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泥水平衡法顶管施工工艺工法
1.1工艺工法概况
在人口密集、交通繁忙、地面建筑物众多的都市采用开槽埋管法施工地下管道时,影响交通,临时占地面积大,对环境导致污染。给施工区域的居民生活和工作导致不便。采用地下顶管施工将防止上述弊端。
管道顶进施工工艺原理是:运用人工或机械将管道前端土层破碎,再将弃土通过已顶进管道运出地面。用设置在管道后端的千斤顶将管道逐节向前推进,直到管道到达设计位置和长度。
当管道直径等于或不不小于1m时,施工人员无法进入管内直接作业,管道前端开挖土层及管道纠偏、弃土运送等工序将无法进行,顶管施工亦不能实现。
我企业早前从日本引进TCC400和TCC800偏压破碎环流系统顶管设备,经改善,采用泥水平衡法稳定管道前端土体,由送水管和排泥管构成流体输送排泥系统,实现了远距离遥控小口径管道的顶进施工。同步,对原设备进行了技术改造,增长了扩管器,扩大了设备的使用范围,获得了明显的社会效益和经济效益。
1.2工艺原理
1.2.1伴随顶管设备前端工具管的推进,前端切土刀盘不停转动,送水管不停供应泥水,排泥管不停将混有弃土的泥水混合物排出泥水仓;为平衡上部土层压力,泥水舱保持着一定压力;泥水在压力作用下向土体内部渗透,在开挖面形成一层泥皮,泥皮可制止泥水继续向土体内部渗透,同步,泥水压力通过泥皮作用在开挖面上,防止土体坍塌。
当刀盘前端土压力低于设定值时,刀盘就往前伸,与此同步,减小或关闭排泥口,刀盘推进速度保持不变,刀盘前的压力就会上升。
反之,刀盘前端土压力高于设定值时,刀盘就往后退,同步增长排泥量,若保持推进速度不变,刀盘前压力就会下降。
这样,通过刀盘伸缩和控制排泥量到达平衡前端土压力,从而保证管道上部地面不产生超过容许的变形。
1.2.2为减少顶管摩擦阻力,防止管道沿线地面沉陷,在管道顶进过程中,通过管道内预留的注浆孔把“触变泥浆”用泥浆泵注入管外壁和土层之间。顶进时起润滑作用,停止时起支撑作用。顶管施工完毕后,用水泥浆置换。
1.2.3管道前端掘土、推进、纠偏、找中、泥水进排等工序都通过设在地面上的控制台进行操作。所有参数都反应在电视显示屏上,从而实现了顶管自动化。
2工法特点
2.1该工法施工对周围地屋扰动小,能维持不一样土质挖掘面上的稳定平稳;地层损失小,产生的地表变形也小。
2.2施工时总顶力较小,尤其在黏性土层中的长距离顶进,可以优于其他类型的顶管施工。
2.3在工作井内的作业环境很好,可以较安全地实现顶进作业。由于它是采用管道对泥水进行输送排出进行弃土,不存在吊运土方等易发生危险的作业方式;又因它是在大气常压下作业,则也不存在施工加气压建立平衡危及操作人员健康及生命安全等问题。
2.4顶进施工时的持续作业性能好,施工进度较快。
3合用范围
3.1本工法合用于直径为400~1000mm管道的直线顶管施工;
3.2本工法合用地质为渗透系数不不小于10—3m/s的砂粘性土或粉砂土层中的顶管施工;
3.3本工法可以在穿越河流、公路、房屋等覆土较深的条件下施工;也可在管顶覆土厚度不小于管径的浅覆土条件下施工。
4重要技术原则
《给排水管道施工及验收规范》(GB50268)、《顶管施工技术及验收规范(试行)》(中国非开挖技术协会行业原则)。
5施工措施
在敷设管道前,先建造一种工作井。在井内顶进轴线的后方,布置一组行程较长的千斤顶,一般每组为4只到6只,将敷设的管道放在千斤顶前面的导向轨架上,管道的最前端是一台泥水平衡顶管机,工具管与管段之间需刚性连接。千斤顶顶推时,顶管机刀回旋转,切削土体,形成带有一定压力的泥水,工具头以此来平衡土体压力及地下水压力,伴随工具头的前进,千斤顶把管道压入土中。与此同步,通过连接在顶管机泥水仓的泥浆泵将泥水输送至工作井上部的泥水分离池,将泥水分离,分离后的水再通过水泵输送至顶管工具头,底泥外运。当千斤顶到达最大行程后,所有缩回,断开进水管、出水管管路及动力及信号线,放入顶铁,连接好管路后千斤顶继续前进。如此不停加入顶铁,管段不停向土中延伸,当顶管机和第一节管段几乎所有顶入土中后,吊去所有顶铁,断开顶管机的动力电源及所有管路,将第二节管段吊入,接好管接头,连接动力电源线和所有管路继续顶进,如此循环施工,直至所有顶完。
管道外壁注活性膨润土润滑浆,以减少四面的摩阻力。
当管道顶进阻力超过主千斤顶的顶进能力时,则采用中继接力技术,将管段提成数段,段间加入中继间,以接力方式分段克服摩阻力。
管道的顶进方向与高程采用激光经纬仪进行测量监控。
6工艺流程及操作要点
6.1工艺流程
施工工艺流程见图1:
图1施工工艺流程图
6.2操作要点
6.2.1施工准备
工程施工前,应根据业主提供的地勘汇报确定施工工艺,必要时应进行补充勘察;工程施工前,应
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