应变技术措施。顶管道内土采用机顶设备再次顶进,将管内泥土顶出管道外面。顶管交接班时将开挖情况和排除故障所采取的措施作逐一详细交换。 

  4.3 测量 

  顶管施工中的测量时,注意控制点应设在不易扰动、视线清楚、方便校核、易于保护处。尤其注意在从地面控制点向工作坑内测量控制点时,一定要按照测量规范要求去做,否则,将使轨道、管道底标高与设计标高相差太大。严重影响管道底坡度,甚至不能顺利对顶。在顶管顶进过程中,需不断对高程、方向和转角进行测量,在正常顶进时,最好每隔80cm~100cm测量一次。 

  4.4 检查井施工 

  检查井施工时,一定要控制好施工进度,严把质量关,很多透水事故发生在检查井。要坚决杜绝这一环节的偷工减料现象,检查井施工是一个很关键的施工程序,务必做好。 

  4.5 纠偏测量及控制 

  工程常采用经纬仪进行简单有效的地面控制测量,使地面控制测量中的误差趋进1cm,水准点控制网则利用现有道路已设水准点布设水准网,直接引入工作井内。在布置工作井后方的测量仪基座时,必须避免由于顶进内沉井受力使得仪器座产生移动或变形,如果仪座发生微小位移,应及时对轴线和标高进行调整。要机头内,安装有倾斜仪传感器,操作者可指导并及时纠偏。顶进纠偏必须勤测量,多微调。纠偏角度应保持在10以内,最大不得大于1.50。由于在起始推进阶段,机头和方向主要通过主顶油缸进行控制,所以一方面要减慢主顶的推进速度,另一方面在不断的调整油缸组以及最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。 

  4.6 闭水试验 

  顶管施工成功对接,施工完毕后,按市政验收标准进行闭水试验。如果出现漏水、渗水现象,一定找出问题所在,加以处理。 

  5、顶管时的意外应急措施 

  在顶管施工过程中,如果出现异常的偏差趋势,必须在第一时间内就停下来,分析原因,找出对策再继续顶进,切不可盲目行动。操作人员必须严格遵守这样一条规定:无论何种情况,发现顶进异常一律停下来,并且及时向技术负责人如实汇报情况,以便分析原因,找准对策。还有一条就是建立意外情况立即报告制度。即当意外情况发生时,当班人员必须采用任何可采用有效通讯方式,尽快地与地面指挥中心取得联系,以便及时采取行之有效的措施。 

  6、穿越现有道路施工技术措施 

  6.1 沉降观测 

  在管道上方的路面顶部布置沉降观测点,顶管机头穿越路面期间每天定期观测,每顶进一节,顶前顶后各测一次,以记录土体沉降、隆起曲线和最大沉降、隆起量。测出的每个沉降点位的原始资料,编制成册,上报甲方,并根据沉降量及时进行调整,以便指导顶管施工,从而保证管对路面的影响降到最小。 

  6.2 土压力及泥水压力的控制 

  在通常情况下,当土压力及泥水压力应按实际情况控制在P±20kPa范围,地面沉降及隆起量控制在1cm之内。当穿越道路时,必须连续顶进,不得中断,顶进过程中必须掌握好顶进速度与排泥速度。严禁出现顶进速度过快,排泥速度过慢,始终应保证土体的稳定。另外在顶管机头穿越道路时应加强注浆,使机头及管道周围形成润滑套,减小摩阻力,从而减小管道对周围土体的侧压力。 

  6.3 加固措施 

  在顶管完成后,除进行一般的澎润土泥浆置换外,特别要加强路面下方的补浆,路面下方的土体可通过设置在管道上的注浆孔注入水泥砂浆,填补路面下方土体的空隙,从而使得路面下方土体的强度尽量恢复到顶进前的状态,以保证路面的安全可靠。 

  7、结语 

  综上所述,顶管技术具有不需开挖面层,占地面积少,能穿越地面构筑物和地下管线等,施工控制严格,可保证交通畅通,减少沿线的拆迁工作量,降低工程造价,是一种能安全有效地进行环境保护的施工方法。 

  参考文献: 

  [1]冯硕. 市政排污混凝土管长距离顶管施工技术[J]. 科技资讯. 2007(35) 

  [2]王飞. 浅谈顶管法的应用与技术措施[J]. 科技信息(科学教研). 2008(22) 

  [3]段孟春. 市政给排水施工中的长距离顶管施工技术分析[J]. 科技资讯. 2010(27) 

  [4]蔡志英. 掘进顶管技术在城市集污管网中的应用[J]. 广东科技. 2009(08) 

  [5]李任. 玻璃钢夹砂管机械顶管施工技术的应用[J]. 科技情报开发与经济. 2009(21) 

  [6]解东亮. 土压平衡顶管在管网工程中的应用[J]. 科技情报开发与经济. 2007(16)

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