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[市政工程包括哪些]市政工程中的曲线顶管施工

来源:广东快乐十分选二计划 时间:2019-04-09 点击: 推荐访问:人工顶管施工方案

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摘要:城市地下管网是城市基础设施的重要组成部分。顶管技术由于其在市政工程施工中的众多优点而逐渐被广泛应用,本论文在简单介绍了顶管技术的施工特点的基础上,重点分析了曲线顶管技术在市政工程建设中的应用,并讨论了顶管施工的工艺问题,对于进一步提高顶管施工的质量水平具有一定借鉴意义。
  关键词:曲线顶管;施工技术;市政工程
  中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
  随着城市基础建设日益完善,市政地下工程越来越普遍地采用非开挖技术,其中顶管施工技术正成为地下管道工程最主要的施工技术之一。在污水治理工程中,随着工程在更大范围内的展开,在实施过程中遇到了许多复杂的地质情况和交通情况,工程所处的位置和施工环境不可能进行较多的地面开挖作为顶管工作井,因此常常会采取减少顶管作业井数量,增长顶管一次顶进长度,特别是将直线顶管变更为长距离曲线顶管的方案。
  一、曲线顶管施工
  1、 曲线顶管设备的选型与设计
  选择好顶管掘进机对顶管施工是至关重要的。顶管掘进机的选型与土质情况有关,而与曲线情况无关。该工程顶管穿越土层多为灰色淤泥质粘土层,土体软弱,含水率高,所以,工程选用了目前国内较先进且适合于本地区土质,较易于控制沉降量的全封闭大刀盘顶管掘进机 Φ2400 泥水机械平衡式顶管机。同时针对工程实际情况对曲线顶管的机头纠偏系统另行设计,满足机头处有 3~4 套纠偏系统,用机头处的整体弯曲弧度来导向,引导后续管道顺利曲行。纠偏系统的设计着重注意以下关键数据:(1)该工程机头纠偏油缸总推力 F 控制在 6 800 kN,取 8 台 D =200 mm 双作用油缸,每组 2 台,满足推力要求。(2)机头长径比(即机头前壳体长度 /机头外径),若过小,在软土地层中顶进,常会因土体反力不够,加之掘进机自重和机械振动的影响,即使在机头纠偏油缸伸出的情况下,仍无反应,故该工程的机头长径比取值为 1.1,纠偏效果良好。(3) 机头最大纠偏角度,由于顶管纠偏的原则是勤测、勤纠、微纠,如果取值过大,操作人员往往很难控制微纠,若设计太小,又不能满足及时纠偏的要求,根据大量经验数据,最后取为 2°。(4)纠偏特殊管的设计,一般掘进机的纠偏系统设计成 l套 4 组,成 45°斜线上下方布置,但是考虑到该工程为急曲线顶管,所以在机头的 l 套纠偏系统上再增加 3 套纠偏系统。这种纠偏系统是用纠偏特殊管形式来解决的,即在 F 型成品管的尾部预置若干个油缸槽,以便顶管进入曲线段时,可以用油缸强行把成品管接缝张开,同时在接缝处塞人木垫,满足设计确定的 θ 值和缝隙值。
  2、 成品管的选型与设计
  目前顶管用的管材型号有企口管、T 型钢套接口管和 F 型钢套接口管三种。该工程选用 F 型成品管。管节接缝有以下几何关系:tanθ=L/RX=Dtanθ=DL/!R式中,θ 为相邻两管节之间的转角;L 为管长(标准管长为 2.5 m);R 为曲线半径;X 为管外壁的缝隙差;D 为管外径。当 R=300 时,代入上式,得:X=24 mm,θ=0.48°,当 R=600 时,代入上式,得:X=12 mm,θ=0.24°。成品管的另一个重要问题是管节端面的木衬垫。在直线段,木衬垫经受力已经被压缩了一部分。进入曲线段以后,在管道内侧又被压缩了一部分,但是这种压缩与材料性能有关。试验显示:采用多层夹板,变形量很小,为 15%;而采用松木,变形量可以达到 30%以上。对曲线顶管施工,曲线段管子端面的承载面积应尽可能大些,同时衬垫材料也能够满足强度条件,显然松木衬垫更适应于曲线顶管施工。同时,木衬垫的厚度也不宜太薄,否则将起不到压缩变形和补偿端面承载面积的作用。为此选择厚度为 30 mm 的松木衬垫。
  3、 顶管施工过程
  整个曲线顶管过程分为四个阶段:出洞前准备阶段、正常顶进阶段、曲线段顶进、出洞及后期收尾阶段。
  ⑴ 出洞前准备阶段该阶段工作包括:起重设备就位,顶管设备进场,洞口止水装置安装,轴线放样,立后靠,机坑导轨、主顶油缸组成及测量安装就位,泥水系统机坑旁通阀组及管道系统安装就位,操纵平台搭建,电气控制线路布置,储水箱及泥水泵安装就位、压浆系统及其管道安装就位、顶管机头下井就位,各部分设备调试运行,联机总调试,触变泥浆搅拌储存等。
  ⑵ 正常顶进阶段凿除水泥土或混凝土,割除型钢或钢筋,打开洞门,机头顶入洞口后下设备段。转接油管、电缆及泥水管后继续顶进。油缸顶到位后,拆除泥水管和电缆,第一节管下井,设备段与第一节混凝土管合拢,接通泥水管和电缆继续顶进。重复上述过程。在顶至预定长度后,下中继环并联机调试一次。在顶进过程中每顶一节管就要对顶进轴线作1~2 次测量,确定纠偏的方向和时机,并对机头前10 m,后 20 m 的地面沉降监测点作测量,以便当班施工人员能及时采取相应措施,控制沉降幅度。整个顶进过程中从机头后设备段、即后续管每隔两只管节设置一圈压浆孔向管壁外注入触变泥浆,进行顶进中的定点压浆和中间补浆,用以减小顶进时管外壁阻力,填充土中空隙,减小地面沉降。
  ⑶ 曲线段顶进管道顶进进入曲线段时,利用机头纠偏油缸作(管道)机头一侧“伸展”形成曲线。这种“伸展”所产生的曲线稳定可靠,但后续接口易产生张开量不均匀的问题,严重时会造成接口破坏。为确保每个管节的接口张开量均匀,须用液压千斤顶来调整接口张开量。当接口张开后,用特制的厚木垫嵌入开口处而使接口张开量保持恒定。
  ⑷ 出洞及后期收尾工作该部分工程包括:接收导轨就位,安装洞口止水装置,机头偏差复测,井位复测,打开洞门,机头进洞并吊运,管道内清理,洞口井壁与混凝土管节间连接处理,机坑内设备拆除和吊运, 管道清洗,管节偏差测量记录。
  二、曲线顶管控制的技术措施
  1、 曲线顶管顶力控制技术
  根据以往工程实例和有关资料,机头压力对地表变形有较大的影响,在顶管中要要严格控制好机头压力。对于曲线顶管,只要在管外壁形成质量良好的完整泥浆套,曲线顶管顶力的变化与直线相似。问题是要形成良好的浆套。
  2、 曲线顶管轨迹控制与纠偏技术
  ⑴顶管自动测量引导系统测量对曲线顶管的轨迹控制至关重要。由于在曲线顶管管内,测量仪器不能与机头通视,而且在顶进过程中,整体管道都是处在无规则动态,还会发生旋转现象。若采用人工地下导线测量方法,不仅测量时顶管必须停止,而且工作量大,影响顶管进度。在二次测量之间,只能盲目顶进,顶管质量难以得到可靠保证。为此,引进了国内先进的顶管自动测量引导系统,实现了机头的跟踪测量,做到“随测随纠”,有效地保证了顶管的质量并大大提高整体施工进度,效果特别明显。
  ⑵曲线顶管的纠偏技术除了机头一套纠偏装置以外,把最前 3 节管子设计成纠偏特殊管。即:在普通管的尾部预留油缸槽,放置起曲油缸,以便顶管进入曲线段时,可以同时启用机头纠偏油缸和起曲油缸,并把松木垫逐步垫到设计厚度,形成整体弯曲弧度开始起曲。只要机头及前几节管子已经开始起曲,后面的管节一旦到达起曲段,也会自行起曲。为了保持曲线,必须在管节开口后,逐步塞入木垫,直到设计厚度为止。同时在前 8 节管子上设置拉杆,以便控制管节缝隙的变化,以防线型失控。当顶进从曲线段恢复到直线段时,也是通过机头纠偏油缸和起曲油缸实现的。这时可把原来压实的木垫抽出,或在反方向塞人木垫,逐步达到设计厚度。曲线顶管从直线段到曲线段和曲线段恢复到直线段,应经过一段过渡曲线。施工前可根据设计曲线制定实际控制曲线,实际控制曲线宜保持在设计曲线的内侧。
  结语
  曲线顶管中,在确保注浆套完整的情况下,管外壁侧向摩阻力与直线段相比不增加。曲线顶管应严密计算确定成品管管长、管缝及钢套环接口长度,据此确定实际控制曲线。曲线顶管技术为施工困难地区管道工程提供了新的施工途径。特别是老城区,由于原有管线密布,道路弯曲,曲线顶管施工技术必将在市政工程建设中得到越来越广泛的应用。
  【参考文献】
  [1] 由广明,朱合华,等.曲线顶管施工环境影响的三维有限元分析[J].地下空间与工程学报,2007.
  [2] 范明星,朱合华,等.大口径小半径曲线钢筋混您画图顶管施工技术与应用[J].中国市政工程,2001.

本文来源:http://www.acandnoa.com/zz/57640/

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