软土地区大口径长距离顶管施工技术.doc

软土地区大口径长距离顶管施工技术1工程概况天津海河两岸综合开发改造项目是为了解决海河两岸污水排放问题的一项工程，该工程设计为一条直径Ф2600mm的污水截流管线，为天津市最大口径污水管道。本次施工管道全长1977m，其中直径声2600mm的管道1957m，直径Ф2200mm倒虹管道20m。直径Ф2600管道一次顶进长度为150～220m，埋深为地下3.5～7.8m，管道所经过地段的土质为灰色淤泥质粉质粘土、灰色淤泥质粘土及灰色粘土，各类检查井共计17座。为了保证路面不发生沉降和周围建筑物的安全，所有管线全部采用顶管施工。采用土压平衡式顶管设备，根据现状土质的不同，使用大刀盘和多刀盘2种机具。2顶管施工艺施工前需对工作坑的尺寸、挡土桩人土深度、抗倾覆稳定性、顶力及后备承载力进行计算，作为施工技术可行性的论证参数和控制指标。同时，还要对顶管路面、工作坑、附近建筑物等进行沉降估算，并布设监控点，由专业测量技术人员负责工程监控，发现问题及时处理。工作坑完成后，预览调试各种设备，并做好各项准备工作。洞口止水措施采用搅拌桩帷幕止水，顶管机头顶进时，将搅拌桩用人工开挖成圆孔。直径蛇600mm顶管圆孔直径为3.14m，即形成搅拌桩帷幕止水。为了减少顶进压力，排管顺序按机头后跟10节带注浆孔管、7节普通管，第1节管的注浆孔设阀门。顶管施工工艺的主要步骤如下。(1)拔桩、初顶、刃机头。用80t起重机将机头吊至井内，平稳放在导轨上，保证管外皮与导轨之间接触严实，并使其靠近洞口。用起重机将工作坑洞口范围内的钢桩拔起，使钢桩底比管外皮高20cm即可。此时，立即将导轨上的机头顶到洞口，使机头正面和洞外土体紧密顶严，然后迅速顶机头人土。为预防刃机头时下跌，需加强机头与第1节管及第1、2、3节管之间的连接。采用了4组M30螺栓。(2)机械出土。用工作井内油缸将机头向前方顶进，同时刀盘旋转搅土到底部，通过螺旋输送机将底部的土提升后卸至运土车运走(见图1)。一般顶进开动前应先转动刀盘。运土车在混凝土管内铺设的轻型轨道上运行，轻轨由8#槽钢焊接而成，每节长2m，用螺栓连接。由于管线较长，管内运土采用卷扬机和人工配合推动运土车，将土运到工作坑内，用起重机将土吊至地面的运输车上运走。(3)回动缸、下顶铁，继续顶进，出土。当顶进油缸伸出约0.7m时，应将油缸回缩，下1块顶铁，然后继续顶进、出土。(4)注浆。当机头顶进土内约8m时，开始注浆。根据计算，注浆压力以0.5MPa为宜，注浆量控制为理论计算值的1.5倍左右，实际压浆量需根据具体情况测定。如果压浆量超过理论压浆量数倍，则应改变泥浆配方，增加泥浆的粘度和稳定性，如提高含土率，掺加粉煤灰、木屑，增加化学浆糊等。注浆孔一般设置在环形套筒的下面，套筒向后开口，环向连通，同一断面上设置4个，环向均匀布置。注浆时要遵循“先压后顶，随顶随压”的程序。顶管机注浆及管子接口见图2。曲线长线顶管时，管道还受到土层的被动土压力，所以需要减小土体对管道的阻力，注入减阻泥浆是减小阻力的重要措施。顶进时要及时有效地同步跟踪注浆，确保形成完整的泥浆套，同时在管道四周定时补压浆，确保泥浆套不流失破坏。由于顶进过程中会遇到暗冰，泥浆需特殊配制，其比重1.09g/cm3、胶体率100%，状态略稀疏。泥浆配合比(重量比)为膨润土：水：碱=25：83.7：0.75。(5)顶进测量。顶管时测量非常重要，要勤顶勤测，随时校正。一般在下管前和下管顶进一次后都应测1次，此时发现偏移容易校正。正常顶进时每顶进1m测1次。测量采用激光经纬仪和水准仪配合进行，机头前方有固定光靶。测量时将油缸缩回。(6)回油缸、下管节。下管节前，将顶进油缸全部缩回，管道内所有的工艺管路全部临时断开，切断管内及坑内所有电源，坑内人员全都走进管内或上至地面。下管需由专人指挥，管节要注意插口朝前，承口朝后，在插口安装胶圈时要涂抹油脂，以使油缸顶紧管接口时胶圈均匀压缩，防止漏浆漏水。(7)回油缸、下顶铁、顶进出土(重复步骤3)。管节稳定好后，先下弧形顶铁，再下U型顶铁，然后顶进，将刚稳定好的管节与前1管节顶紧。同时连接各种管路、电路及送土车轻轨。(8)拔桩、进副坑。当机头顶到接近副坑时，采用25t起重机或振动锤拔副坑进洞口范围内的钢桩，桩拔起至比管外顶稍高即可。当机头全部顶进副坑内，再将桩拔出，倒换木板。最后将机头吊至地面，运回主顶坑，开始施工另一排顶管。图1机头装置及出洞口示意图3顶管常见问题的防治3.1管道轴线偏差过大管道顶进轴线与设计轴线偏差过大，使管道发生弯曲，甚至造成管节损坏，接口渗漏。(1)原因分析。a.地层正面阻力不均匀，使工具管受力不均匀，形成导向偏差。b.顶管后背发生位移或不平整，使顶力合力线偏移。c.千斤顶不同步，或千斤顶问顶力相差较大，或安装精度不够，造成顶力合力线偏差。