粉质黏土等地质层中顶管施工技术研究.pdf
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1、江西建材工程技术与应用2322023年6 月粉质黏土等地质层中顶管施工技术研究洪毅专福建博业建设集团有限公司,福建 厦门 361000摘 要:为缓解市政给排水压力,需新增污水及补水管道,在不具备明挖条件情况下,顶管施工是最常用的施工方法。文中以沿海城市给排水工程为例,探讨在粉质黏土、残积砂质黏性土等力学强度一般的地质土层中顶管施工技术。关键词:市政工程;给排水;顶管施工中图分类号:TU992 文献标识码:B文章编号:1006-2890(2023)06-0232-03Research on Pipe Jacking Construction Technology in Geological La
2、yers such as Silty ClayHong YizhuanFujian Boye Construction Group Co.Ltd.,Xiamen,Fujian 361000Abstract:In order to alleviate the pressure of municipal water supply and drainage,it is necessary to add new sewage and water supply pipelines.In the absence of open excavation conditions,pipe jacking cons
3、truction is currently the most commonly used construction method.This article takes the water supply and drainage engineering of coastal cities as an example to explore the construction technology of pipe jacking in geological soil layers with average mechanical strength,such as silty clay and resid
4、ual sandy cohesive soil.Key words:Municipal engineering;Water supply and drainage;Pipe jacking construction作者简介:洪毅专(1980-),男,福建厦门人,本科,工程师,主要研究方向为市政工程技术。1 工程概况1.1 项目概况本项目为污水主干管及补水干管工程建设,路径全长约7.349 km,新建污水压力管径为DN1200,重力管径Dl400,新建补水压力管径为DN1000-1400。其中,DN1200污水压力管道全长为5452 m,Dl400重力管道长度为501 m,DN1000补水压力管
5、道全长为3406 m,DN1400补水压力管道全长为1880 m,管道总长为11.239 km。顶管施工共有5段,顶管管材分别采用DN1000、DN1200顶管专用球墨铸铁管(双管顶管、分次顶进),标准管节长度为4.06.0 m,采用 T型承插式接口。顶管土体采用二重管高压旋喷桩进行加固。1.2 工程地质情况在项目场地地质构造中,各岩土层的厚度、埋深和分布受该地区原地质构造的影响,在纵向和横向上变化较大,地层结构较复杂。经现场勘探,顶管顶进地层主要为粉质黏土、残积砂质黏性土、全风化花岗岩等1。(1)粉质黏土:属冲洪积成因。沿线部分钻孔有揭露,厚度为0.904.00 m,顶板埋深为0.808.8
6、0 m,顶板标高为4.5623.08 m。该层属中等压缩性土,力学强度一般。(2)残积砂质黏性土:沿线所有钻孔均有揭露,厚度为2.4020.60 m,顶板埋深为011.70 m,顶板标高为-7.5923.92 m。该层天然状态下力学强度一般-较高,但遇水易出现软化崩解,强度大幅度降低。(3)全风化花岗岩:沿线部分钻孔有揭露,厚度为1.709.90 m,顶板埋深为4.7022.40 m,顶板标高为14.5715.78 m。该层力学强度较高,压缩性较低,但与上述残积土呈渐变过渡关系,具有泡水易软化、崩解的特性。2 关键施工技术顶管施工流程为:测量放样管节制备后座墙设置地面辅助设施安装主顶系统安装顶
7、管机头及管节吊装动力设置、调试顶进压浆与补浆顶进接收井泥浆置换撤出设备。2.1 测量放线顶管管线放线是保证顶管轴线正确的关键。放线一旦不准确,容易出现顶管轴线偏差、设备损坏,使得顶管停顿2,对工程进度和质量都有一定影响。本项目为保证顶管管线放线质量,在现场核实工作井的实际位置后,按设计要求放出。顶管施工按导线测量的方式构成自动引导测量系统配置,其测量方式为直伸支导线测量,使用自动全站仪。在工作井内的导线点(测站)上安置自动整平基座,井底经纬仪自动瞄准基点光靶,整个系统全自动化,并由计算机完成计算。2.2 主顶系统安装主顶系统装置用于完成管道的推进,整套系统由顶管掘进机头、千斤顶及支架、导轨、后
8、座泵站和垫铁组成。2.2.1 导轨安装基坑导轨安装是一项重要工作,其安装质量直接影响到顶管机头能否成功进洞及顶进过程的顺利进行。因此,导轨需采用重型钢轨制作并安装牢固,不得在使用中产生移位,且两根导轨应顺直、平行,其纵坡与设计坡度一致。导轨安装精度应满足施工要求,其允许偏差为:轴线3 mm,两轨内距2 mm,顶江西建材工程技术与应用2332023年6 月面高程0+3 mm。2.2.2 千斤顶支架千斤顶支架用于支撑固定千斤顶,要求有足够的刚度和稳定性。支架由槽钢加工而成,固定在井底的预留横梁上。2.2.3 主顶千斤顶安装主顶千斤顶油缸应固定于牢固的的支架,对称布置在管道中心高度的外壁上,其合力的
9、作用点在管道中心垂直线上。千斤顶油路并联,每台千斤顶应有进油和退油的控制系统。千斤顶在使用前,应进行试运转,缸体多次排气后,检查缸体是否伸缩自如,避免出现爬行现象。千斤顶活塞退回时,油压不得过大,速度不得过快。2.2.4 主顶泵站安装主顶泵站是为千斤顶供油以及回油的设备,泵站宜设置在千斤顶附近,靠近操作台,可自动化控制。2.3 顶管机头及管节吊装吊装设备根据机头重量和管节管材重量确定。吊车停靠位置作业前进行地基处理,必要时配备路基板。起吊阶段,构件起吊后与地面约成45 60 ,便于安装3。吊车将构件起吊至接近安装位置,缓慢落钩至接触停放点后停止落钩。安装人员采用撬棍、千斤顶对构件进行找正,然后
10、吊车缓慢回钩,直至构件与承载面完全接触到位。待管节定位完毕并检验无误后,进行吊车摘钩。2.4 触变泥浆减阻在顶进过程中,管道的摩阻力会随着距离延长而变大,在一定程度上影响顶进速度和施工效率,因此,需在管道外侧通过注浆孔注入触变泥浆,以降低土层对顶管的摩擦阻力4。2.4.1 触变泥浆系统在顶进施工中,通过注浆孔进行触变泥浆压浆作业,在管外壁形成一个泥浆套,以减少土层对顶管的摩擦阻力。注浆孔一般数量为4个,呈90 布置,每两节管设置一节带注浆管,且工作井的出洞口应预埋注浆孔,以形成完整的泥浆套。2.4.2 浆液配置触变泥浆的材料应选择经钠化处理的膨润土泥浆材料。现场按重量进行泥浆的配制,所用的主要
11、材料包括水、膨润土(优先选用钠基膨润土)、Na2CO3,另外,根据实际情况可以加入其他掺合剂,如粉煤灰、废机油、其他高分子化合物等。材料的配比一般为,水土=(45)1,土掺合剂=(2030)1,并根据现场岩土层性质和地下水特征,通过现场试验最终调整确定。泥浆应充分搅拌并使其水化,搅拌后的触变泥浆的粘度大于30 s,滤失量小于25 ml/30 min,比重为1.11.6,含砂率不大于3%,稳定性静置24 h无离析水,静切力为100 Pa,pH值小于10。2.4.3 注浆要求及注意事项(1)在注浆过程中,要经常检测注浆压力、浆液的黏度和用量等指标,并尽可能使浆液均匀分布在管道的外表面,避免因指标不
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