2050m超长距离砼顶管施工技术.doc

2050m超长距离砼顶管施工技术一、工程概况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2050m，管道内径Φ2000mm，从高位井向大堤外顶进，出洞口管内底标高-20.23m，前747.5m为下坡顶进，坡度-2.5‰，最后302.5m为平坡顶进，终点管内底标高-24.60m。采用"F-B"型钢承口式钢筋砼管，楔形橡胶圈接口，多层胶合板衬垫。在平坡段内设有16根内径Φ380mm的扩散上升管，用垂直顶升工法施工。二、地质资料第④层，砂质粉土夹粉砂。灰色，饱和，稍密~中密，中等压缩性土，强度较高。顶板高程-13.70~-11.10m，层厚4.90~6.60m；第④a层，粉质粘土。饱和，流塑，局部分布，中等偏高压缩性土，强度一般。顶板高程-16.20m，层厚2.00m。第⑤层，淤泥质粉质粘土~淤泥质粘土。灰色，饱和，流塑，高压缩性土，强度低，渗透系数K<10-6cm/s。顶板高程-19.50m~-13.60m，层厚7.30m~9.40m，浅滩区未钻穿；第⑥层，粘土-粉质粘土。灰绿~黄色，硬塑~可塑，中等偏低压缩性土，强度较高。顶板高程-23.00~-22.60m，层厚0.60~1.80m。三、工具管选型正常排放管在出洞后的150m~200m范围内将遇到④层砂质粉土夹粉砂、④a层粉质粘土、⑤层淤泥质粉质粘土~淤泥质粘土中进行，随后的顶进主要在⑤层淤泥质粉质粘土~淤泥质粘土中进行。土层变化大，地质状况不理想，由于一次顶进距离2050m，在国内是绝无仅有的，目前在世界上也是顶程最长的一条顶管，施工难度极大。经多次比选论证，最终决定采用密封式大刀盘泥水加压平衡工具管施工。混凝土管节堆场(1)泥水加压平衡工具管工作原理泥水加压平衡工具管设有可调整推力的浮动式大刀盘进行切削和支承正面土体。推力设定后，刀盘随土压力大小变化前后浮动，始终保持对土体的恒定支撑力，使土体保持稳定，即刀盘的推力与开挖面的土压力保持平衡。机头泥水仓中加入有一定含泥量的泥水，保持一定的压力，一方面对切削面地下水起平衡作用，另一方面又能起到运载切削下来的泥土作用，加入泥水仓中的泥水压力，通过旁通阀来调节。(2)结构特点本机采用二段一铰承插式结构，在铰接处设置二道密封装置，并设有4只注浆孔，便于施工时同步注浆，泥浆套厚度20mm。有4只双作用油缸编组进行纠偏，纠偏角度α=±2o。浮动的大刀盘由4台液压马达驱动，二段壳体之间设有止转装置，可防止壳体相对转动。设有3只土压传感器，显示正面土体压力值，工具管的运转情况、各种仪表值，测量信息、纠偏油缸动作状况均通过电视摄象机反映到操作台屏幕上，操作人员可以根据这些信息进行遥控操作。(3)适用范围泥水加压平衡工具管与其他工具管相比，具有平衡效果好，结构紧凑，技术先进，由于出土方式是用水力机械化连续出土，所以顶进速度快，对土质的适应性强。无论是粘性土还是砂性土，均能收到良好的效果。四、顶进技术措施1、出洞的技术措施由于出洞出覆土很厚，且地下水位高，此次出洞特采用了井内外封门。出洞时将封门里的密封槽钢一根根拔出，然后将封门上口及时封闭，拔完槽钢后工具管即可安全出洞。采用这种出洞措施确保了出洞是的安全，并提高了工具管在出洞阶段的稳定性。2、泥浆减阻技术顶管掘进施工加注减阻泥浆对于长距离顶管施工中，减阻泥浆的应用是减小顶进阻力的重要措施。泥浆润滑减摩剂又称触变泥浆，是由膨润土、CMC(粉末化学浆糊)、纯碱和水按一定比例配方组成。不同的土质，应采用不同的配方，才能满足不同的需要。触变泥浆配比，根据不同土质和某些特定的需要通过试验确定。本顶管出洞200m范围内为砂性土，含水量高，渗透性强。因此要求该段的浆液粘度要高，失水量要小，并对土层要起一定支承作用。顶管出洞后管节周围能迅速形成泥浆环套。触变泥浆减摩效果的好坏，除了与上述选用的浆液材料和配比有关以，还与注浆孔的布置、注浆泵的选用、注浆压力及注浆量有关。由于顶进距离长，一次压浆无法到位，需要接力输送，为此在管道内设置5只泥浆接力站，平均每隔300m设一站，解决了顶进时同步跟踪压浆和沿线补压浆的难点。顶进施工中，减阻泥浆的用量主要取决于管道周围的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，但在施工中还要根据土质情况、顶进状况、地面沉降的要求等做适当的调整。根据规范，使用减阻泥浆后，管壁的侧向摩阻力为3~5Kpa，经过计算，本工程顶进施工时管壁的侧向摩阻力远小于上述值，泥浆的减阻效果十分明显，为顶进施工的顺利进行创造了有利的条件。下面是顶力与压浆量的关系曲线图3、中继间应用正常排放管全长2050m，原来布置了十四只中继间。在顶进过程管节外壁和周围土体的实际摩阻力比较小，就对中继间的位置做出了调整，调整后，