长距离顶管施工主要技术措施.doc

长距离顶管施工主要技术措施 　　一、工程概况 　　φ2000mm排海管道工程是嘉兴市污水处理工程的一个重要组成部分。正常排放管总长2060m，管道内径2000mm，从高位井向大堤外顶进，埋深9.30～21.81m，出洞口管内底标高为-20.23m，前1747.5m为下坡（-2.5‰）顶进，最后302.5m为平坡顶进，终点管内底标高为-24.60m.顶进施工采用F-B型钢承口式钢筋混凝土管、楔形橡胶圈接口、多层胶合板衬垫。 　　二、地质资料 　　顶进轴线上方覆土为粉土层；淤泥质粉质粘土，局部夹少量薄层粉土；粉质粘土。地质剖面见图1。 　　三、工具管选型 　　正常排放管在出洞后的150～200m范围内是层砂质粉土夹粉砂，然后穿过a层粉质粘土、层淤泥质粉质粘土～淤泥质粘土。经多方论证，最终决定采用大刀盘泥水平衡式工具管。 　　四、主要技术措施 　　1.减阻泥浆 　　顶进施工中，减阻泥浆的应用是减小顶进阻力的重要措施。顶进时，通过工具管及混凝土管节上预留的注浆孔，向管道外壁压入一定量的减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆套，减小管节外壁和土层间的摩阻力，从而减小顶进时的顶力。泥浆套形成的好坏，直接关系到减阻的效果。 　　为了保证压浆的效果，在工具管尾部环向均匀地布置了4只压浆孔，顶进时及时进行压浆。工具管后面的3节混凝土管节上都有压浆孔，以后每隔2节设置1节有压浆孔的管节。混凝土管节上的压浆孔有4只，呈90°环向交叉布置。压浆总管用φ50mm白铁管，除工具管及随后的3节混凝土管节外，压浆总管上每隔6m装1只三通，再用压浆软管接至压浆孔处。 　　顶进时，工具管尾部的压浆要及时，确保形成完整、有效的泥浆套。混凝土管节上的压浆孔供补压浆用，补压浆的次数及压浆量需根据施工时的具体情况而确定。由于顶进距离长，一次压浆无法到位，需要接力输送，因此在管道内共设置5只压浆接力站，平均每隔300m左右设1站。压浆接力站的作用有两个，一是运输作用；二是承担至前面压浆接力站管道部分的补压浆。 　　减阻泥浆的性能要稳定，施工期间要求泥浆不失水、不沉淀、不固结，既要有良好的流动性，又要有一定的稠度。顶进施工前要做泥浆配合比试验，找出适合于施工的最佳泥浆配合比。表1是本工程所采用的减阻泥浆控制参数，表2是减阻泥浆的配合比。 　　表1减阻泥浆的控制参数 　　　 顶进时　　 穿越大堤时　　 视粘度MPa.s　　 16　　 54　　 失水量mL　　 8　　 8.5　　 泥并mm　　 2　　 2　　 pH值　　 8.5　　 8.5　　 重度N/cm3　　 10.9　　 11.1　　 动切力Pa　　 11.7　　 30.6　　 静切力Pa　　 19　　 53.1　　 胶体率%　　 100　　 100　　 状态　　 略稠　　 厚稠　　 　　表2减阻泥浆配合比（kg/m3） 　　　 顶进时　　 穿越大堤时　　 膨润土　　 130　　 150　　 水　　 870　　 850　　 纯碱　　 4.5　　 6　　 CMC　　 4　　 5.4　　 　　拌制减阻泥浆要严格按操作规程进行，催化剂、化学添加剂等要搅拌均匀，使之均匀地化开，膨润土加入后要充分搅拌，使其充分水化。泥浆拌好后，应放置一定的时间才能使用。通过储浆池处的压浆泵将泥浆压至管道内的总管，然后经压浆孔压至管壁外。施工中，在压浆泵、工具管尾部等处均装有压力表，便于观察，从而控制和调整压浆的压力。顶进施工中，减阻泥浆的用量主要取决于管道周围空隙的大小及周围土层的特性，由于泥浆的流失及地下水等的作用，泥浆的实际用量要比理论用量大得多，一般可达到理论值的4～5倍，但施工中还需根据土质情况、顶进状况及地面沉降的要求等做适当的调整。本工程的减阻泥浆运用十分成功，全长2060m的顶进最大顶力不超过8500kN.把顶进过程中的顶力曲线和泥浆用量（实际用量与理论用量之比，用百分比表示）曲线通过处理后可以得到顶力、泥浆用量与距离之间的关系图（图2） 　　图2顶力和泥浆用量与距离的关系图 　　由图2可以看到，除出洞阶段外，顶力曲线很平滑，顶力增加十分缓慢，最大值为8500kN.由于在出洞阶段无法建立完整的泥浆套，因而泥浆用量较少，但当泥浆套建立好以后，泥浆的用量就随着顶进距离的延长而增加，顶进结束时，泥浆的用量达到理论值的8倍。泥浆的用量之所以随着顶进距离的延长而有较大增加，主要是补压浆造成的，因为随着线路的增加，补压浆的量要大大超过工具管尾部的压浆量。 　　管道外壁和土体间的摩阻力的大小是衡量泥浆减阻效果的标准，图3是本工程顶进过程中管道外壁和土体间的摩阻力曲线图。 　　图3摩阻力曲线图 　　图3真实反映了顶进过程中侧向摩阻力的变化情况。在出洞阶段，由于泥浆套无法建立，因而侧向摩阻