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文檔簡(jiǎn)介
1,流沙地質(zhì)頂管穿越公路 施 工 方 法,2010年10月,2,1 引言 頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后發(fā)展起來的一種地下管道施工方法,它不需要開挖面層,并且能夠穿越公路、鐵路、河川、地面建筑物、地下構(gòu)筑物以及各種地下管線等,是目前長(zhǎng)輸管道常用的一種穿越施工方法。 西氣東輸二線工程?hào)|段28標(biāo)段地處江西吉安地區(qū)的水網(wǎng)地段,江河、溝渠眾多,地下水豐富,水位埋深平均約0.8米。在go038-go040處頂管穿越高速公路引路施工中,通過探坑發(fā)現(xiàn),,3,該處1.5米以下地質(zhì)為流砂,地下水位高,屬于流砂地質(zhì),且管線的鋼嵌套混凝土套管管徑較大(管外徑2160mm),使用常規(guī)的公路頂管穿越施工方法,將會(huì)導(dǎo)致公路塌陷,穿越該處公路遇到了較大的困難。 2 流砂地質(zhì)頂管穿越施工方法 頂管施工就是借助主頂油缸及管道間中繼間等的推力,把工具管或掘進(jìn)機(jī)從工作坑內(nèi)穿過土層一直推到接收坑內(nèi)吊起。與此同時(shí),也就把緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后的管道埋設(shè)在兩坑之間,這,4,1.邊坡 2.套管 3.環(huán)向頂鐵 4.縱向頂鐵 5.橫向頂鐵6.千斤頂 7.方木 8.基礎(chǔ) 圖1 頂管穿越公路示意圖,一種常用的非開挖的敷設(shè)地下管道的施工方法。頂管示意圖見附圖1,頂管施工流程見附圖2。,5,流砂地質(zhì)頂管穿越的施工流程與常規(guī)的頂管穿越施工相同,但是由于地質(zhì)比較特殊,給頂管操作帶來了很大困難,在以下的操作過程中的采用不同于傳統(tǒng)頂管的施工方法。,6,2.1 開挖操作坑 西氣東輸二線管道工程?hào)|段28標(biāo)段go038-go040處頂管穿越高速公路使用的鋼嵌套混凝土套管長(zhǎng)度為44米,每節(jié)套管長(zhǎng)度為2米,套管管徑壁厚為2160180。頂管操作前需要在公路兩側(cè)開挖兩個(gè)操作坑,即發(fā)送坑(混凝土套管頂進(jìn)端,長(zhǎng)寬深為4m4m5m)和接收坑(混凝土套管頂出端,長(zhǎng)寬深為2m2m5m);由于地質(zhì)為流砂,不能成型,正常開挖公路兩側(cè)的發(fā)送基坑和接收基坑難度很大,容易坍塌,頂管過程中存在很大的安全,7,隱患,且在坍塌過沖中需要不斷的清理,因此增加了工程量和占地面積。 為提高頂管操作的安全性,采用鋼筋混凝土沉井方法修建發(fā)送基坑和接收基坑,基坑底部為混凝土澆筑,并在發(fā)送基坑底部低點(diǎn)位置設(shè)一集水坑,用于收集和排除基坑四周和頂管過程的滲水。根據(jù)頂管操作時(shí)的荷載,發(fā)送基坑的后背墻要獨(dú)立為鋼筋混凝土墻,以承載頂管過程的反作用力。作用力的計(jì)算公式如下:,8,w1=fk1(pv+pn)dl+po 式中:w1為管壁與土層的摩阻力(以噸計(jì)) f為管壁與土層摩阻系數(shù):流砂f為0.46 k1頂力折減系數(shù):l=44m,k1=0.75; pv頂管上垂直土壓力(t/m2)pv=rh,r 為管頂上土容量(t/m2)流砂為1.7,h為管頂上土厚度(m)(包括路面厚度),h取3m; pn=管壁上土的水平壓力(t/m2)pn=pvtg2(45-/2) 為土壤內(nèi)摩擦角,流砂為30,9,d為管外徑(m); l為頂進(jìn)總長(zhǎng)度(m) po為頂進(jìn)全部管道自重(t) 以44m長(zhǎng)度計(jì)算: w1=fk1(pv+pn)dl+po=0.460.75(31.7+31.7tg230)1.544+132=329t 2.2 減少頂進(jìn)阻力的方法 在頂進(jìn)過程中,由于流砂含水量高,流砂中的水容易通過套管頂進(jìn)端流入套管,使混凝土套管外壁與周圍的流砂形成負(fù)壓,增加了頂進(jìn)的阻力。為克服該困難,套管的頂,10,管端安裝帶有注漿孔的密封圈,和頂管機(jī)具相接的套管前端安裝密封圈,使套管外壁和砂土之間形成一個(gè)密封空間,在頂管間歇,通過注漿孔將膨潤(rùn)土注入套管外壁和流砂之間。作用如下: a、防止流砂中的水流入套管內(nèi)而形成負(fù)壓。 b、進(jìn)行注漿潤(rùn)滑,可以減少套管外壁的摩擦系數(shù)。 2.3 頂進(jìn)操作方法和方向控制 頂管過程中難度較大的是控向問題,如果按常規(guī)頂進(jìn),隨著水和流砂的流出,勢(shì)必造成套管圓周方向的塌陷 ,至使套管因重力,11,作用在軸線方向產(chǎn)生偏差,嚴(yán)重造成套管與套管間錯(cuò)縫,主管無法穿入,甚至造成路面塌陷。 為了解決此問題,我們?cè)谔坠芮岸搜b上控向機(jī)頭簡(jiǎn)稱頂管機(jī)具(附圖3),,12,13,頂管機(jī)具分前端和后端,前端是一個(gè)密封艙,后端是一個(gè)控向裝置,后端鑲嵌在前端后部;密封艙帶有一方形艙門,艙門上裝有進(jìn)氣管和排氣管,在第一節(jié)鋼嵌套混凝土套管和頂管機(jī)具間安裝一個(gè)艙門,形成第二個(gè)艙作用同前艙門,起第二道密封作用。在頂進(jìn)過程中后艙門關(guān)閉,第一個(gè)艙門打開,用氣泵由艙門上的進(jìn)氣閥向其注氣進(jìn)行氣密封水,密切觀察艙門上內(nèi)、外側(cè)的壓力表,壓力控制在0.020.04mpa,(作業(yè)人員在0.020.04mpa壓力下安全),在壓力作用下,流砂中的水得以控制,流砂變成含水,14,很低的砂,兩名作業(yè)人員位于后艙內(nèi),密切觀察頂進(jìn)情況。頂進(jìn)停止后,作業(yè)人員進(jìn)入前艙挖砂,挖土要求如下: a、第一次開挖采取多頂少挖的原則,以后則邊頂邊挖,嚴(yán)禁超挖。 b、根據(jù)流砂的特征,工作面向前挖至0.20.4m時(shí),頂進(jìn)一次,挖出的土要及時(shí)外運(yùn)。 c、開挖后要及時(shí)頂進(jìn),及時(shí)測(cè)量,可使頂力限制在較小的范圍內(nèi)。 d、挖砂時(shí)盡量開挖中心以下部分,避免在水泥套管外側(cè)形成空洞。 挖砂時(shí)直接將砂土由前艙倒到后艙;倒砂完,15,畢后,作業(yè)人員進(jìn)入后艙,關(guān)閉第一個(gè)艙門繼續(xù)注入空氣加壓,始終維持第一個(gè)艙的封水氣密壓力;打開排氣閥放掉后艙壓力,打開艙門將砂土用小車運(yùn)走,運(yùn)完后,關(guān)閉第二個(gè)艙門,開始下一輪頂進(jìn)操作,這樣周而復(fù)始工作。當(dāng)頂進(jìn)過程中如果發(fā)現(xiàn)左右、上下偏差,通過頂進(jìn)機(jī)具的后端控向裝置圓周均布的四個(gè)油壓小千斤頂進(jìn)行微調(diào),調(diào)整頂進(jìn)的方向。 3 結(jié)束語 采用流砂地質(zhì)頂管穿越公路施工方法,安全可靠、有效防止了公路塌陷;施工完畢,16,后的混凝土套管相互承插接縫間隙小、軸線方向上平整、控向精度高
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