市政基础设施地下给排水管道顶管施工技术,
在穿越城市建筑、 公路、深埋等重难、复杂施工条件时,
有其独到的优势,就某地外环路排水工程污水管的顶管施工技术运用,作简要的介绍。
施工方案
1 工程概况
某地外环路是环岛主干道,
路段 I<3+240 ~K6+760为工程项目,
其中 K6+180~+715.5 段位于别墅群区,
地下污水管道位于右幅车行道与 自行车道间的绿化带下。
管道埋深 5.77~ 8.44m,
管材为 800 的预 应力钢筋混凝土管。
因别墅群尚未搬迁又属于深埋管道,此采用顶管技术施工。
2 施工方案
顶管全长 535.5m,
检查井按 30m或 40m两种间距设置,
管材采用抗 渗等级为 S6 的 C50 级加强离心式预应力钢筋混凝土管,
F 型柔性接 口。
顶管施工, 选择管道的相应检查井位置设置2 个工作井和 3 个接 收井进行顶进,
工作井作管道顶进用, 接收井为顶管出洞回收工具头 用。
顶管最大单元长度140m。
管道顶进完后,再施作污水检查井。
3 工作井设计、施工
工作井上设活动式工作台,台上设起重架,用 于起吊管井。
( 1)工作井井底长、宽尺寸可按式(1)、式( 2)确 定。( 1)式中为工作井底宽度;
D 为被顶进管外 径, m; 2345(2)式中为工作井底长
L 为管节顶进后,尾端压 在导轨上的最小长度,混凝土管一般留 0.3m;
L2 为每节管长度, m;
L3 为出土工作间隙,一般为 1.0~ 1,5m;
L4 为千斤顶长度, m;
L5为后背墙厚度, m; 本工程工作井长宽为 7m× 4m,工作井护壁为厚 0. 4m C30钢筋混凝土,底板为厚0. 5m钢筋混凝土 水泥搅拌桩施工。
为保证施工时不塌方和减少地下水的流入,在工作 坑外侧设置了水泥搅拌桩止水帷幕。
桩径0.50m,相互搭接 0.15m, 水泥掺入量 19%,水泥用量 70,水灰比为 0.45~ 0.50,用 P.032.5 普通硅酸盐水泥。
采用“四搅四喷”施工工艺。 工作井开挖。
采用人工垂直开挖,每开挖1m即护壁 1m,井底施打木 桩进行加固,及时对井底进行封闭
4 顶管参数及设备安装
4.1 顶管工程力学参数确定
顶管推力就是顶管过程中管道受到的阻力,包括工具管切土正压力、管壁摩阻力。
工具管切土正压力。 F11 ×K1=π r2 × K1=π× 0.482 × 50=36.2t
式中 F1 为顶管正阻力, t ;
S1 为顶管正面积,m2;
K1 为顶管正阻力系数,
2。 工具管切土正压力与土层密实度、土层含水量、工具管切土状况 有关,根据有关统计资料, 软土层一般为 20~ 302,硬土层一般为 30~ 602,本工程顶管经过地层为亚粘土和砂质亚粘土,
K1。取 502 管壁摩擦阻力。
F22 × K2=π× K2=π× 0.96 × 140× 0.9=380t
式中 F2 为顶管侧摩擦力, t ;
S2 为顶管侧面积, m2;
K2 为顶管侧阻力系 数,
2。 管壁摩擦阻力一般在0.5~ 1.22 之间,本工程采用触变泥 浆减阻,
管壁摩擦阻力取 0. 92,顶进长度按140m计。
顶管总阻力。
12 ≈420t 考虑地下工程的复杂性及不可预见因素,
顶管设备取 1.4 倍能力储备,设备顶进能力应为600t 。
4.2 后背墙
后背墙作为千斤顶的支撑结构。
本工程后背采用工作井 两边内墙加宽的方式制作,后背墙高2. 76m,厚 30,为使后背受力 均匀,后背墙上用钢板进行铺垫。
后背墙壁面与管道顶进方向要垂直, 垂直度允许偏差0. 1% H,水平扭转度 0. 1% L(H、L 为高、长)。
4.3 工作井导轨安装
导轨的作用是引导管节按设计的中心线和坡度 顶进,导轨安装时必须安装牢固,满足管节中心高程及坡度的要求。
本工程导轨为双排120 工字钢、[20 槽钢焊接而成, 导轨为预制加工。
导轨安装利用测量仪器监控, 允许偏差为:轴线位置 <3,顶面高程 0~+3,两轨内距± 2。
4.4 千斤顶安装
本工程采用 3 台 200t 的千斤顶。
千斤顶固定在支架上,并与管道中 心的垂线对称, 要求其合力的作用点与管壁反作用力作用点在同一轴 线上,防止产生顶进偏差。
根据施工经验,千斤顶的着力点作用在管 节垂直直径的 1/4 ~ 1/5 为宜。
千斤顶选用. 50 型的高压油泵,由电动机带动油泵工作,经分配器、 控制阀进入千斤顶, 各千斤顶的进油管并联在一起,保证各千斤顶活 塞的出力和行程一致,油管安装时做到顺直、转角少。
4.5 顶铁的安装
顶铁是顶进管道时, 千斤顶与管道端部之间临时设置的传力构件。
其 作用是将一组千斤顶的合力, 通过顶铁均匀地分布在管端, 并起调节 千斤顶与管端之间距离的作用。
顶铁可分为环形顶铁和u 形顶铁两种,安装顶铁时,顶铁与导轨之间、顶铁与顶铁之间的接触面,要擦拭干 净,防止接触不良,相互滑动。
安装后,要使千斤顶轴线、顶铁轴线 和管道的轴线相互平行。
顶铁轴线必须与管道中心的垂线对称, 避免 顶力产生偏心,导致“崩铁”。
顶铁拼装后要进行锁定。
顶铁与管口之间垫缓冲材料联接(胶合板),使顶力均匀地分布在管端。
5 顶进施工
5.1 正常顶进施工
顶进管道前,进行全部设备检查与试运转。
护壁 上的管孔凿好后将工具管立即顶人土层。
每顶进30,测量不少于一 次,管道进入土层正常顶进时,每顶进100,测量不少于一次。
工具 管开始顶进 5~10m的范围内,允许偏差为:轴线 3,高程 0~+3。
否 则要采取措施纠偏。
顶进时遵循“边压触变泥浆边顶进,不压浆不顶进”的原则,新开顶时需对整个管路进行补浆。
5.2 测量与纠偏
测量仪器采用全站仪和激光水准仪。
测量频率。
顶进第一节管节时为 20~50 厘米 / 次,
正常顶进时为 1 米/次,校正顶进时为每顶进半节管测量一次。
中心线测量。
在工作井边的两方向桩上挂铅锤至工作井底部,
在工作 井内用激光水准仪照准两铅锤,读管前端的中心尺刻度,
若与中心尺 的中心刻度相重合,说明其方向准确,否则其差值即为偏差值。
高程测量。
在工作井内引设水准点,
在停止顶进时,将激光水准仪支 放在顶铁上,测量前端管底高程。
纠偏。
工具头前方有纠偏节,纠偏节中安装有纠偏千斤顶,
顶进过程中,当工具头的方向偏差超过5,即应纠偏,调整纠偏千斤顶,实现顶进方向的控制。
5.3 其它有关施工措施
穿墙顶进
顶管出洞口对顶管来说是非常重要的环节,
为了顺利顶进, 在接收井四周仍然采取了深层水泥搅拌对穿墙管前方2m范围内的土 体进行加固,起到挡土、阻水的作用。
触变泥浆减阻。 采用触变泥浆进行减阻,
通过压入的泥浆在管壁形成 泥浆套。
泥浆配合比为膨润土:
碱:水:0.4:0.02:1(质量比),
压浆泵选用 L150 型,压力保持在 0.1~ 0.2,采用“先压浆后顶进, 停顶进勤补浆”、 “即压即顶,少量多次”的压浆工艺,每4 节管设 一道注浆孔,
顶进结束后利用注浆孔注水泥浆置换泥浆。
顶管节接头及防水措施
混凝土管采用 F 型橡胶密封圈柔性接口,
氯 丁橡胶楔形胶圈,由制管厂配套供应,接头内设止水钢环。
当管节正 常顶进安成后,管节之间都能达到良好的密封状态。
作业面通风。
选用大型风扇作鼓风式通风。
管道严密性试验
6 结论
顶管施工技术在该地区深埋污水管道施工中,
由于各项技术环节考虑 充分、全面,各项技术、 施工措施得当, 管理到位, 取得了成功经验。