[12-11 16:59:19] 来源：http://www.tmgc8.com 市政工程 阅读：3880次
1. 工程概述
舟山市普陀区北线排污工程位于舟山市普陀区东港至定海主要交通要道上,管线沿海州路、经三路、兴普大道及329国道沿线铺设,来往车辆频繁,原有道路两侧已有部分有不同管线埋入,道路两旁的绿化较好。本工程建设路段自东港截流污水泵站起至临城5#泵站止,主管道总长约为13公里,另加1个截流泵站,2个污水泵战、19个顶管工作井及20个顶管工作井。全线管道根据管道埋深及管道穿越地层水文地质、地表建筑物、交通路口及使用期限等情况分别采用开槽施工、顶管施工、及架空施工三种施工方法。本文主要介绍顶管施工技术。顶管施工时基坑采用SMW工法。顶管段管道全长3170米,管材采用树数脂混凝土管。分布于以下区域:
(1)沈白线以西红旗河~2#泵站,为重力管,管径为DN1000,埋深在4米左右,管道经过土层以淤泥质粉质粘土为主。
(2)7层楼房~5#泵站,为重力管,管径为DN1000~1300,埋深为4~5米,管道经过土层以淤泥质粉质粘土为主。
2. 顶管总体方案概述
根据本工程地理位置、地质条件及工期要求,为保证道路交通畅通和沿街建筑物的安全,减少对现况道路及绿化的破坏与影响,本工程顶管段拟采用地面遥控操作的泥水平衡式顶管机进行顶管施工,本顶管机可用于流砂层、软土层、硬土层、强风化岩层的顶管施工,其特点为:机械化程度高、管内无需人操作的全遥控式控制、顶进安全、顶进过程无需降水、方向易控且稳定,出的泥浆需要另外采用泥水处理设备处理,全封闭作业;适合本工程复杂地层地下水位以下顶管施工,基本不会造成地面沉降,可以确保工程质量。
3. 顶管施工程序
顶管顶进施工流程
工作井及接收井施工及制作管材→顶进设备地面安装调试→吊装机头到轨道→安装洞口止水圈、连接好机头→连接进排泥管线及各种电缆→开始顶进→出泥 →千斤顶回缩→拆进出泥管及各种管线→吊第一节管材→安装管材接口并顶进→加中继间顶进 →最后管道贯通→机头抵达接收井并起吊至地面→泥浆置换→拆除管道内的进排泥管线及各种电缆以及注浆管→封堵注浆口→管道接口处理 、洞口管缝处理→砌检查井 →闭水试验→井位回填和恢复路面。
4. 顶管的工作井,接收井及检查井围护施工
4.1 顶管的工作井施工。
顶管工作井的制作:根据本工程的特点,经比较研究,顶管工作井采用SMW工法施工,基坑维护采用700双轴水泥搅拌桩,间隔内600×300×12×20H型钢,水平支撑为2~3道钢支撑,坑底压密注浆厚3.5米。SMW(soil-cement mixed wall)工法是指水泥土深层搅拌桩墙体中,按一定型式插入h型钢,成为一种劲性复合围护结构。这种结构抗渗性好,刚度大,构造简单,施工简便,工期短,安全系数高,无环境污染。由于作为临时支护,型钢可回收重复使用,成本较低,在本工程施工时在顶管工作井及接受井施工时采用SMW法进行施工。本工程顶管施工区域顶管区域主要为兴普大道(沈白线以西红旗河~2#泵站)、7层楼房~5#泵站共19个工作井、20个接收井。同常规搅拌桩比较,作为工作井(接收井)的深层搅拌桩特别注重桩的间距和垂直度控制。施工中垂直度应小于1%,桩的间距必须保证最小搭接宽度为0.2米,以保证型钢插打起拔顺利,同时也确保墙体的防渗性能。h型钢拔出的过程中,减摩剂至关重要。因此,型钢表面应进行除锈,并在干燥条件下涂抹减摩剂,本工程拟采用石蜡作为减摩剂,具体操作办法为:将固体石蜡高温溶解后均匀涂在型钢表面,等石蜡冷却后再进行型钢插打,石蜡比减摩剂相比较优点有:容易涂抹均匀,不溶解于水,稳定性好,最终减摩效果好。且搅拌桩顶制作围檩前,事先用牛皮纸将型钢包裹好进行隔离,以利拔桩。
4.2 顶管的接收井及检查井围护施工。
根据本工程的特点,同样拟采用SMW工法方式建造顶管接收井和检查井围护,完成顶管施工后,在其内建造检查井。顶管接收井、检查井围护施工程序:
钻孔灌注桩施工→井外深层水泥搅拌桩、井底水泥搅拌桩施工→井壁挖土→井底砼封底→(检查井制作)。
5. 顶管管道的顶进
本工程顶管主要穿越淤泥质粉土,而且管道高程绝大部分位于地下水位以下。管道顶进技术措施:
本顶管工程中,一次单向最长顶进长度为221米,须采用长距离顶管工艺进行施工。长距离顶管必须采用有效的减阻和精确的测量定位措施。
5.1 管外壁涂蜡措施:下管前在管外壁涂改性石蜡,以减少管道项进阻力。www.tmgc8.com
5.2 触变泥浆减阻措施:本工程由于进行长距离顶进,必然增大阻力,限制主顶站顶力,为保证正常顶进施工,顶进过程中使用触变泥浆减阻工艺。考虑采用膨润土触变泥浆进行减摩,注浆浆液是在地面注浆系统配制后,经过充分搅拌发酵,再通过液压注浆泵进入输浆总管及管节上的环形分管,压入管节上的注浆孔形成管节外围泥浆套。
5.3 超前加固措施:本工程约管道管基落在淤泥质粉土中,部分顶管管顶上部为流塑淤泥粘土及松散杂填土层,为防止前方土体塌落,造成路面塌陷和周边建筑物基础移动,及保证管基承载力满足设计要求,根据设计,于顶管前先施工高压旋喷桩进行管基管顶注浆加固处理。
5.4 中继间的使用:为增大顶进长度,管道顶进过程中加设中继间。利用中继间进行接力顶进是中长距离顶管的一项重要技术措施。中继间的布置要求按顶力及操作的要求,以提高顶进速度。第一只中继间应放在比较前面,因为顶管机的正面土压力在推进过程中会因土质条件和施工情况等因素发生较大的变化,所以当总推力达到设计推力的60%时就安放第一只中继间,以后当达到计推力的80%时安放下一只中继间,而当主顶推力达到设计推力的90%时就必须启用中继间。
5.5 工作井内止水措施:工作井止水:顶管机的止水圈用带有槽口的矩形铁压板进行固定夹紧,采用此种压板能够根据现场的实际条件方便地调节胶皮的松紧程度。工作井出洞口出洞后设置单层止水橡胶圈,止水圈的松紧程度可以调节,橡胶止水装置和混凝土墙之间的空隙用PV泡沫封堵。工作井内漏水孔的处理: 当工作井混凝土墙或土层出现漏水小孔时,采用砖砌墙墩,内灌高强度快干水泥。
5.6 顶管出洞措施:安装出洞止水圈:出洞止水圈安装在接收井出洞砼墙上,安装时要把橡胶止水圈用爆炸螺丝与夹紧钢板固定在砼墙上。顶管机头出洞口:施工时可考虑在洞口外1.0m范围内压密注浆以提高地基土的承载力,防止机头出洞后下沉。顶管机架就位时略上仰,以平衡重力影响,机头对准穿墙孔位置,管端稍稍向上撬3～5mm,更有利机头穿墙和正常顶进。在机头出洞过程中顶进方向力争水平,如有偏差,只能偏上,不能偏下,机头尚未完全进洞前,不要纠偏。进洞后,纠偏不能大起大落。
5.7 科学控制管理泥水仓的泥水:顶进过程中,根据不同的土质条件来控制泥水。砾砂中,挖掘面很容易失稳。这时施工操作特别仔细保持泥水稳定。即进入顶管机泥水仓的泥水中必须含有一定比例的粘土和保持足够的相对密度。这时除加入粘土以外,还按比例加入膨润土及CMC作为增粘剂来维持泥水性质稳定,达到保持挖掘面的稳定。
6. 顶管测量、纠偏技术要点
6.1 测量与监控。
顶管工程的测量工作是整个顶管工程质量的关键,它的好坏将直接影响到管线实际轴线的平顺,甚至影响到顶管的顺利贯通,因此需精心实施,确保无误。
顶管中顶管施工的控制测量包括:工作井及接收井的控制测量(包括井位施工过程中的测量、顶进过程中井位的监控)、设备安装时的顶进轴线定位、顶进过程中管道轴线的测量控制监控。本工程采用先进的激光经纬仪进行测量。
6.1.1 顶进施工中井位的复核:在工作井周围较远的不动物体上为前导墙和后座墙放设轴线控制点,然后在前导墙和后座墙上分别各定两个点,每天通过轴线测量前导墙和后座墙绝对位移量,看前导墙和后座墙是否有位移,工作井是否安全无恙。如图:
6.1.2 工作井设备安装时的测量:根据井位的坐标,放出顶进轴线的方向。利用经纬仪把轴线放样于工作井井壁的顶面和地面的适当位置,如下图中点M、N和0。利用水准仪放出洞口处的Hj点,并通过Hj点划一条水平的横线。安装并调整激光发射器,使得激光束打在通过点Hj的水平横线安装经纬仪并对中M点。瞄准标杆(通常设在接收井处),倒镜观察标靶,然后重新整平和对中经纬仪,锁定水平度盘。把经纬仪瞄向井内的激光发射器,左右调整激光发射器的位置,使得激光发射器的激光发射点在轴线位置上。把经纬仪与标靶调换位置,用经纬仪瞄准标杆。并使经纬仪的中点对在激光束上,再把经纬仪瞄向井内洞口,调整激光束的方向,使其与经纬仪的方向重合。在激光发射器安装好后,在顶进的过程中,可能因为一些人为的因素造成激光发射器偏向,所以在项进过程中要经常检查激光束的方向是否错误。如图所示:
6.1.3 顶进过程中的管道轴线和高程的测量控制:在顶管施工中,激光束的投射通过机器中开口(激光窗)以及其他辅助设备到装在掘进机前部的目标靶上。由于激光发射器定期拆卸校对,重新按照定位销装上下来可能会有少许位移,在施工过程中需要定期调整激光束的方向。具体步骤如下(如图):www.tmgc8.com
(1)根据井位的坐标,放出顶进轴线的方向。先利用经纬仪在工作井井壁顶部按轴线方向放出两点,打上钢钉。
(2)利用水准仪放出洞口处激光点的标高Hj,并标记Hj在洞口的封墙上,再通过Hj点划一条水平的横线。标高Hj通过以下公式计算:Hj=H0 D0/2 dH
其中:H0——设计管内底高程;D0——管子内径;DH——激光束与管子轴线的高差。
(3)安装激光发射器,大约定好平面位置。并把激光束调整为设计的流水坡度,然后调整激光发射器的高度,使得激光束打在通过点Hj的水平横线上。
(4)在钢钉上挂上帆线,再在该帆线上的适当位置挂两条垂线。再调整激光发射器的平面位置和激光束的方向,使得激光束打到两条垂线上,采用纸板在线后观察,调整激光直到垂线阴影分隔的激光投影半圆大小对称。双垂线法定向具有简单、方便的特点。当但顶进距离超过100米时,该方法会有一定的误差,必须定期用设备安装时采用的经纬仪法复核。
6.1.4 地面及地面构筑物的监控测量:本工程位于城市道路下方,为了使施工过程中不致于造成地面下沉或对建筑物的不良影响。需对管道两侧的地面及构筑进行观测。本观测主要以地面沉降及建筑物沉降为主,在开工以前,在管道两侧地面及建筑物的适当位置布设观测点,地面沉降观测点采用打入钢钎法,建筑物沉降点的布设采用向其侧面位置嵌入钢钎测量点。沉降测量点一定要牢固可靠。后视相对高程点距施工管线外侧不应少于30m。在施工之前,布设的沉降点稳定以后,对所有埋设的沉降观测点进行测量,记录施工前的原始数据,经有关责任人签认后存档。施工中根据顶管管头所处的位置,对相应的地面及建筑物增加沉降观测频率。当顶管管头顶进后,对其后的沉降观测点可适当减少观测频率。在测量过程中,如果发现沉降值过大,则需让有关部门采取相应的措施,必要时需对大的建筑物进行水平位移或倾斜观测。
6.2 管道纠偏
管道项进过程中纠偏依靠顶管机头和中继间内纠偏千斤顶进行纠正。
6.2.1 依靠顶管机头纠偏、调偏:依靠顶管机头设有纠偏段,可进行机械调平、调中,保证在直线顶进施工中顶进管体平顺,无错口,本泥水平衡顶管机最大纠偏角度为1.50。 在纠偏调节过程中,依靠机头纠偏段内的可调式千斤顶的锁母在同种油压下伸出的不同长度来调节管的偏差。
6.2.2 依靠中继站辅助纠偏、调偏:在进行长距离顶管施工过程中,通过中继间中的可调式千斤顶的锁母,在同种油压下伸出的不同长度来调节管道的偏差。
7. 结语
本工程在顶管施工时基坑采用SMW工法,本文就顶管施工的工序,顶管施工中顶管的工作井,接收井及检查井围护的施工,管道顶进的技术措施,顶管测量、纠偏技术要点等进行了阐述。通过以上的技术措施,本工程的顶管施工环节取得了圆满的成功。
