顶管法施工

顶管法施工（精选十篇）

顶管法施工 篇1

天然气、石油、电力和通讯等设施需要管道安装, 为了减少对城乡交通设施的破坏, 非开挖技术将更好的解决这些难题, 提供安全及经济的施工方法。非开挖技术在不稳定及饱和土层中以最小的破坏和最大的保护环境等方面解决了城市施工中的难题, 并在应付最恶劣的地下土壤条件中有丰富的经验, 任何地方都能提供最经济、准确、支全、快速而可靠的解决问题的方法。

2 顶管的技术特点

顶管技术在经济、生态和环境保护上有许多优点。

2.1 顶管施工是顶管铺管技术的一种, 用于不开挖地面, 所以能穿越公路、铁路、河流, 其至能在建筑物底下穿过, 是一种能安全有效地进行环境保护的施工方法。

2.2 顶管施工不开挖地面, 故而被铺设管道的上部土层未经扰动, 管道的管节端不易产生段差变形, 管道寿命亦大于开挖法埋管的管道寿命。

2.3 顶管施工特别适用中小型管径管道的非开挖铺设。

3 顶管施工步骤及施工方法

3.1 临时设施设备

3.1.1 顶管工作井施工的设置:

顶管工作井一般设在公路 (铁路) 地面较平缓方便施工的一侧, 由测量准确放样出工作井的中心位置。

a.顶管工作井结构形式:

下部结构形式:钢筋混凝土沉井。

上部结构形式:工字钢、木板支撑。

b.施工方法:

人工分层挖土, 支撑体系随挖击下沉。从而保证工作井的安全和附近道路的安全。

c.接收井施工形式、方法与工作井相同, 其施工工艺见图1。

3.1.2 临时施工用水就近接取, 按DN25考虑;临时用电为自备发电机, 按70KW考虑;设临时移动式工棚2×20米2。

3.2 顶管施工方法:

3.2.1 顶管的前提条件和顶管施工前需注意的问题:

a.顶管施工时必须具备的条件:临时施工便道利用现有道路通至作业现场;顶管工作井施工完毕;顶管设备安装完毕。根据工作井的开挖情况, 土质情况和地下水的涌出情况, 决定顶管的施工方法和施工工艺。根据工程现场情况, 该工程的顶管基本工艺宜为:机械顶进, 人工挖掘。b.施工中应注意的问题: (1) 施工排水:顶管工作井的支撑系统要高出地面0.5米, 以防止雨水和泥水冲入。 (2) 小车轨道安装:小车轨道是顶管开始时保证管子中心位置和标高准确性的关键装置, 必须严格按照规范要求找正顶进的方向和标高, 轨道与井底的预埋件要焊牢, 以防止顶进过程中出现松动变形。 (3) 顶进设备和运输设备:必须按照设计要求选择合理的顶进设备。

3.2.2 顶进

如遇流沙层、软土层等不良地质情况时, 采用触变泥浆作为减阻剂, 并选用优质膨润土, 其配法可根据产品性能结合现场试验而制定。泥浆系统由泥浆搅拌机、泥浆泵、输浆主管 (DN50) 、输浆分管 (DN25) 、注浆孔和注浆管组成。当泥浆经注浆管注入砼管外壁与土壤之间后, 即在管外壁四周形成个完整、连续的泥浆外套, 从而起到减阻的作用。为防止变泥浆被吸收或硬化, 而造成顶管阻力增加, 每次顶管时间间距不能超过12小时。

a.顶进准备工作: (1) 稳导轨:导轨38千克/米钢轨, 导轨间距:B=700mm。工作井底板混凝土上预埋钢板, 采用δ=12mm钢板, 间距为500mm, 与钢轨焊接。 (2) 打掉工作井管口临时封口。 (3) 安装顶进设备。 (4) 检查所有管子型号是否正确, 焊缝质量、外防腐是否合格, 检查合格后方可使用。

b.前封闭及第一节管顶进:前封闭及第一节顶管由电动葫芦吊至导轨上组装, 组装后不加泥浆顶进。当前封闭管全部出顶管坑后安装后封闭密封圈;当顶进到第一节管脱离轨道500mm时, 向第一节管管底注入1:1早强水泥砂浆;填充前封闭与混凝土管管径之差值以防管子出顶坑后跳坑, 然后注入触变泥浆。

c.顶进: (1) 焊接作业必须由合格的焊工操作, 本工程拟采用V型坡口, α=700±50, 间隙b=1~3mm, 电焊条采用φ3.0、T422型焊条。每条焊缝外则焊3遍, 内侧焊1遍。 (2) 顶进时昼夜三班不间断施工, 以防止因中途停置而增大压力, 造成顶进困难。 (3) 管前人工挖土不得超过管口腔100mm, 同时在管径方向留不少于500mm的土, 顶进时用前封闭刃角切下, 以防止超挖或泥浆漏浆。

3.2.3 顶进纠偏

顶进过程中出现中心偏30mm (或高程20mm) 及有偏差趋势时应考虑纠偏。纠偏用纠偏千斤顶调正前封闭与管中心线偏角达到纠偏目的。纠偏时应每顶200~300mm测量一次, 并注意管子前进的趋势, 严防纠偏过急。

4 顶管注意事项

4.1 当掘进机停止工作时, 一定要防止泥浆从土层或洞口及其他地方流失, 以保证挖掘面的稳定, 尤其是在进洞这一段时间内更应防止洞口止水圈漏水。

4.2 在挖掘过程中, 应注意观察地下水压力的变化, 并及时采取相应的措施和对策, 保证挖掘面的稳定。

4.3 在顶进过程中, 要不时检查泥浆的密度和性能是否正常, 还要注意进排泥泵的流量及压力是否正常, 应防止排泥泵的排量过小而造成排泥管的淤泥堵塞现象。

4.4 注意防止地面的沉降或隆起。在顶管施工沿线俺一定距离布设沉降观测点, 检测管顶进施工期间的地面沉降量。

5 结论

鉴于以上顶管技术分析, 在长输管线施工过程中, 特殊地段的穿越应该选择合适顶管机械及制定合理的施工方案进行顶管工艺施工。顶管发展新方向是更新旧管道技术, 例如由于人口量的增加, 原有的河水管道需要在原来位置的基础上进行扩径, 而且不能影响正常的居民排污, 这时需要采用更新旧管道技术。另外, 在顶管机前方安设探查前方管线或障碍物的探查仪, 使得顶进施工时可提前采取防范措施随着人们环保意识不断加强, 顶管法施工将成为长输管线工程施工中的一种常用工艺。

参考文献

[1]项兆池, 楼如岳, 傅德明.最新泥水盾构技术.

[2]孙钧, 袁金荣.盾构施工扰动与地层移动及职能神经网络预测[J].岩土工程学报.

矿山法施工在顶管工程中的应用 篇2

矿山法施工在顶管工程中的应用

通过矿山法在顶管施工的应用,大大降低了顶管施工过程中的`难度,投资小、工期快、对地面影响小,使工程取得了顺利进展.文章对矿山法在顶管施工中的应用做了探讨.

作 者：霍广炼 作者单位：广州市污水治理有限责任公司,广东,广州,510407刊 名：中国高新技术企业英文刊名：CHINA HIGH TECHNOLOGY ENTERPRISES年，卷(期)：“”(2)分类号：U459关键词：矿山法 顶管施工 施工工艺 工程流程

市政工程施工中顶管施工技术探究 篇3

摘要：在现代市政工程施工中，顶管施工技术是一项应用十分广泛的的技术，对于地下管道建设发挥着重要作用，可以有效减轻市政工程施工对现有道路、管网以及建筑物的干扰，保障工程建设的顺利进行。本文就对市政工程施工中顶管施工技术展开探究，希望为其实际应用提供一定帮助。

关键词：市政工程施工；顶管施工技术；探究

近些年来，社会经济发展迅猛，城市化进程日益加快，城市建设不断扩大，市政工程数量也越来越多。但是，在传统市政工程施工模式中，不仅需要占用大量道路，且工程量也相对较大，对城市交通、周边建筑物安全等都有着一定负面影响。顶管施工技术可以有效克服这些弊端，在市政管道工程、城市繁忙干道改造工程中起着重要作用，得到广泛应用。

一、顶管施工技术概述

（一）特点

顶管施工技术的特点主要是在不开挖原有路面的情况下，即可使管道从地下管线、建筑物以及河道、公路下部安全穿过，是一种非开挖技术，其优势主要体现在可以减少土方开挖环节、降低施工成本、缩短施工周期、占用地面积小、道路交通不会受到较大干扰以及降噪、降低粉尘等，是一种施工效率高、污染较少的先进施工技术。

（二）工作原理

顶管施工技术上省去了开挖路面的环节，但是，需要在路面上开挖工作井，工作井要保持垂直，然后使用千斤顶，在千斤顶推力作用下，将钢管逐渐压入地下土层中；管道间的连接在工作井中完成，最后进行顶管埋设，完成整個管道施工过程[1]。

（三）施工要求

在顶管施工中，为确保施工的顺利与质量，需要遵循一定的理论，包括泥水平衡、土压平衡和气压平衡等，以确保技术应用的准确。在实际应用中，还应当先对施工区域进行实地地质勘察，掌握施工设计的各项内容与指标要求，选择合适的施工机械、工艺以及其它辅助设施，为施工创造良好条件；同时，还需要对工具管材质、质量进行控制，保证工具管有足够耐腐蚀性、承载能力，以免顶进中出现工具管损坏等问题，影响施工质量。

二、市政工程施工中顶管施工技术的应用要点

（一）做好施工前准备工作

1.做好现场平面布置

现场平面布置的良好与否决定着施工条件是否合适，进而影响到顶管施工质量，现场平面布置的准备工作主要有：（1）实地勘察施工场地，测量、定位工作井位置，并做好相关装置、场地的安排，包括起重装置、料具间、浆液拌制设备与场地、弃土坑以及水源等；（2）做好工作井的准备，工作井尺寸、形状等均要符合设计要求，且要采取有效的支护措施，避免工作井出现坍塌、滑坡等问题；同时，工作井的配套设施要安装好，除了顶管施工需要设备外，扶梯等也是必不可少的，保证施工人员出入方便、安全。

2.做好设备安装检查

顶管施工技术需要的机械设备有很多，包括千斤顶、油泵、导轨以及顶铁等，做好设备的安装，保证彼此间可以良好配合工作，是顶管施工质量的根本保障，具体安装检查内容有：（1）导轨：导轨采用的多是钢轨，要根据设计要求的坡度、位置安装到适宜位置，并进行固定，保证导轨足够稳固，预防顶管施工滑动；（2）千斤顶与油泵安装：此两种设备安装是同步进行的，油泵至少要准备两个，以便于替换，在完成安装后，试运转油泵与千斤顶，观察两者工作情况，如果出现油压过高等问题，必须立即停工检查，调整油泵、千斤顶，确保顶管顶进的匀速、缓慢，避免过快造成的质量问题；（3）顶铁：在安装前，需要先对顶铁进行检查，确保其刚度、硬度满足施工要求，然后在保持顶铁轴线与管道对称、平行的情况下，将顶铁安装到相应位置[2]。

3.加固部分土体

在顶管施工过程中，顶管受到的阻力会顺着管道传递到顶管末端，再作用于顶管机上，造成顶管机的震动、位移，影响到施工的顺利进行，为预防此问题发生，在准备阶段，需要对顶管机进、出洞口以及后靠土体进行加固，采取的加固方法是高压喷旋桩加固，确保顶管机工作的稳定与安全。同时，还需要在洞口安装止水系统，预防顶管机进、出造成的泥土流失，并降低触变泥浆损失。

（二）顶管施工技术流程与要点

1.选择合适的顶管

顶管施工使用的顶进管有多种，包括钢筋混凝土管、钢制管、塑料管等，在具体施工中，最常用的是钢筋混凝土管，如果对管道腐蚀性要求不高或无要求，则可以使用钢制管。

在钢筋混凝土顶管的选择中，其内径一般要≥.05m，结合工程实际情况和相关规范、技术标准，计算钢筋混凝土管应当达到的配筋率、规格、壁厚等，确定顶径管的外径；同时，还需要按照顶进管施工区域土层情况，来确定合适的顶进管长度，避免过长造成管道偏离原定线路难以调整、过短导致装管次数过多等问题，提高顶管施工的效率[3]。

2.顶管穿墙与出洞

穿墙与出洞是顶管施工的重要环节，其要点主要有：（1）在穿墙施工中，需要先用低强度水泥粘土来填充穿墙管，并进行压实，起到阻止水分、土进入穿墙管的作用；在开始工作管具的穿墙前，需要先通过注浆来提高穿墙管外侧墙体的稳定性、强度，并分析穿墙可能遇到的问题，事先制定处理策略；最后，打开穿墙闷板，将工具管迅速推进，并安装相应的穿墙止水装置，预防水分渗入。

（2）顶管出洞是指第一节顶进管、顶进机从工作机洞口破出进入土中的环节，在此过程中，比较容易出现偏斜等事故。所以，在出洞施工中，需要先对工具管进行校正、调零，并在其下部井壁设置支撑，在出现下跌情况时，要通过主顶油缸来纠正偏差；此外，也可以通过预设初始角，来将下跌角度弥补，有效避免顶管出洞偏斜问题的发生。

3.注浆减阻处理

在顶管施工中，管道与土层间的摩擦会产生较大阻力，影响施工效率，所以，还需要采取必要的减阻措施，通常采用的触变泥浆注浆减阻方法，少量多次，其压浆操作是在顶管头尾端进行的，在注浆压力作用下，注入的泥浆会形成泥浆套，包裹在顶进管的外部，触变泥浆产生的泥浆套不仅可以有效降低顶进所受到的阻力，也对顶进管上部土层有着一定支撑作用，减轻或预防顶进作业导致的地面沉降，提高施工的安全性。

在注浆减阻处理中，压浆操作必须要与管道顶进作业保持同步，在触变泥浆使用量上，由理论计算的值并不一致符合实际，所以，应当实施关注施工的实际情况，及时调整触变泥浆用量，避免触变泥浆过少、过多造成的不良影响，保证顶管施工的顺利进行[4]。

4.顶管校正处理

在顶管顶进过程中，存在许多影响顶管顶进准确性的因素，包括管道连接方式、顶进力度以及施工区域土层性质等等，造成顶进施工质量下降，所以，必须做好顶管的校正。在顶管的校正操作中，其要点主要有：

第一，在顶进开始前，要进行多次测量、定位，且做好详细记录，确保定位的精确，为顶进作业奠定良好的基础。

第二，在顶进过程中，需要对顶进管的水平度等进行定期检测，与设计标准相比较，确保管线按照设计标准顶进、敷设；如果出现失误或者偏差情况，应立即停止顶进，调整顶进管角度，保证误差不超过50mm。

结语

综上所述，顶管施工技术作为现代市政工程常用的技术之一，相较于开挖作业方式，有着许多方面的优势，对市政工程建设发挥着重大作用。因此，加深对顶管施工技术的研究，掌握技术应用的要点，在实际施工中，确保顶管施工的质量，有助于市政工程综合效益的全面提升。

参考文献：

[1]姚志清.关于市政工程顶管施工技术的探究[J].中华民居（下旬刊），2014，09：347-348.

[2]何玉付.浅谈市政给排水施工中顶管技术的应用[J].现代物业（上旬刊），2015，04：36-37.

[3]王瑞.市政工程顶管施工技术分析[J].科技创新与应用，2015，15：219.

顶管法施工 篇4

2014年我所在单位承接了某市城南污水厂汾河东暗涵截污工程,该工程设计要求汾河东堤至龙城南街段截污干管需穿越滨河东路,截流的污水通过龙城南街污水干管,沿龙城南街由西向东接入长治路污水主干管,最终进入城南污水处理厂。为保证滨河东路快速路的交通不阻断,采取顶管工艺施工,长130m,为东西向。本工程采用泥水平衡式顶管,顶管用钢筋混凝土管采用混凝土强度≥C50的Ⅲ级顶管专用管材,抗渗等级为S8。管道工作压力属于重力排水,无压力,污水管线上穿有某燃气产业集团的现状高压煤气管,位于滨河东路快速路距路东侧路缘石1.5m处,该高压煤气管道为南北向,在设计污水管道顶约3.5m处。

2 水文地质情况

场地地貌类型属河谷地貌,微地貌单元包括河床、河漫摊。

土层分布:一层为现代人工堆积的杂填土和低液限粉土,由生活垃圾、粉土、碎石、煤屑及细砂等组成,结构松散,稍湿,局部含少量小砾石,土质不均匀,呈硬塑状,厚度0.5-2.2m,主要分布于现状东西防洪堤杂填土下部;第二层为洪冲积低液限粘土、低液限粉土、级配不良砂等,低液限粘土,低液限粉土土质较均匀,呈硬塑状,结构较密实,稍湿,级配不良砂结构松散,湿润饱和,多为可塑性软塑状,矿物成分含长石、石英等。本层厚度大于30m。广泛分布于河床、河漫滩。

污水管道位于级配不良砂上,高压煤气管位于粉土上。勘探深度范围内均揭露地下水,地下水主要是浅层水,其含水层岩性为粉细砂,细砂,含水层厚度及埋深变化较大。两岸堤基下水位与河水位基本一致,水位埋深一般在5-13m左右。

3 周边环境

工程所处地段位于滨河东路快速路及绿化带中,快速路为城市主干道,施工过程中不阻断交通,需保证快速路的正常通行能力,绿化带位于汾河公园景区内,为保证游客安全,采取围挡隔离施工,滨河东路东侧有居民小区、酒店、超市等人员密集场所。

4 风险分析

根据周边环境情况分析,污水管道下穿现状煤气管道,施工过程中在地下水及泥水平衡顶管施工中泥浆的作用下极易形成流沙,造成土体流失、涮空管道周边及塌方事故,严重危及高压煤层气和滨河东路快速路及周边设施的安全。

在未对以上风险因素进行有效的控制前,进行泥水平衡顶管施工存在较大的安全隐患,严重危及到高压煤气层及附近居民和施工人员的安全。在泥水平衡顶管下穿施工过程中,为避免高压煤气层管道的破裂及爆炸及快速路、绿化带下沉塌陷等重大安全事故的发生,需对高压煤气层周边土体采取压密注浆土体加固措施,保证顶管顺利进行,将安全事故发生率降到最低,保证施工人员及社会财产的安全。

5 二重管无收缩双液浆压密注浆施工方法

由于设计污水管道顶管施工下穿现状高压煤层气管道,需对高压煤层气管道附近的土体采用注浆加固措施,注浆宽度10m,长度15m,钻孔深度5.5m,注浆厚度2m,采用地面垂直注浆工法。

二重管无收缩双液浆压密注浆技术采用二重管钻机钻孔至预定深度后注浆,浆液有两种,即A液(水泥浆液)和B液(水玻璃〕,水泥、水玻璃等材料必须具备合格证及质量检验报告,水泥必须做安定性试验,合格后方可使用。水泥浆的水灰比为1.0,水玻璃模数为3.0~3.3,掺量为水泥用量的1.5%。两种浆液通过二重管端头的浆液混合器充分混合,使浆液均匀,利用液压把能固化的浆液注入土层空隙,注浆时采用电子监控手段实施定向、定量、垂直定压注浆,使土层的空隙或孔隙间充满浆液并固化,以改善介质的物理力学性质,达到提高土层力学强度的目的。

(1)施工工艺。测量放线、验线—振动打孔机就位—振动下沉设计标高—注浆—提升注浆—至孔口结束—移机至下孔。

(2)施工方法:(1)注浆孔布置及注浆范围。为确保有效的注入,注浆孔采用梅花状布置,孔距2m,注入深度为2m,严格按照设计布孔,并进行复核;(2)钻孔及注浆管的设置。钻机定位需准确,钻头点位误差不超过20mm。钻孔机将注浆管设于高压煤气管道下方2m处,距离路面深度5.5m,注入清水并从浆液混合器端部流出。密切观察钻进尺度及溢水出水情况,出现涌水时,立即停钻,先行注浆止水,再分析原因。确认止水效果后,方可继续钻孔;(3)注浆。采用横喷射注浆,注浆管设置完毕,浆端点关闭,进行横喷射切换,一般为15L/min。注浆量可在施工时在编制的专项施工方案基础上,结合具体孔位特征,随机调整注浆量。本工程中间距为2m的注浆孔最大注浆量为2.3m3,最小注入量为1.7m3,平均注入量约1.85m3。配料计量工具必须经过检验合格,严格按照设计配方配料;(4)回抽注浆。每40cm为一循环,注浆压力达到设计压力并稳定后,回抽一次,以此循环直至全孔注浆结束,冲管后进行下一孔位施工。施加压力注浆时,必须严格操作控制好压力,将压力控制在0.25~0.75MPa之间,注浆时密切关注浆液流量,当压力突然上升、下降或浆液溢出时,立即停止注浆。压力过低时可能已爆管,压力过高时,可能已堵管,待查明原因后方可继续注浆并确保注浆量;(5)注浆顺序应跳孔间隔均匀对称进行,宜先外围后内部,严禁分块集中连续注浆;(6)注浆结束后不能立即将注浆管拔出,应关闭球阀,待压入土体的浆液完全稳定后方可拔出。注浆完毕后,将注浆管冲洗干净全部收回,对注浆孔进行密封,恢复原状;(7)二重管无收缩双液浆注浆技术可做到浆液不流失、固结后不收缩、硬化剂无毒、对周围环境及地下水资源不造成污染;(8)浆液强度、硬化时间、渗透性能可根据工程实际需要做出调整;(9)二重管无收缩双液浆注浆技术在注浆过程中,注浆管不回转,不会发生浆液溢流现象,有利于保护环境不受污染,并且对土层有很强的渗透性,渗透范围可以根据压力大小控制;(10)施工过程中应做好详细施工记录,由专人负责每道工序的操作记录,施工结束后,提供有关施工报告给设计单位。

6 顶管施工中注意事项

(1)顶管从高压煤气管道下穿顶进施工时,必须待注浆后土体强度达到设计要求后才能施工。

(2)下穿顶进施工时,多观测千斤顶吨数(500吨—1000吨左右),机头电流表读数(110A),若发现机头电流表、千斤顶读数突然增大,应立刻停止顶进施工,检查触变泥浆注浆有效、机头迎面阻力是否变大。若机头迎面阻力变大应采用人工挖探坑挖至机头底位置检查是否有燃气管道的存在。

(3)在顶进过程中保持适当的顶力及机头稳定电流匀速顶进,直至施工完成。

(4)顶进施工过程中控制刀盘的进水量、出泥量,严密观察泥浆压力表的变化情况。

(5)顶管顶进施工中加强触变泥浆注浆压力控制,形成完整的泥浆套,降低顶管顶力对高压煤层气周边的土体摩擦变化,减少土体塌陷的可能。

7 监测监控措施

由于地质条件、环境条件、荷载条件、施工条件和外界其他因素的复杂影响,实施过程中的不确定因素很多,注浆全过程应加强监测,防止地面出水溢浆、隆起及地面沉降,为保证顶管顺利下穿高压煤气层管道,确保高压煤气层管道及快速路的安全,需对管道上方及周边布设监控点,在注浆、顶管施工过程中和顶管结束后进行监测,根据监测的数值指导顶管施工,地面最大沉降及煤气管道位移与沉降值不超过30mm,如有异常及时采取措施应对异常情况,防止事故的发生。

8 注浆效果

该路段注浆结束10天后,我们采用标准灌注试验法进行了检验,从取样结果看,注浆区域土层密实性和抗压性能良好,达到了预期目标和设计要求,注浆加固效果十分明显,不仅使顶管施工速度大大加快,而且保证了施工的安全。

9 结束语

二重管无收缩双液注浆技术不同于传统的注浆技术,能够做到定向、定量、定压注浆,凝结时间可以自由调整,并且可以实行复合喷入施工,并具有渗透力强的特点,使土层的空隙间充满浆液并固化,改变土层的性状,注浆效果好,所需施工场地较小,且操作简单,易于管理,有利于加快施工进度,同时降低施工成本。

顶管施工危险因素 篇5

1.顶管工作井、接收井施工过程中独脚吊杆起吊重物时绳断、脱钩、井上物体放置不当 跌入井下造成的物体打击。

2.顶管施工过程中吊车向工作井内下管挂管方式不当及钢丝绳卡头连接不当，钢丝绳断裂造成的物体打击。

3.顶管过程中顶铁放置不当造成蹦铁产生的物体打击。

4.开槽埋管施工过程中沟槽边物体放置不当跌入沟内造成的物体打击。5.顶管管材放置不当造成滑管产生物体打击。6.顶管机高压油管脱落，高压油产生物体打击。（2）、土方坍塌

1.开槽埋管施工中支护不及时造成的沟槽坍塌。

2.开槽埋管施工中砼路面下形成神仙土造成的土方坍塌。

3.顶管工作井及接收井逆作法施工中砼井壁灌注不及时造成的土方坍塌。4.顶管工作井及接收井施工中随意改变井壁结构造成的土方坍塌。

5.顶管施工中，顶进人工回填卵石地层及其它不稳定地层掘进过长造成的土方坍塌。（3）、高空坠落

1.顶管工作井及接收井施工过程中，井边围栏不围护或围护不当造成的高空坠落；上下 人爬梯安装不当造成的高空坠落；独脚吊杆操作人员不系安全带造成的高空坠落。2.工作井进场及转场施工中，搭设龙门吊，拆、装简易出土龙门吊，工作人员不系安全 带造成的高空坠落。（4）、触电

1.工地施工用电及生活用电、配电线路不符合安全规定造成漏电。2.电缆线老化、与使用功率不匹配造成漏电。

3.线缆接头未用绝缘胶布包扎，接头处设搭接造成脱落。4.各种电器没有防雨、防潮措施造成漏电。

5.穿越各路口明设电缆没加设防护套管产生漏电。6.无上岗证擅自上岗作业造成事故。（5）、有害气体危害

1.顶管及开槽埋管施工过程中挖断不明管道造成气体泄露。2.进入现状给水井及排水检查井不留排气时间，造成气体危害。（6）、交通事故

1.顶管工作井、接收井、开槽埋管施工作业面未按规定围护防护栏。

2.施工作业现场未按规定设置安全警示牌、限速牌、禁止通行牌、夜间警示灯或警示灯 夜间不亮造成交通事故。(7)、公用设施破坏

论顶管法施工在市政工程中的应用 篇6

1 顶管技术

由于顶管法用到的的管不但是在土中掘进时的空间支护, 而且是最后的建筑构件, 因此具有双重作用。而且在施工的时候不用挖槽支撑, 所以能使施工的进度加快, 造价降低, 尤其是在运用加气压等辅助方法后, 能够解决穿越各种构筑物和江河等特殊环境下的管道施工, 世界上好多国家都在应用。近期, 由于管节和头部分开顶进的盾构式工具管的出现, 中继接力技术的形成, 使得顶管法施工技术的运用, 让顶进距离变得越来越长。现在我国市政工程施工已经普遍采用了顶管法。

2 顶管施工工艺

2.1 工作坑设置

工作坑的位置是按管线位置、地形、障碍物种类以及管道设计要求设置, 排水管道顶进的工作坑通常设在检查井位置, 以便顶管工作结束后工作坑砌筑成检查井。相邻工作坑的间距应按照每次能顶进的长度、土质情况来决定。

首先安置仪器确定出管线的中心线, 如果有必要, 可在工作坑前后加补两点, 这样方便施工中随时校核。然后按顺序放出工作坑的尺寸。工作坑应横向垂直于管道的中心线, 这样可确保在后续顶进过程中管道中心的走向。工作坑要有足够的工作面, 应该按照每节管长度、管径大小、设备尺寸和顶管的方法来决定。

工作坑的开挖大小用下面的公式计算:

深度h=地面高程-设计底高程+基础及垫层厚度

宽度B=D1+S, 其中D1为管外径, S为操作宽度

长度L=L1+L2+L3+L4+L5, 其中L1为工作宽度, L2为管节长度, L3为运土工作的长度, L4为千斤顶长度, L5为后背墙厚度。

2.2 顶管设备安装

(1) 导轨:应用钢质的材料制作, 两个导轨应该安装得牢固、顺直、平行、等高。应采用装配式导轨, 根据所测设的轴线高程安装, 导轨定位之后必须稳固、正确, 保证能在顶进过程中承受各种负载时不位移、不变形、不沉降。两根轨道一定要相互等高、平行, 导轨的中心一定要经过复核, 这样能确保顶进轴线的精度, 导轨的坡度也要与设计管道坡度对应。在使用中需经常检查校核导轨, 防止出现位移等情况。

(2) 千斤顶:在安装时应固定在支架上, 而且要与管道中心垂线对称, 这样它的合力的作用点就在管道中心的垂线上了。

(3) 油泵:要和千斤顶相匹配, 而且要用备用油泵;在安装完成后进行试运转。如果顶进过程中油压突然增高时, 这时应马上停止顶进, 查找原因并且在处理之后才可以继续顶进。

(4) 顶铁:分块拼装式顶铁需要有足够的刚度, 而且顶铁的相邻面需要相互垂直。安装后的顶铁轴线应该和管道轴线对称、平行, 导轨和顶铁之间的接触面不能有油污、泥土。在更换顶铁时, 应先用大长度的顶铁, 在拼装后需要锁定。在顶进时工作人员不能在顶铁上方和侧面停留, 而且要随时观察顶铁是否出现异常。在管口和顶铁之间采用缓冲材料衬垫, 如果顶力接近管节材料的允许抗压强度, 那么管口需要增加环形或U形顶铁。

(5) 起重设备:在正式作业前需要做试吊, 查看制动性能与重物捆扎情况, 禁止超负荷吊装情况出现。

2.3 挖土与出土

管前挖土是保障管道上方建筑物安全与顶管质量的关键。如果用人工挖土, 则需慎重把握管子的顶进方向。挖土的时候工人需要在管内进行操作, 防止塌方伤人, 并且要注意不能扰动管道地基土层。挖土一次进尺深相当于顶镐活塞的一个行程, 挖完以后应立即顶进, 防止坍塌。

管道周围超挖通常限定在:管道上方小于等于15mm, 这样可以减小顶进阻力;管道下方中角135度范围内不能超挖, 但是可少挖10mm余留土层, 在管子顶进时候切去, 这样可确保土基和管道的接触良好;如果在不允许有下沉的地段 (如重要建筑物, 铁路下等) , 管周围不能超挖;如果土层松软, 可以把土层余留厚点, 这样可防管子下沉。

挖出来的土, 要及时清运到管外, 当运土车到达工作坑内的出土区后, 用垂直运输机械吊到工作平台, 运送到工作棚外的堆土区。

2.4 顶进

顶进程序是:安装顶铁-开动油泵-项镐活塞伸出一个行程-关油泵-活塞收缩-在空隙处加上顶铁-再开油泵, 这样反复下去。

千斤顶在工作坑内的布置方式分并列、单列和环列等。千斤顶的顶力合力位置必须与顶进抗力的位置在同一个轴线上。顶进抗力就是土壁与管壁的摩擦阻力或管前端的切土阻力。按照以往的施工经验, 千斤顶在管端面的着力点必须在管子垂直直径的1/4到1/5处。

安装顶铁的时候, 应该顺直, 绝对不可以出现偏扭现象。

在第一节管节顶到挖土工作面的时候, 需要进行一次测量, 检查它的高程、坡度和轴线, 确定无误时, 才可开始挖土。第一节管顶进质量涉及到整个顶管工程的质量。

3 顶管施工需注意的事项

3.1 千斤顶的着力点

着力点一般位于管子总高的1/4到1/3的地方。

3.2 顶进方向控制

管道的方向应用经纬仪校核, 管子每顶30cm需用经纬仪校核一次, 若管道顶进的方向和设计轴线方向不对应, 应该用工作管内的调节千斤顶进行校正。管道的水平方向用水准仪进行测量纠偏, 同样是管子每顶进30cm, 用水准仪测量管子两端的高程, 若有偏差需进行纠偏直到达到施工要求。纠偏的方法:

(1) 挖土校正法:就是在管子偏向一侧少挖土, 但在另一侧多超挖些, 使得管节在顶进时向另一侧偏移。这种适用于偏差在10到20mm时。

(2) 木杠支撑法:若管端下陷或管节发生错口, 那么采取木杠支撑法进行校正。

3.3 地下水位

地下水位距离管底不能小于0.5m, 不然需要根据现场情况及实地勘测, 应做好打井降水工作, 这对保证工程质量和安全起着非常重要的作用, 井点必须布置在中轴线的两端, 凿井深度应做准确的计算。

3.4如果遇到挖土工作面塌方或遇到障碍物、后背变形或倾斜、管位偏差超限、顶力突然增大时应停止工作, 处理后再施顶

4 结语

顶管法施工越来越被关注, 它不但具有比开槽埋管法对地面干扰小的优点, 而且有能在江河、湖海底下施工的特点, 世界各国纷纷对顶管施工技术进行了探讨和研究, 顶管的顶进长度越来越长, 顶进速度越来越快, 适应环境也越来越广。

摘要：本文介绍了在市政工程建设地下管道施工中, 采取顶管法施工技术埋设管线的施工工艺、施工注意事项等。

关键词：顶管法,市政工程,顶管施工

参考文献

[1]娄春环, 刘立新.顶管法施工开发与应用[J].山东水利, 2005 (7) :34～36.

顶管法施工 篇7

现代城市地面空间已远远不能满足人类的需求,因此,地下空间的开发显得越来越重要。城市的地下管道和隧道是地下空间利用的重要形式, 而顶管施工法由于其自身的独特优势被广泛地应用。作为一种非开挖施工方法,顶管施工法具有土方开挖量小、文明施工程度高、不影响交通等优点,特别适合城市小断面隧道、管道工程的开挖。然而,顶管施工法具有上述优点的同时,也存在一些缺点:如挖掘断面小, 在推进时遇到障碍物进行处理困难,会对地层造成沉降或隆起等。特别是隆沉,如果超过允许值会严重影响周围建筑物的安全。所以,对顶管施工造成的环境效应进行研究具有十分重要的意义[1,2,3]。

目前,国内外对顶管施工造成的地层扰动及地表沉隆问题已有很多的研究。J.M.Duncan等人提出的“反转应力释放法”解决了开挖过程中地层围岩的应力和位移场的变化问题,为以后的研究奠定了基础[4]。房营光[5]等对顶管施工土体的扰动进行了理论分析;黄宏伟[6]等利用3D弹性有限元数值分析手段对顶管施工的力学效应进行了模拟; 徐显奇等[7基于FLAC-3D软件对顶管施工工艺数值模拟方法进行了探讨。但上述研究考虑的都是施工终了的某一状态, 没有对顶管施工扰动土体的过程进行分析,不能揭示土体应力、位移的动态变化。

本文首先采用理论分析的方法对顶管施工扰动土体的机理进行了探讨, 然后用ANSYS软件对施工过程进行了分步模拟,并对顶管轴线处的地表位移进行了现场监测。重点研究了随着顶管的推进土体应力场、位移场和地表隆沉的分布规律及变化情况,可为实际工程施工提供理论依据。

1 工程概况

本工程为合肥市内城区修建的一条地下管道,管道内径800mm,厚度80mm,埋深6m,单节管环纵向长度2m,共6环。合肥市的地形、地貌受南淝河的影响较大,在市区内存在少量的构造剥蚀地貌和人工地貌,城区堆积了一层平均厚度为2~3m,最厚达6m左右的杂填土层。城区地下水资源丰富,以松散岩类孔隙水为主。因此,在考虑水文、地质等各种因素后决定采用土压平衡顶管法施工。

2 土体位移分析

顶管施工时对土层造成扰动的原因主要有三个方面:1因开挖面超挖、塌落以及管道路线的纠偏等原因造成顶管外壁与土体之间产生空隙,在土压力及外荷载作用下土体收敛造成“土体损失”;2在顶进过程中,由于顶管对开挖面的推力和外壁与土体之间的摩擦力导致土体应力场改变,产生土体扰动;3开挖造成地下水迁移,导致土体产生固结沉降,此部分沉降的持续时间一般较长。

本工程为短距离直线顶管施工,不存在顶进过程中的转弯、纠偏。在施工时采用膨润土浆护壁来减小顶管和土体之间的摩擦力,保持已开挖土体的稳定。因此,在本工程中造成土体扰动的主要原因有两个:开挖面土体超挖引起的“土体损失”和顶管对开挖面的顶推力。

对于开挖面超挖引起的土体损失,由于顶管的重力以及土体压力随深度的递增性, 会产生如图1所示的收敛区域:顶管上部的收敛区大而下部收敛区域小。由于顶管一般直径较小,为方便计算可假设土体是均匀地从开挖半径R收缩至顶管外壁半径RΔ。鉴于peck公式的局限性,在此采用随机介质理论计算地表沉降。该理论将土体视为一随机介质,在开挖时不发生土体固结等其它原因造成的土体损失,则开挖损失的土体体积等于地表形成的呈正态分布的沉降槽体积。在图示坐标系下地表产生的沉降公式为:

式中:R为开挖半径;RΔ为顶管外壁半径;β为土体主要影响角;θ为圆心角;h为管道的轴线埋深。

对于土压平衡顶管,通常是通过控制刀盘的挖土量与土仓尾部的出土量来保持开挖面的平衡。当挖土量大于出土量时开挖面承受被动土压力;当挖土量小于出土量时开挖面承受主动土压力。后者会造成开挖面的坍塌,所以,在顶管施工时为了保持开挖面的稳定,防止造成地层大幅度沉降,一般都使开挖面承受被动土压力,如图2。此时开挖面前方的土体处于挤压状态,形成一个应力扰动区,顶管轴线与应力扰动区边界的夹角分别为45°-φ/2和45°+φ/2(φ为土体内摩擦角)。在此区域内的土体应力场将重新分布, 而区域外的土体基本不受影响。将土体视为半无限弹性体,根据弹性力学及土力学理论得,在开挖刀盘的顶推下,其前方土体受压缩将向周围挤压,地表会产生隆起变形,随着距开挖面距离的增大隆起值逐渐趋于零;与刀盘处于同一平面的土体会向刀盘轴心方向收缩,引起与刀盘位置相对的地表产生一定的沉降。

3 数值计算

3.1计算模型

根据工程具体情况, 并考虑顶管施工影响范围,建立三维数值计算模型。模型宽度(沿顶管管道横向)取14m,纵向长度(沿顶管管道纵向)取12m高度取13m。计算模型采用六面体单元进行划分共划分为8400个单元,计算模型如图3所示。

结合顶管施工过程,模型数值计算按管道单次循环进尺2m(1环管道顶进)进行,共沿管道纵向完成6环管道顶进。

模型边界条件为:模型底面为固定边界,限制竖向和水平位移,4个侧面为滚轴边界,仅限制水平方向位移。

3.2 材料参数

在ANSYS数值计算软件中,DP材料选项使用Drucker -Prager屈服准则 , 此屈服准 则对Mohr Coulomb准则给予近似 , 以此来修正Von-Mises屈服准则,即在Von-Mises表达式中包含一个附加项。在DP材料选项的数据表中需要输入三个值: 粘聚力C,内摩擦角覫,膨胀角覫0。屈服准则的表达式如下:

式中:σm为静水压力; S为偏差应力向量;;M;为描述屈服应力随方向变化的矩阵;σn为材料的屈服参数;β为材料常数;由下式给出:

式中:覫为土体内摩擦角;C为土体粘聚力。膨胀角覫0用来控制体积膨胀的大小,对压实的颗粒状材料,当材料受剪时,颗粒将会膨胀,但如果膨胀角覫0=0,则不会发生体积膨胀。如果覫0=覫,在材料中将会发生严重的体积膨胀。一般来说,覫0=0是一种保守方法。土体材料采用D-P模型,混凝土管道采用弹性模型,混凝土强度等级为C40。模型材料计算参数见表1。

3.3 顶管施工中土体竖向应力场

结合顶管施工过程,对于正面顶推力根据实际情况直接施加2125.54k N的力模拟,“土体损失”引起的地层位移用指定平移的边界单元模拟。每一环管道顶进后,有限元计算得到的土体竖向应力场大小及其分布规律如图4所示(列举其中2环)。

计算结果表明,管道顶进时其四周土体形成了较大的拉、压应力分布区。每一环管道施工引起的土体竖向应力场分布及变化规律具有一致性:土体最大竖向拉应力位于管道底部,最大竖向压应力位于管道腰部。随着顶管的推进,最大竖向压应力值逐渐增加但增长幅度不大,最大值为-0.349MPa(第6节管道顶进后 ); 最大竖向拉应力值先增加后减小,在第3节管道顶进后达到最大,为0.0425MPa。

由图4可以看出,顶管施工时只在管道周围一定范围内的土体应力重分布,而远处土体基本未受扰动。在顶管施工过程中可以通过改变掌子面承受的顶推力从而对掌子面前方土体应力大小进行调整。

3.4 顶管施工中土体竖向位移场

有限元计算得到的土体竖向位移场大小及其分布规律,如图5所示(列举其中2环)。

计算结果表明,顶管施工过程中,管道下方的土体产生向上位移, 管道上方的土体产生向下位移。土体最大隆起和沉降位移分别位于管道拱底和拱顶处。随着距管道轴线距离的增大,周围土体位移逐渐减小至零。土体垂直隆沉位移所导致管环变形挤压土体效应影响, 拱腰土体将向两侧发生变形。随着掌子面的推进,拱顶沉降量逐渐增大,最大沉降值达到 -36.2mm(第6节管道顶进后)。土体垂直沉降和拱腰外扩趋势逐渐加强,而拱底隆起量略有减少, 在第1节管道顶进时隆起值为最大值,达到37mm。

由图5可以看出,顶管施工时管道上方的土体位移扰动区要大于管道下方的扰动区域。造成这种现象的原因主要有两个:1随着土压力在深度方向上的增大, 管道下方的土体强度大于上方土体;2由于地表面土体无约束可以自由变形,而管道下方土体则受到更深层土体的约束。

3.5 顶管施工中地表沉降和隆起变形

为详细分析顶管施工过程中对地表沉隆位移的影响,如图6所示,在地表取A-A、B-B、C-C共3条观测路径,3条路径上的位移曲线分别如图7~9所示。

图7~图9纵坐标的单位是mm,第1环管道顶进;第2环管道顶进第3环管道顶进第4环管道顶进;第5环管道顶进;第6环管道顶进。

由图7~9可知,当管道掌子面施工到地表观测路径位置时,该路径上形成了较大的沉降槽,当第节管道顶进后,A-A路径上形成沉降槽, 最大沉降值为4.44mm; 当第3节管道顶进后,B-B路径上形成沉降槽,最大沉降值为2.12mm;当第6节管道顶进后 ,C-C路径上形 成沉降槽 , 最大沉降 值为1.62mm。当管道掌子面施工远离地表观测路径位置后,路径上的沉降曲线继续下沉,但下沉幅度逐渐减小, 说明随着掌子面与观测路径距离的增大,施工对观测路径上的地表变形影响逐渐减小。当第4第5和第6节管道顶进施工时,A-A路径上的地表沉降曲线基本重合,说明当第4节管道顶进后,A-A路径上的地表沉降已趋于稳定。当管道掌子面施工接近地表观测路径位置时,地表路径上产生隆起变形,这是由于顶管施工过程中对正面开挖土体施加顶推力而产生的结果。第1~5节管道顶进施工后掌子面均未到达C-C路径位置,则路径上产生的一直是隆起变形, 且随着掌子面与路径的距离减小隆起变形逐渐增大。

顶管施工结束后地表各路径上的最大沉降值如表2所示。

4 现场监测

模拟分析结果表明,在顶管中心轴线处的地表变形最大,此处位移对实际工程最为重要。因此,在顶管顶进方向建立了纵向监测点,监测点之间的距离为单环顶管长度(2m),利用水准仪对每一环管道顶入后的地表高程进行监测并与数值模拟的结果进行对比,见图10。

从图10可以看出, 实际监测结果与数值模拟值相符,顶管始发端沉降较大,顺着顶进方向地表沉降减小甚至表现为隆起。实际结果与模拟值偏差的原因主要是测量时仪器架设受现场的限制,结果可能出现一定的误差; 土体物理力学性质复杂,存在一定的随机性,模拟时输入的参数不能完全描述现场土体性质。但两者偏差在允许范围内,可以认为数值模拟的结果是可靠的。

5 结论

(1)顶管施工时在管道周围一定范围内的土体应力会受到扰动。最大竖向拉应力、最大竖向压应力分别位于管道底部、腰部。随着顶管的推进,最大竖向压应力值逐渐增加但增长幅度不大, 最大值为-0.349MPa;最大竖向拉应力值先增加后减小,最大值为0.0425MPa。

(2)顶管施工过程中 , 管道的土体沉降区域大于隆起区域,土体最大竖向隆起和沉降位移分别位于管道底部和顶部,最大隆起值为37mm,最大沉降为36.2mm。随着顶管的推进,隆起值减小而沉降值增大。受管道变形挤压土体效应的影响,腰部土体将向两侧发生变形。

(3)地表沉隆曲线以管道轴线为对称轴呈近似正态分布,其中最大值为9.14mm(A-A)。当掌子面未到达观测路径位置时,路径上产生的一直是隆起变形, 且随着掌子面与观测路径位置距离的减小,隆起变形逐渐增大。当管道掌子面施工远离地表观测路径位置后,路径上的沉降曲线继续下沉,但幅度逐渐减小。

摘要：为探讨顶管法施工时造成的土体扰动,以合肥市某顶管工程为背景,运用理论分析与数值模拟相结合的方法对施工时的地层应力场、位移场及地表隆沉的变化过程和分布规律进行了研究并对地表位移进行了监测。结果表明,顶管施工时管道周围一定范围内的土体会受到扰动,管道底部、腰部分别出现最大竖向拉应力、最大竖向压应力;管道上方的土体扰动区域大于下方土体,管道底部和顶部位置土体分别出现最大隆起和最大沉降,随着管道的顶进隆起值减小而沉降值增大,管道轴线远处土体的位移基本为零;地表隆沉曲线以管道轴线为对称轴近似正态分布,在掌子面前方地层表现为隆起而后方为沉降状态。

关键词：顶管施工,理论分析,数值模拟,应力,变形

参考文献

[1]魏纲,余振翼,徐日庆.顶管施工中相邻垂直交叉地下管线变形的三维有限元分析[J].岩石力学与工程学报,2004,22(15):2523-2527.

[2]郑跃,丁文其,陈立生.受顶管施工影响的土体扰动分析与实测研究[J].地下空间与工程学报,2010(5):1015-1020.

[3]刘心庭,唐辉明,赵殿封.非开挖敷设管道施工技术[J].施工技术,2011,38:458-461.

[4]张传庆,冯夏庭,周辉,等.应力释放法在隧道开挖模拟中若干问题的研究[J].岩土力学,2008,29(5):1174-1180.

[5]房营光,莫海鸿,张传英.顶管施工扰动区土体变形的理论与实测分析[J].岩石力学与工程学报,2003,22(4):601-605.

[6]黄宏伟,胡昕.顶管施工力学效应的数值模拟分析[J].岩石力学与工程学报,2003,22(3):400-406.

顶管法施工 篇8

关键词：长输石油天然气管道,泥水平衡法,顶管

0 引言

适用条件:本文涉及的顶管穿越, 主要为岩石地层, 顶管沿线的最小覆土层的覆土厚度不小于管外径的两倍, 且有一定厚度的不透水层。

1 工作井、接收井施工

采用钻爆法进行开挖施工和喷锚支护。竖井下部结构施工流程图如下:

2 现场准备工作

根据工作井周边场地的情况, 在工作井侧配置汽车吊一台, 负责顶管机头、砼管和地面的其他吊装工作。工作井后背墙侧为顶进控制室, 内设自动控制台、通讯设备等。工作井前侧设泥浆池, 进场方向堆放砼管、半成品材料。

掘进机选型:

采用具有岩石破碎功能的泥水平衡顶管机。顶管机应具备以下特点: (1) 适用于各种土层条件:通过更换切削刀盘能够适应于各种土层。 (2) 大功率:具有强大的二次破碎能力。 (3) 利用电机变频技术, 刀盘转速可调。

3 泥水平衡顶管施工工艺流程

施工工艺流程图如图2。

4 顶管施工设备配置

4.1 顶进系统

工作井主顶装置均分两列布置, 为四只千斤顶, 主顶千斤顶总行程为1.1m, 每只最大顶力为4000KN, 总顶力可达16000KN, 主顶千斤顶也是单冲程千斤顶。在用千斤顶进行实际施工时应该控制油压。油路控制系统也可根据施工需要, 进行调整主顶装置的合力中心来进行辅导。

4.2 出渣系统

当在施工时随顶进距离的增加管道内进水、出泥效率差时, 可在进水管路中串联增压泵, 及在排泥管路中串联排泥泵接力。并先将泥浆排入工作井内的泥浆箱中, 然后再启动渣浆泵或备用提升水利机械到二级段。

泥水输送平衡系统和泥水处理系统是泥水系统的两大最主要组成部分。

4.3 泥浆系统

(1) 泥浆减阻。在施工过程中, 在顶管的管子外围注入润滑泥浆, 就能形成一个比较完整的保护套, 用泥浆减租效果很好, 因为泥浆是减少顶管摩阻力最重要的步骤之一。一般情况阻力可由12~20KN/m2减至5~9KN/m2。

(2) 注浆设备。为了保住砼管, 就要用压浆泵通过总管、支管、球阀、管节上的预留注浆孔压到管子与外管土体之间, 这样也能达到润滑泥浆的物理性能要求, 如下图所示。

4.4 通风系统

顶管施工不到位, 会直接影响至管内工作人员的健康, 所以是个不容忽视的问题。为了获得更理想的通风效果, 就要将进风口的净化装置处理号, 把含氧较高的压缩空气, 通过压缩空气系统送到掘进机头部。

4.5 供电系统

为了达到供电配置电容补偿柜, 每台变压器容量需要满足以下用电的总量, 就需要在工作井现场提供两台变压器供电。

第一路:泥浆间:2×10KW各工种间:10KW现场照明:20KW

第二路:后座油泵:2×22KW=44KW电焊机:4×10KW=40KW

第三路:泥水加压平衡150kw (含出泥系统) 管内照明:10KW

5 顶管施工技术质量保证措施

5.1 洞口加固及顶管掘进穿墙措施

为了加固洞口的顶管掘进机能安全穿墙, 就要在工作前把所有设备全部安装到位, 需要试用设备运转情况。

5.2 初始顶进管道防后退措施

顶进准备工作完成后, 开始初始顶进。初始顶进在顶管工作中起着很重要的作用, 一要穿过操作坑洞口, 在这过程中保证洞口结构不被破坏及洞口止水系统不被破坏, 同时水和泥流不进入顶坑。二要保证高程、中心偏差最小, 为以后顶进打下良好的基础。初始顶进长度、机头和第一节管2.0m。初始顶进后的阶段中操作手要边顶进边熟悉地层的地质特性, 掌握顶管机在此地质条件下的顶进规律及趋势特性, 为下一步顶进打下良好基础。

5.3 顶管轨迹控制措施

顶管轨迹控制措施开始需要均匀出渣, 如果初始有偏差, 需要及时调整后座的千斤顶的合力中心来控制偏差。通过前期的顶进, 保持初始状态的稳定和轴线顺直, 然后调整好螺栓控制出渣机出渣的速度, 结合地面观测, 选择出最佳的掘进参数, 以此把地面沉降量控制在+10mm和-30mm之间。

5.4 顶管接口

(1) 接口是顶管工程的关键部分, 保证做好接口部分是顶管成败的关键, 困此对组成接口的每一部分都必须严格遵守有关规程的要求逐一分别严格制作。

(2) 顶进前应对成品管、承插口、橡胶密封圈和软木衬垫从尺寸、规格、性能、数量等均作详细调查, 必须符合标准设计图的要求。顶进前还必须在现场作试安装, 对不合格的成品管应予以剔除。

(3) 砼管接头的槽口尺寸必须正确, 光洁平整无气泡。

(4) 橡胶圈的外观和任何断面都必须质密、均匀、无裂缝、无孔隙或凹痕等缺陷, 橡胶圈应保持清洁、无油污, 不能在阳光下直晒。

(5) 橡胶圈粘贴时应采用特制的支架, 使管口离地至少保持0.4m, 以保证粘贴质量, 粘贴工作区应设置遮阳蓬, 防止工作时受阳光直晒或雨淋。

5.5 顶管允许最大顶力控制措施

设计工作井内钢筋砼最大允许顶力为10000k N, 我们选用的主推千斤顶达16000k N。为防止顶力超过允许值, 在主顶泵站设备调试时, 调整压力阀以使系统总顶力控制在10000k N以下。且用螺栓锁压死压力阀, 这样施工中就避免了超过允许顶力的发生。

5.6 顶进时管道防扭转措施

顶进过程由于沿线穿越不同土制裁或多或少对纠偏有一定影响, 管内设备的不均匀性会造成管道发生不同程度的扭转, 直接影响工作顺利进行, 严重时导致设备无法工作。因此主要采用以下措施:

在管内设备及管道安装时, 要消除人为造成管道扭转的因素, 还要根据重量平衡原理, 在安装管材的时候, 使管道顶进时保持足够的平衡;还要在顶进时设有管道扭转指示灯, 一旦发现错误的方法要及时进行纠正;掘进机推出越长, 扭抗力就越大, 所以保持掘进机保持平衡状态即可。

5.7 减阻泥浆管理及控制

顶进时应贯彻同步压浆与补浆相结合的原则, 工具管尾部的压浆孔要及时有效地进行跟踪注浆, 确保能形成完整有效的泥浆环套, 管道内的压浆孔进行一定量的补浆孔, 具体补浆孔位位置设置于机头后面一节管节, 其它10m设置一道, 补压浆的次数及压浆量根据施工情况而定。压浆时必须坚持“先压后顶、随压随顶、及时补浆”的原则。为保证润滑泥浆的稳定, 确保泥浆满足施工要求, 每拌泥浆应进行测试, 浆液质量指标一般按PH值9~10, 析水率<2%。每米管节注浆量 (按建筑空隙150%) 计算:

D1—工具管外径 (m) D2—管节外径 (m)

5.8 顶管导轨安装

(1) 导轨安装时, 轴线误差应小于2mm, 水平误差小于2mm, 导轨靠近穿墙孔处可略高于后端2mm, 导轨的前端应尽量靠近穿墙孔。

(2) 导轨前端应设钢支撑, 防止在顶进中由于顶铁与导轨滑道摩擦力导致向前位移。

(3) 导轨就位后, 两侧用型钢铺左右并撑牢, 上部铺满走道板。

5.9 后座千斤顶支架安装

(1) 本次顶进选用400t的顶进千斤顶, 安装时总顶力合力作用点应低于管道中心。

(2) 安装千斤顶时, 每只千斤顶前后高差控制在2mm以内, 防止在顶进中由于千斤顶作用点上下变化而产生顶进管段旋转。

参考文献

[1]王晓惠, 罗树德.浅谈顶管施工技术[J].科技风, 2010 (18) .

[2]蔡开玺, 叶文武, 陈爱华, 陈伟.强风化岩层中大直径顶管技术的应用实践[J].岩土工程界, 2009 (03) .

顶管法在小型水库中的应用 篇9

1 概要的水库状态

某规模偏小的水库, 位于某镇内。水库带有的主要性能, 归属于灌溉性能。此外, 水库还整合了防洪类及养殖类的综合属性。主体框架下的水工建筑, 涵盖着一座特有的主坝、建构出来的溢洪道、水库搭配着的输水涵管。

经由查验, 发现坝体归属于粘土墙体, 不超出15米。坝顶现有的宽度, 能达到4米;坝顶现有的长度, 能达到90米。水库搭配的溢洪道, 归属于误炸控制情形下的自由出流, 控制段归属于明渠。现有的取水口, 安设了斜卧管;坝体下侧搭配的涵管, 采纳了圆拱直墙这样的构造。这一工程, 经由多年运转, 建筑物潜藏着多样隐患。坝体下侧带有的涵管, 归属于浆砌石这样的构造。其中, 断面现有的宽度, 不超出0.5米;断面现有的高度, 不超出0.6米。涵管轴线, 带有两个转弯。

上世纪时段内, 坝下涵管方位内, 曾经发觉到塌孔这样的弊病。在塌陷时, 涵管上侧搭配着的坝体土方, 在同一时段中坍塌。在这以后, 把这个部位含有的土方予以挖开, 采纳特有的外包处理路径, 处理了这种塌陷。某年度内, 在查验涵管时, 又发觉到了涵管裂痕、涵管存留着空洞、存留着渗漏等弊病。这样的状态, 干扰到了坝体原有的安全, 水库没能发挥出期待中的实效。因此, 要重新建构这样的涵管。

2 应用中的注重事宜

顶管法现有的应用疑难, 主要归属于管内塌方, 以及其他类别的疑难。在安设管线时, 应选取那种坚硬的、带有粘性的独特地基, 例如:稳固的原生土, 或者经由夯实的、很密实的土层。这样做, 能缩减顶管塌方的真实概率, 并回避掉管基带有的沉陷。在定下线路时, 应明晰坝基地面原有的管线。不要偏向水库两岸, 同时, 要回避掉很坚硬的岩体。

在安设导轨以及后座时, 要注重千斤顶带有的支承墙面, 是否与既有的中心线, 凸显出垂直关系。只有安设出垂直状态下的墙面, 才能增添涵管带有的顺畅性, 以便去推进现有的施工流程。在建构顶管时, 若千斤顶被增添的压力, 没能均衡, 或者现有的力点挪动, 那么顶进程序内的中心线, 与设定出来的中心线, 就很难契合。由此可见, 要及时查验施工程序内的误差, 消除掉这样的误差。

顶进程序内, 要随时去查验后座情形。若发觉到扭曲、挪动、后座裂痕, 那么在很短时段内, 就应着力去修护。安设管段时, 以及安设其他类别的机具时, 不要触碰到测量必备的座架。这样做, 能缩减原有的测量偏差。为让涵管带有的外壁, 密切衔接起坝体, 从而回避掉外壁渗流, 就应经由预留出来的灌浆孔, 去填充足量的浆液。

选取适宜的管线时, 应考量到水管进口附带着的多样条件。安设的进口, 要能维护好水体顺畅, 具备优良的流态。同时, 还应顾及到特有的排砂, 以及特有的放空要求。在安设出口时, 要接近那些很稳固的山体, 这样做, 可缩减原有的后墩体积。带有消能特性的那些建筑物, 要妥善去布设。利用好这些拟建出来的消能建筑, 把它们当成顶管附带着的后墩。这就缩减了必备的施工量。

若现有的水库水位, 不能缩减到进口高程之下, 那么, 就应考量到围堰的修护, 这就便利了后续时段内的进口修建。应考量到管段浇制、工作基坑的布设、施工场地搭配着的排水布设、各类别的弃料等。尽力去缩减必备的搬运距离, 要便利后续的吊装。各类别的施工流程, 不要带有干扰性。

3 实效凸显的应用路径

选取新颖的顶管法, 予以施工, 会遇到各类别的施工疑难。例如:怎么去处理潜藏着的管内塌方、怎么设定出管内搭配的截水环。具体而言, 在加固既有的涵管时, 应重新设定出新管路, 拆掉既有的管路, 重新去建构进出水必备的管道;同时, 还要对涵管带有的两侧端口, 予以灌浆。进口涵盖着的土料薄厚程度, 不要超出150毫米。可选取手动路径, 去夯实土料;或选取规模偏小的机械, 予以碾压。最适宜的压实度, 不要比0.96小。在施工程序内, 要预留出特有的截水环, 最好选取钢原料, 去制备这样的截水环。

首先, 要设定出最适宜的涵管方位, 妥善去就位。制备出来的涵管, 经由查验, 被运到特有的工作坑。这时, 把管段挪动到工作坑配有的导轨之上, 以便就位。经由顶进, 再去吊装其他的管段, 这就建构出了循环框架下的作业流程。就位以后, 应在既有的后座前, 安设规模很大的钢板, 当成特有的支承板。在这以后, 依循次序, 去安设工序必备的千斤顶、各类别的横梁以及顶梁, 把既有的管段, 渐渐予以顶进。

其次, 要挖掘出废弃掉的土体。在顶进了大约三米以后, 要撤掉现有的横梁, 也要撤掉一节现有的顶梁。选用人工路径, 去挖掘出废弃掉的土体, 然后运送到管段以外。挖掘后, 要测定出管段带有的中心线方位, 以及管底现有的高程。把全站仪安设在既有的测量架之上, 以便测定出涵管顶进程序内产出的偏差数值。管段底侧现有的高程, 与设计出来的高程, 也会存留着偏差。若发觉到这样的偏差, 超出了15毫米, 那么应着力去纠偏。

再次, 在消除掉凸显的误差以后, 应着力去再次顶进, 一直到现有的涵管外端, 被安设在工作槽配有的中间方位内。在这以后, 应撤掉原有的顶梁等。安设另一节这样的管段, 经由查验, 对齐以后, 再次去顶进。铺设时, 要考量到综合框架下的场地条件, 以便缩减成本。

4 结束语

新颖的顶管法, 归属于地下管道搭配着的施工办法。伴随科技延展, 顶管法原有的施工技巧, 也被更替。选用这一方法, 对小型水库既有的涵管, 设定出除险加固的路径, 可以回避掉规模偏大的土体挖掘, 缩减原有的工程量。这就不会干扰既有的地面交通, 也不会破坏到坝体原有的完整性, 还能缩减渗漏。然而, 施工程序内, 要考量到特有的构造条件、多样的涵管问题, 才能选取出最合理的那种方案。

摘要：对于各类别水库搭配的坝下涵管, 若需重构, 那么常常在现有的水坝以内, 重设这样的涵管, 或者挖掘新隧洞。然而, 这样的路径, 会耗费掉偏多的投资, 施工期限偏长, 且会干扰现有的蓄水性能。因此, 可创设出新颖的涵管加固, 重设原有的输水涵管, 接纳顶管法, 拆除掉原涵管, 设定出新的进出水口, 以及出水用到的管道。这就缩减了投资, 在规模很小的水库建构中, 发挥出更大的价值。

关键词：顶管法,小型水库,具体应用

参考文献

[1]谢贻赋, 乐瑞.顶管法在村头坪水库中的应用[J].江西水利科技, 2003 (03) .

[2]魏腾辉.顶管法在输水涵施工中的应用[J].大众科技, 2010 (04) .

顶管施工中关键技术施工工艺研究 篇10

关键词：地下管线,非开挖,顶管施工

1 顶管技术发展现状

顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法, 它不需要开挖面层, 并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力, 把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时, 也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间, 以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。

顶管技术在我国的存在的主要问题是, 机械设备技术比较落后, 地区差异明显, 水平参差不齐, 缺乏规范化, 人才不足, 尚待进一步宣传推广。目前而言, 对顶管机械设备我国主要依赖于进口, 虽然国内也有生产企业, 但技术仍落后于国际先进水平, 掘进机型号种类不足以适应工程需要, 我国尚无适于中强度岩层以上的岩盘掘进机, 适应土质范围不宽, 且耐用性、机械化、自动化水平不够。从地域上说, 顶管技术的发展与我国地域经济水平相适应, 我国东部的顶管技术发展水平远远高于中西部地区, 仅广东、上海、浙江、江苏和山东五省市就占到了非开挖铺管工作量的7 5%。而西部地区仅在西气东输项目下有为数不多的顶管穿越工程, 中西部地区与东部沿海地区差距非常显著。顶管施工技术在城市之间的发展不平衡, 在上海, 北京、广州等大城市技术水平比较高, 应用比较普遍, 但在中小城市应用较少, 在中西部地区的城市应用更少。在同一城市发展也不平衡, 据广州市建委2004年对广州市顶管现状的有关调查发现, 该市的顶管技术发展极不平衡, 机械化的顶管施工不很多, 手掘式顶管仍占最大比例, 对顶管施工技术的采用不积极, 往往不是管线铺设的首选, 被看作是无法开挖的无奈之举。不同施工企业的施工水平也不平衡, 有些还处在比较原始的阶段, 也有一些应用失败的工程, 客观上阻碍了顶管技术的推广发展。影响顶管技术应用的另一个因素是, 行业规范化不够, 存在同行低水平恶性竞争的现象, 专业人才缺乏, 现有的从业人员大多是从一般的土木工程施工中转化而来, 缺少专业训练。今后仍需加强管理, 努力推广先进技术, 提高施工水平和改善施工工艺。

2 关键施工技术及措施

2.1 顶管工作井内设备安装

(1) 安装导轨。

导轨采用轻型导轨, 两根导轨距离控制在管径的0.45~0.6倍之间。安装导轨时, 应首先利用垂球和直尺确定导轨的间距和平面位置, 然后测出导轨各点的实际高程, 并与设计高程相比较, 确定导轨的高程调整量后进行安装。导轨安装公式

式中:A为两导轨间距 (mm) ;

D为管外半径 (mm) ;

e为管外壁与基础间隙, 一般取30mm;

h为导轨高度 (mm) 。

安装导轨的技术要求:导轨要安装在枕木上, 且保证枕木下地基稳定;导轨安设要直顺, 严格控制导轨顶面的高程, 一般宜较管外底部高1~2cm, 安装后的导轨应当牢固, 不得在使用中产生位移, 两导轨应顺直、平行, 等高或略高于该处的设计高程, 其纵坡应与管道设计坡度相一致。

(2) 下管、顶进、出土和挖土设备。

采用16t吊车下管, 用千斤顶、高压油泵作为顶进设备, 用斗车、垂直牵引的电葫芦作为出土设备, 采用羊镐人工挖土。

(3) 照明设备:井内使用电压不大于12V的低压照明。

(4) 通风设备:人工挖土前和挖土过程中, 采用鼓风机通过通风管进行送风。

(5) 工作棚架:作为防雨及安装吊运设备。工作坑上设工作平台, 平台采用直径25cm原木作为承重梁, 用5cm厚木板铺设。

2.2 千斤顶和顶铁的安装

(1) 千斤顶的安装。

千斤顶的高程及平面位置:顶力作用点与管壁反作用点应在同一轴线, 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子垂直直径的1/4~1/5处为宜。

(2) 顶铁的安装和使用。

在安装顶铁时, 顶铁的轴线应和管道轴线平行对称, 更换顶铁时, 应先使用长度大的顶铁, 保持顶铁数目最少。顶铁拼装后应锁定, 顶进时, 工作人员不得在顶铁上方及侧面层停留, 并应随时观察顶铁有无扭曲迹象, 防止顶铁崩离。

(3) 油泵的安装和运行。

油泵设置在千斤顶附近, 油管顺直, 转角少, 油泵必须和千斤顶相匹配, 并应有备用油泵, 油泵安装完毕, 并进行试运转, 顶进开始时, 应缓慢进行, 待各接触部位密合后, 再按正常顶进速度顶进。

在其运行过程中若发现油泵油压突然增高, 应立即停止顶进, 检查原因并经处理方可继续顶进, 千斤顶活塞退回时, 油压不能过大, 速度不能过快。

2.3 顶管工作坑开挖与布置

工作坑采用机械先将基坑周围3m范围内土方清除, 再进行基坑开挖, 第一节人工配合机械开挖3.5m, 3.5m以下采用开挖至基坑底设计高程。基坑支护按设计说明采用钢木混合支撑4m, 4m以下至基坑底采用钢筋混凝土护壁。工作坑纵向距离较长, 在框架中间加一道横撑。下部2m部位因为顶管施工不进行横向支撑。撑板安装与工作坑坑壁紧贴, 当有空隙时及时填实。横撑水平, 并与横梁或纵梁垂直, 连接牢固。

木撑板构件规格应符合下列规定: (1) 撑板厚度不宜小于5 0 m m, 长度不宜小于4m。 (2) 横梁或纵梁宜为方木, 其断面不宜小于150mm×150mm。 (3) 横撑宜为圆木, 其梢径不宜小于150mm;撑板支撑的横梁、纵梁和横撑布置应符合下列规定: (1) 每根横梁或纵梁不得少于2根横撑。 (2) 横撑的水平间距宜为1.5~2.0m。 (3) 横撑的垂直间距不宜大于1.5m。 (4) 横撑影响下管时, 应有相应的替撑措施或采用其他有效的支撑结构。

工作坑尺寸的设计由检查井的设计要求及顶管操作技术要求决定。

(1) 工作坑的宽度。

B=D+2 b+2 c

B为工作坑宽度;

D为顶进管节的外径尺寸;

b为工作坑内安好管节后两侧的工作空间;

c为护臂厚度。

(2) 工作坑的长度。

L=L 1+L 2+L 3+L 4+L 5

式中:L为工作坑底部开挖长度;L1为管节长度, 取2.5米;L2为顶镐机长度, 取1.2m;L3为出土工作长度, 取1.2m;L4为后背墙的厚度, 取0.6m;L5为已顶进的管节留在导轨上的最小长度, 取0.5m。

(3) 工作坑的深度。

工作坑的深度由设计高程和基础底板的厚度决定。

(4) 顶力计算及后背计算。

P为总顶力;r为管道处土层的重力密度KN/m 3;D1为管道外径;H为管道顶覆土层厚度;Φ为管道处土层内摩擦角;ω为单位长度管体自重 (kN/m3) ;L为管道计算顶进长度;f为管道表面与周围土层摩擦系数;PF为顶进时迎面阻力。

(5) 护壁施工。

工作坑采用机械先将基坑周围3m范围内土方清除, 再进行基坑开挖, 第一节人工配合机械开挖3.5m, 3.5m以下采用开挖至基坑底设计高程。第二节护壁结构采用C25混凝土, 护壁结构C25混凝土, 厚度为20cm, 立筋与横向分布筋均采用Φ12, 横筋间距为20cm, 护壁钢筋绑扎后, 报监理工程师验收, 验收合格后, 支撑模板现浇护壁混凝土, 24h后, 拆除模板。

3 结语

本文对顶管施工中的关键技术问题进行了研究, 尤其是对设备安装, 千斤顶安装以及工作坑的布置进行了深入分析, 得出的结论对实际工程的施工具有较好的指导作用。

参考文献

[1]GB/T50013—2006, 室外给水设计规范[S].

[2]GB/T20014—2006, 室外排水设计规范[S].

[3]GB/T50268—2008, 给水排水管道工程施工及验收规范[S].

[4]GB/T50242—2002, 建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范[S].