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手掘式顶管施工作业指导书

手掘式顶管施工作业指导书

(目录)

一、概述.................................................2

 

二、适用范围.............................................3

 

三、顶管施工的基本原理...................................3

 

四、手掘式顶管施工工艺流程...............................3

 

五、长距离顶管施工......................................15

 

六、手掘式顶管施工中的常见问题及处理方法................17

 

七、顶管施工发展趋势....................................24

 

 

 

 

 

 

 

一、概述

顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法,它不需要开挖面层,并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等,因此与开挖法埋管相比,顶管法施工有以下优点:

    1、顶管施工是非开挖铺管技术的一种,其在国外已广泛使用,在国内也逐渐普及。由于不开挖地面,所以能穿越公路、铁路、河流,甚至能在建筑物底下穿过,是一种能安全有效地进行环境保护的施工法。

    2、顶管施工不开挖地面,故而被铺设管道的上部土层未经扰动,管路的管节端不易产生段差变形,其管寿命亦大于开挖法埋管。

    3、采用房下顶管施工法能节约一大笔征地拆迁费用,减少动迁房,缩短管线长度,有很大的经济效益。

顶管施工最早始于1896年美国的太平洋铁路铺设工程施工中,我国的顶管施工最早始于何时,已无确切的资料记载,据了解,在上世纪五十年代初,北京、上海等一些城市已开始进行顶管试验;我市最早进行顶管施工约在上世纪八十年代初,最早的顶管施工都是些手掘式顶管,设备也比较简陋,在1964年前后,上海开始试验机械式顶管施工;经过50余年的发展,顶管施工已随方兴未艾的城市建设越来越普及,顶管施工已发展成为一门非开挖施工技术,应用领域也越来越宽;目前,机械式顶管施工已在沿海城市得到普及,顶管施工理论也日臻完善,但在西安地区,手掘式顶管施工仍是现今管道施工

中普遍采用的施工方式。

二、适用范围

    本施工方法适用于能自立的土中,如粘土、亚粘土,在采取注浆或降水的辅助施工后,可适用于砂性土,砂砾土等。此法不适用于岩层,明水河床等地质情况。
   
采用本施工方法可敷设穿越地面构(建)筑物、管径在1.0~2.5m的给水管道、排污管道、工业地下管道等。

三、顶管施工的基本原理

顶管施工就是利用人工或机械挖土,借助于主顶油缸及管道中继间等的推力,把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推到接受坑内吊起;与此同时,也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两坑之间,这是一种非开挖的敷设地下管道的施工方法。

四、手掘式顶管施工工艺流程

施工准备        放线定位       确定工作坑尺寸        工作坑开挖        坑壁支护       基础及导轨安装       后背安装       顶管设备安装        管道顶进       测量与纠偏      

接口处理        接受坑       砌检查井       闭水试验       

工作坑、接受坑回填        竣工验收

1、施工准备

⑴、顶管工程开工前,建设单位组织设计单位、施工单位、监理单位等相关方进行设计交底。当施工单位发现施工图有错误时,应及时向设计单位提出设计变更申请,变更申请应得到建设方和设计单

位确认。

⑵、顶管工程开工前,施工单位应根据施工范围进行现场调查,绘制现状调查平面图,并应掌握现场以下资料:

①、现场地形、地貌、建筑物、各种地面地下管线和其他设施情况;

②、工程地质和水文地质资料;

③、地区气象资料;

④、工程用地、交通运输及排水条件;

⑤、施工供水、供电条件;

⑥、工程材料、施工机械供应条件;

⑦、结合工程特点和现场条件的其他情况和资料。

⑶、顶管工程施工前,施工单位应编制实施性施工组织设计、基坑开挖及支护专项方案、用电施工组织设计等。

⑷、顶管工程施工前,施工单位应接受建设单位组织的有关单位向施工单位进行的现场交桩,并办理交桩手续。

⑸、临时水准点和管道轴线控制桩的设置应便于观测且必须牢固,采取保护措施并经常校核。

⑹、对已建管道、构筑物等与新建管道衔接的平面位置和高程,开工前应进行校对复核。

2、工作坑位置及开挖尺寸确定

⑴、顶管工作坑是顶管作业现场设置的临时性设施,包括后背、导轨和基础等,工作坑是人、机械、材料较集中的活动场所,因此, 选择工作坑的位置应考虑以下原则:

①、有可利用的坑壁原状土作后背;

②、工作坑尽量设在沿线检查井及交汇折点、变管径检查井处;

③、工作坑处应便于排水、出土和交通运输,距电源、水源较近,并且具备堆放少量管材和暂存土的用地;

④、工作坑应尽量远离建筑物或对其易于采取安全保护措施处。

⑵、顶管坑开挖尺寸确定

工作坑的尺寸应根据施工方法和设备尺寸,按实际布置的情况确定,同时考虑工作坑设置的使用功能(单向顶、多向顶、转角顶等)

①、顶管工作坑,是顶管工程的重要设施,工作坑有单向坑、双向坑和转角坑。向一个方向顶进所能达到的最大长度,为一次顶进长度。矩形工作坑底部尺寸应符合以下要求:

B=D1+S

L=L1+L2+L3+L4+L5

式中B—矩形工作坑的底部宽度(m

D1—管道外径(m

S—操作宽度取2m

L—矩形工作坑的底部尺度

L1—管节长度(m

L2—运土工作间长度(m),一般取1.5m

L3—千斤顶长度(m

L4—后背墙的厚度

L5—稳管时,已顶进的管节留在导轨上的最小长度(m),一般为 0.5-0.6m

工作坑深度(H1H2)应符合下列公式要求:

H1=h1+h2+h3

H2=h1+h3

式中H1—顶进坑地面至坑底的深度(m

H2—接收坑地面至坑底的深度(m

h1—地面至管道底部外缘的深度(m

h2—管道底部外缘底部至轨底面的高度(m

h3—基础及其垫层的厚度。但不应小于该处井室的基础及垫层厚度(m

3、工作坑开挖及坑壁支护

工作坑开挖视地质情况和工作坑深度确定,一般在四米范围之内采用机械开挖,四米以下人工开挖,如在工作坑范围有地下管线或场地狭窄等不适于机械开挖时,须全部采用人工开挖;机械开挖完成后要及时进行坑壁支护,人工开挖深度超过2也必须及时进行坑壁支护。

坑壁支护方式主要取决于施工工艺、坑壁土质、工作坑深度和地下水情况。坑壁支护方式有多种,如:板撑支护、钢筋混凝土逆作法支护、钢板桩支护、沉井支护等。目前西安地区手掘式顶管施工普遍采用的支护方式是板撑支护和钢筋混凝土逆作法支护,板撑支护主要用于土质稳定、无地下水、管道埋深较浅的工作坑,混凝土逆作法支护主要用于土质不稳定、管道埋置较深、地下水位高的工作坑。在砂层地段,工作坑开挖前往往还要进行预支护,目前西安地区广泛采用的是高压旋喷桩预支护。

4、基础及导轨安装

⑴、基础的形式取决于基底的土质、关节的重量以及地下水位情况,一般有三种形式可供选用:

①、土槽枕木基础:适用于土质较好,又无地下水,施工管径较小且顶进方向没有变化的工作坑。施工时在工作坑底部多做37灰土垫层,一般为30cm,然后铺设方木并联接牢固,可在方木上直接铺设导轨,方便导轨的变向安装;

②、卵石木枕基础:适用于地下水位不高,但地基土味粉细砂或砂土近饱和状,安装导轨过程中有可能基础被扰动,且顶进方向有变化的中、小型的工作坑。施工时在地基土上直接作砂砾石基础,然后铺设方木,连接牢固;

③、混凝土基础:适用于各种管材和工作坑,施工时先做37灰土垫层或砂砾石垫层,然后做混凝土基础,混凝土强度等级不低于C20,厚度不小于20cm,基础宽度较井室(管道)基础宽50cm为宜,这种基础部扰动地基土,能承受较大荷载。

⑵、工作坑导轨宜选用钢质材料制作,并应有足够的刚度,一般采用重型钢轨,长度以管材长度1.5-2倍为宜;两导轨距离控制在管径的0.45-0.6倍之间,安装导轨时,应首先利用垂球和直尺确定导轨间距和平面位置,然后根据放样高程调整导轨高程,两导轨应顺直、平行、等高,,其纵坡与管道设计坡度相一致;安装后的导轨应当牢固,不得在使用中产生位移,丙机场检查校核。

⑶、两导轨间距可按照下式计算:

A=2(D-h+e)(h-e)

式中:D-管外径(mm)  h-导轨高度(mm)  e-管外底距基础的距离 (一般为10-25mm

⑷、导轨安装的允许偏差为:

轴线位移:左3mm,右3mm;顶面高程:0-+3mm;两轨内距:±2mm

5、后靠背

后靠背是把主顶油缸推力的反力传递到工作坑后部土体中去的墙体,它的构造会因工作坑构筑方式不同而不同。

⑴、利用坑壁原土作后靠背时,后背土壁应铲修平整,并使壁面与管道顶进方向垂直。具体做法是:在平直的土壁或撑板前横排15cm×15cm方木,与土壁或撑板贴紧,方木前可设置立铁,立铁前再横向叠放15cm×40cm横顶铁;方木应卧到工作坑底以下一定深度(1m左右),使顶镐的着力中心高度不小于方木后背高度的13

⑵、利用混凝土墙作后靠背时,由于主顶油缸较细,对于后靠背的混凝土墙来说只相当于几个点,如果把主顶油缸直接抵在座墙上,则后座墙极易损坏,为防止此类事件发生,在后座墙与主顶油缸之间,再垫上一块厚度为20cm-40cm的钢结构件,称之为后靠板,这样后座墙就不易损坏了。

6、顶管设备安装

⑴、主顶装置

顶管采用的主顶装置由主顶油缸、主顶油泵、操纵台及油管等四部分组成。主顶油缸是管子推进的动力,其额定顶力一般为2000KN-5000KN,行程有0.250.50.81.2m,主顶油缸的压力油由主顶油泵通过高压油管供给,常用的压力在32MPa-42MPa之间,高的可达50MPa;主顶油缸宜固定在支架上,并与管道中心的垂线对称,其合力的作用点应在管道中心的垂直线上;当主顶油缸多于一台时, 宜取偶数,且其规格宜相同;当规格不同时,其行程应同步,并应将同规格的主顶油缸对称布置;主顶油缸的油路应并联,每台主顶油缸应有进油、退油的控制系统。

油泵宜安装在主顶油缸附近,油管顺直、转角少;与主顶油缸相匹配,并应备有油泵,油泵安装完毕,应进行试运转;顶进中若发现油压突然增高,应立即停止顶进,检查原因并经处理后方可继续进行顶进;主顶油缸活塞退回时,油压不得过大,速度不得过快。

⑵、顶铁

顶铁是顶管过程中传递力的工具,它可延长主顶油缸的行程,并且扩大管节端部的承压面积,顶铁根据安放位置和使用作用不同可分为直顶铁、环形顶铁、弧形顶铁、和马蹄形顶铁四种;安装后的顶铁轴线应与管道轴线平行、对称,顶铁的允许联接长度,应根据顶铁的截面尺寸确定。顶进时,工作人员不得在顶铁上方及侧面停留,并随时观察顶铁有无异常现象。

⑶、工作平台和棚架

工作平台搭设在工作坑的顶面,主梁采用型钢,上面铺设15cm×15cm方木,作为承重平台,中间留出下管和出土的方孔为平台口;承重平台主梁根据荷载计算选用(管体中、操作人体重及其他附加荷载),主梁两端伸出工作坑壁搭地不得小于1.2m

棚架即起重架与防雨篷合成一体,找一防雨篷布为工作棚,起重用卷扬机、滑轮或电葫芦门式架或汽车起重机,一起构成顶管施工的运输系统,各设备的型号、功率,根据其中重量符合计算配备。

⑷、工作坑的防护

工作坑周围必须安装护栏,护栏应用钢管制作(钢管Φ40MM),当 在基坑四周固定时,可采用钢管并打人地面5070crn深。钢管离边口的距离,不应小于50crn。当基坑周边采用板桩时,钢管可在板桩外侧进行焊接。工作坑四周采用1.0×1.2封闭围挡。工作坑上下应配有梯子,梯子必须有扶手,其跨度尺寸不大于30cm,工作坑在二步框架处应设置二次平台,作业人员应从规定的通道上下,不得从非通道进行攀登。

⑸、顶管工作坑允许偏差应符合下表的规定。

序号

  

允许偏差

mm

检验频率

检验方法

范围

频率

1

混凝土抗压强度

符合设计要求

 按坑检验

2

中线位移

15

每座

2

经纬仪检测或挂中心线钢尺检查

3

后背

垂直度

1%H

1

垂线与钢尺检查

水平线 与中线偏差

1%L

4

导轨

高程

+30

水准仪检测

中线偏位

3

经纬仪检测

               

注:表中H为后背的垂直高度,L为后背的水平长度。

⑹、顶管工作坑坑内布置

    7、管道顶进

⑴、下管就位

下管前先对管子外观进行检查,主要检查管子是否有破损、纵向裂缝,管径符合规范要求,管口无破损,若修补合格处宜在正上方。检查合格的管子方可用起重设备吊至工作坑的导轨上就位。

起重设备应预先进行鉴定;现场经检查、试吊、确认安全可靠方可下管。下管时工作坑内严禁站人。当所下管子距导轨小于50cm时,操作人员方可进前工作。管子就位,第一节管子下到导轨上,测量管体中心及前后端的管底高程,确认高程合格后方可顶进。第一节管作为工具管,顶进方向与高程的准确,是保证整段顶管质量的关键。

(2)、管前挖土与顶进

管前挖土是控制管节顶进方向和高程、减少偏差的重要作业环节,是保证顶管质量及管上构筑物安全的关键。因此对管前挖土顶进的规定是:

在一般顶管地段,若土质良好,可超越管端30-50cm;在铁路道轨下方不得超越管端以外10cm,并随挖随顶,在道轨以外最大不得超过30cm,同时应遵守其管理单位的规定;在不允许基土下沉的顶管地段(如上面有重要构筑物或其他管道),管子周围一律不得超挖;在一般顶管地段,上面挖弧面允许超挖1.5cm,但在下弧面135o范围内不得超挖,一定保持管壁与土基表面吻合;在土层松散或有流沙地段顶管时,为防止土方坍落,保证安全便于操作,在首节管前端可安装管帽(帽檐伸出长度取决于土质)将帽檐顶入土中后,方可在帽檐下挖土。顶进开始时,应缓慢进行,待各接触部位密合后,再按正常顶进速度顶进;顶进中若发现油路压力突然增高,应停止顶进,检查原因并经过处理后方可继续顶进,回镐时,油路压力不得过大,速度 不得过快;挖出的土方要及时外运,及时顶进,使顶力限制在较小的范围内。

(3)、顶进测量

在顶第一节管(即工具管)时,以及在校正偏差过程中,测量间隔不应超过30cm,以保证管道入土的位置正确;管道进入土层后的正常顶进,测量间隔不宜超过100cm,测量应在管前挖土后进行,根据偏差量修整管前土弧。

中线测量:顶进长度在60cm范围内,可采用垂球拉线的方法进行测量,要求两垂球的间距尽可能地拉大,用水平尺测量头一节管前端的中心偏差。一次顶进超过60cm应采用经纬仪或激光导向仪测量(即用激光束定位)。

高程测量:用水准仪及特制高程尺(用于小管径),根据工作坑内设置的水准点标高(设两个),测第一节管前端与后端管内底高程,以掌握第一节管子的走向趋势。测量后应与工作坑内另一水准点闭合。

激光测量:用激光经纬仪(激光束导向)安装在工作坑内,并按照管线设计的坡度和方向调整好,同时在管内装上标示牌,当顶进的管道与设计位置一致时,激光点即可射到标示牌中心,说明顶进质量无偏差,否则根据偏差量进行校正。

全段顶完后,应在每个管节接口处测量其中心位置和高程,有错口时,应测出错口的高差,以衡量全段高程与纵坡,高程与中心偏差应在允许值之内。

(4)、校正纠偏

顶管误差校正是逐步进行的,形成误差后不可能立即将已顶好的

管子校正到位,应缓缓进行,使管子逐渐复位,不能猛纠硬调,以防产生相反的结果。常用的方法有以下三种:

①、超挖纠偏法:

偏差量1-2cm时,可采用此法,即在管子偏向的反侧适当超挖,而在偏向侧不超挖甚至留坎,形成阻力,使管子在顶进中向阻力小的超挖侧偏向,逐渐回到设计位置。

②、顶木纠偏法:

偏差大于2cm,在超挖纠偏不起作用的情况下,可用圆木或方木的一端顶在管子偏向的另一侧内管壁上,另一端斜撑在垫有钢板或木板的管前土壤上,支顶牢固后,即可顶进,在顶进中配合超挖纠偏法,边顶边支。利用顶进时斜支撑分力产生的阻力,使顶管向阻力小的一侧校正。

③、千斤顶纠偏法

方法基本同顶木纠偏法,只是要顶木上用小千斤顶强行将管慢慢移位校正。

(5)、对顶接头

对顶施工时,在顶至两管端相距约1-2m时,可以两端中心掏挖小洞,使两端通视,以便校对两管中心线及高程,调整偏差量,使两管准确对口。

8、接口

顶进钢筋混凝土管时,在两管的接口处加衬垫,一般是垫麻辫或3-4层油毡,F型接口采用多层胶合板衬垫,平口管应偏于管缝外侧放置,使顶紧后的管间内缝有1-2cm的深度,以供顶进完成后进行填缝;顶进完毕后,拆除临时连接的内胀圈,进行内接口,其接缝处理 应按设计规定;如设计无规定时,可采用钢板内套接口。管内缝填打石棉水泥后,安装预制钢板内套环,再次填打油麻和石棉水泥,并用清水湿润,填缝完毕及时养护。钢套环外露面应刷防腐涂料;钢套环F形单胶圈接口的操作程序为:清理管口→涂刷粘合材料→多层胶合板衬垫安装→填充管外圈聚硫密封膏→安装楔形橡胶圈→管子顶入→内圈聚硫密封膏填充;橡胶圈安装时应清除承口内和擦口外的油污、杂物,将选定的橡胶圈套入插口槽内,平顺、无扭曲;橡胶圈保存中应注意不能与油类接触,橡胶圈应质地紧密,表面光滑平直,无空隙气泡。橡胶圈宜在阴凉清洁的环境下保存。

9、顶进管道的质量标准

目测直顺、无反坡、清洁、不积水、管节无裂缝;钢筋混凝土管道内接口填料饱满、密实,且与管节接口内侧表面齐平;内套环接口应对正管缝,填料密实、均匀,每侧凹进套环边缘1-2mm;顶管中如遇塌方或超挖空隙必须进行处理。

顶进管道允许偏差:

序号

 

允许偏差(mm

检查频率

检验方法

范围

点数

1

中线位移

D1500

30

每节管

1

 测量并查阅

 测量记录

2

D1500

50

3

管内底高程

D1500

+30~-40

每节管

1

用水准仪测量

4

D1500

+40~-50

5

相邻管间错口

混凝土管

d15%且不大于20

  个接 

1

用尺量

6

钢管

2

  顶接 

1

用尺量

7

相顶时管节错口

30

注: D为管径,d为管壁厚。

10、顶管施工纪录与管理

在一个施工段的管子顶进过程中,管道一直处于动态,加强顶进施工中的动态管理,是提高顶进质量的保证;顶管施工纪录则是反映 管道在顶进过程中动态情况的依据,因此,应认真填写顶管施工纪录,做好交接班,掌握顶进的动态,做到情况明、问题清、有对策、处理及时。

填写顶管施工纪录必须真实、清晰、完整;交接班时,当班负责人必须向接班负责人交清纪录,并说明在顶进操作过程中所出现和发现的问题及处理情况;对于影响顶进质量与安全作业的问题,必须及时处理,减少停滞,需停下来研究解决的问题,要尽快制定出对策,抓紧处理,恢复顶进;整个施工段的顶进应分阶段的进行检验,不许等到全段顶完再全面检验。日常的顶进原始记录,只反映了当班顶进情况,但顶进管道在动态过程中的变化情况应及时掌握,每顶进10-20m,宜全面检验一次施工质量,存在的问题应在继续顶进中得到解决;提高施工及操作人员的素质,加强在顶管施工中的动态管理,是保证顶进施工质量的关键。顶进施工必须认真制定并贯彻执行施工方案及有关规定,把握顶进动态中的情况,才能提高作业的施工质量,保证安全施工与作业进度。

五、长距离顶管施工

长距离顶管是指每一段连续推进的距离都在100m以上的顶管施工,对手掘式顶管来说,由于受到通风、排土方式等的制约,一般长距离顶进不宜超过200m,由于一次顶进距离较长,就产生了与普通顶管的许多不同之处。

1、中继间

中继间,有时又称中继环或中继站,是安装在一次顶进管子的某个部位,把这段一次顶进的管子分成若干顶进区间,在顶进过程中,先由若干个中继间按先后顺序把管子推进一小段距离后,再由主顶油 缸推进最后一个区间的管子,这样不断重复一直到把管子从工作坑顶到接受坑的一种手段;管子顶通后,中继间按先后顺序在拆除其内部油缸后再合拢。在长距离顶管中,中继间是实现长距离顶进的有效手段。

2、注浆减摩

注浆减摩是长距离顶管施工中的一个重要环节,由于随着管子的不断推进,推力会随之增加,而降低顶进阻力最有效的方法是注入膨润土泥浆,使之在管外壁与土层之间形成一个完整的环状泥浆润滑套,变原来的干摩擦状态为液体摩擦状态,这样就可以大大地减少顶进阻力,减小地面沉降。

注浆的管路配置:工具管后开始每隔2设一道共三道注浆环,以后每隔6设一道注浆环,每个中继站后两节管均须设补浆环。由注浆总管至每道注浆环的支管必须设一球阀,每个注浆孔必须加设一道球阀。机具尾部的注浆总管前必须加设一压力表。

在正常顶进时,只对第一注浆环的三个注浆孔注浆,其余注浆阀门关闭。补浆时,从工作井开始向机具方向,逐道注浆环进行补浆,在每道注浆环补浆时,依次开启三个阀门进行补浆,每补完一个孔即关闭球阀,然后打开下一个。开启注浆孔阀门时,一手握住注浆软管,开启后即可感觉到注浆流动,大约1分钟即可完成,根据手感判定。在100范围内,每顶进2,补浆一次。在100以后每顶进8补一次浆。中继站及管道弯折处加强补浆。补浆必须在顶进的同时进行。

顶进中应绘制顶力曲线图,根据顶力增加情况分析注浆效果,当

发现顶力不正常变化,立即逐个注浆孔进行检查。关闭注浆支管上的球阀,挨个注浆孔拆下注浆管检查,发现泻出浆液无压力或无浆液泻出,即可断定该注浆环处浆套已破坏。修复时利用同一注浆环的另外两个注浆孔压浆修复,同时后顶配合顶进及收镐。

六、手掘式顶管施工中的常见问题及处理方法

1、导轨偏移

⑴ 、现象

       基坑导轨在顶管施工过程中产生左右或高低偏移。

⑵ 、原因

①、导轨自身的强度不够,受到管子自重的压力而变形。

②、导轨固定不牢靠,受到外力及震动后发生偏移。

③、导轨底部所垫木板太软而产生较大变形。

⑶、防治措施

①、对导轨进行加固或更换。

②、把偏移的导轨校正过来,并用牢固的支撑把它固定。

③、垫木应用硬木或用型钢、钢板,必要时可焊牢。

④、对工作底板进行加固。

2、后靠背严重变形、位移或损坏

⑴、现象

①、后靠背被主顶油缸顶得严重变形或损坏,已无法承受主顶油缸的推力。

②、后靠背被顶得与后座墙一起产生位移。

③、钢板桩工作坑,由于复土太浅或被动土抗太小而使钢板桩产生位移影响到后靠背的稳定。

⑵、防治措施

①、应该用刚度好的钢结构件取代单块钢板做后靠背。

②、后靠背后面的洞口要采取措施,可用刚度好的板桩或工字钢叠成“墙”垫住洞口或管口。

③、后座墙后的土体采用注浆等措施加固,或者在其地面上压上钢锭,增加地面荷载。

④、用钢筋砼浇筑整体性好的后座墙,并且尽量使墙脚插入到工作坑底板以下深一些。

3、测量仪器移动

⑴、现象

用测量仪器观察标尺,偏差一下子大很多或无法找到标尺。在大多数情况下水准气泡也不准。

⑵、原因

仪器被人碰到而移动或者是固定仪器的架子有移动。

⑶、防治措施

①、仪器架一定要固定在基坑底板上,而且底板要牢固,不要把仪器架固定在会移动的支撑等上面。

②、仪器附近应设栏杆,防止被碰,失准。

③、发现仪器移动必须重新安装好,必须对原始数据做核对,确保重新安装后的仪器数据正确。同时,还应有人复核,并做好记录。

4、管接口处错口

⑴、现象

①、错口不规则,错口不大。

②、错口较大,有的可达到管壁厚度或更大。

⑵、原因

①、错口不大,大多由于管接口处失圆,管壁厚薄不均匀所造成

②、错口较大是由于T型钢套环损坏。T型钢套环套在管子外面的接口处,在纠偏过程中纠偏力会使钢套环损坏。T型钢套环套在管子外面的接口处,在纠偏过程中纠偏力会使钢套环变形,环口扩张。当朝前的张口充塞满泥砂以后,欲向相反方向纠偏时,这个张口必须闭合,张口内的泥砂被挤,T型钢套环的直径会被撑大。反复纠偏,T型钢套环焊缝处易被撕裂,同时,钢套环的环口就发生卷边。T型钢套环连接的前后两只管子就发生错口,随着推进距离的增长,错口会越变越大,甚至使管道报废。

⑶、防治措施

①、加强对成品砼管质量的复查、挑选。

②、控制好顶管的方向,有偏差要及时纠偏,慢慢地纠正,以防纠偏过头。

③、如果在砂性土中应增加触变泥浆的注入量,让浆套很好地形成。

④、在砂土中顶管,最好采用F型接口,因为F型接口的前半部是埋在砼管内的,在纠偏过程中能承受较大的纠偏力,钢套不会损坏。

5、管端破损

⑴、现象

①、在顶进过程中管端内壁产生剥落。

②、顶进过程中发现管端出现环形裂缝,同时有一部分内壁剥落。

⑵、原因

①、两管的张角过大,使其受压面积下降,压应力增加,超过管子所允许的压力。

②、主顶油缸的总推力超过了管子所能承受的推力,往往发生在 靠近工作坑处的几节管子中。当然后一种情况也有可能与前一种情况同时发生在一处。

③、木垫环太薄或太硬。

⑶、防治措施

①、在顶进过程中认真控制好方向,纠偏不要产生大起大落。

②、适当增加垫板的厚度,尽量扩大在张角大时的受压面积。

③、在损坏的接口处用环氧树脂修补后再安装上内套环。

6、管接口渗漏

⑴、现象

管接口处有地下水渗入或者产生漏水漏泥现象。

⑵、原因

①、管接口损坏。

②、张角过大使密封失效。

③、橡胶止水圈没有安装正确或已损坏。

⑶、防治措施

①、同5防治措施

②、安装前应查前橡胶止水圈的规格、型号与外观质量,正确套入砼管的插口槽入。在止水圈进入套环之前要涂抹些浓肥皂水。止水圈不能有翻转有挤出现象。

7、管壁裂缝与管壁渗漏

⑴、现象

管内壁有渗水,并有环向、纵向或不规则的裂缝。

⑵、原因

①、管口附近出现环向裂缝,大多是纠偏过量。此种裂缝在企口管中最为常见。

②、管内产生纵向裂缝则有可能:管顶载荷太大,管子未达到应有的养护期,成品管子质量有问题,管子的砼不符合标准等。

③、管子承受的推力过大。

⑶、防治措施

①、防止纠偏过度,企口管管口张角每增加0.5度,其承受的推力则下降50%左右。

②、可在企口管承受推力的端面上垫上一定厚度的木垫环,以增加管口承受推力的接触面积。

③、加强管子使用前的检验工作。

④、安放中继间。

8、地面沉降

⑴、现象

在顶管施工完成以后,在管子中心线左右两侧的地面产生沉降。并且,随着时间的推延,沉降槽的宽度与深度均匀与日俱增。

⑵、原因

沉降的原因有四种:第一种是超挖所造成的,正常的挖土量须控制在应挖土体的95%~100%之间。第二种是顶管过程中对土拓扰动而产生的沉降。第三种则是由于润滑浆套内的浆液流失所造成的沉降。第四种是由于采用了辅助的降水施工所造成的沉降。

⑶、防治措施

①、控制好尺进与出土量之间的关系,做到不超挖。

②、润滑浆要有一定的稠度,不能太稀。如果对沉降要求很高的情况下顶完全程后,必须用充填浆把润滑浆完全置换出来。

③、尽量少采用降水这一辅助施工手段,而采用无须降水的机械式顶管施工。

严格地讲,在顶管施工过程中,地面沉降是不可避免的。但是,采用不同的施工方法,会有不同的沉降结果。沉降由大到小的顶管施工方法是:手掘式面管、气压式顶管、土压平衡式顶管、泥水平衡式顶管。另外,同一顶管施工方法,由于土质的不同和复土深度不同、管道直径不同,也有不同的沉降。只有掌握了这些基本规律,才能对沉降作出有效的预测。

9、严重偏高

⑴、现象

管子前面出现塌方,工具管及管子均严重偏高。

⑵、原因

管子严重偏高是手掘式顶管中常见的质量通病。其产生的原因都是土质较差的前提下,辅助施工措施(如降水等)又没有很好发挥作用时,工具管前方发生塌方。这时,操作者为了罅塌方而错误地采用了所谓的“闷顶”,即不出土的情况下一味地往前顶而造成的。

因为在工具管前方发生塌方时,塌方的土就按土的自然休止角涌入工具管内,工具管前上方的土受到了扰动。这时,工具管往前顶时就会沿着土的自然休止角往上爬。当清理完管内的土再进行测量时,工具管已爬得很高了。情况严重的工具管可爬到地面附近,在数十米长度内可一下子爬高2~3。所以“闷顶”是万万不可采用的。

⑶、防治措施

当工具管前方出现塌方以后应采取必要的辅助施工方法来稳定挖掘面。如采用井点降水或采用注浆等措施,也可在工具管内充以适当的气压来使挖掘面稳定。

10、左右偏差较大

⑴、现象

左右偏差已超差,而且方向纠偏越纠越偏。

⑵、原因

左右偏差一般较高低偏差引正起来容易些,发生在手掘式顶管中的这种偏差不外乎于以下几种原因:

①、采用单排单边井点降水,产生靠近井点的一边的土较硬,另一边土软软,因此工具管和管子偏向土软的一边。

②、手掘式因为比较简单,施工人员没有引起足够的重视,派不太熟悉测量仪器的人进行测量,仪器看错。

⑶、防治措施

①、降水也好,注浆也好,尽量使管子两侧的措施对称。

②、测量人员一定要经过严格培训合格以后方可上岗,对初上岗的人员要在有经验较丰富的人员带领下进行作业,同时多加以复核,以免测量差错。

11、严重偏低

⑴、现象

工具管越顶越低,工具管内下部的土比较湿,比较软。

⑵、原因

造成这种偏差的原因是由于工具管上部土较硬,下部土软软。土软硬可有两种情况:一种是土质本身存在着上层较硬,下层较软,我们是在两层土之间顶进。另一种是由于辅助施工措施使用不当或该措施没有充分发挥作用的结果。例如,当采用井点降水时其降水深度太浅,没有降到管底以下,从而发生了前述情况。

⑶、防治措施

①、尽量多挖上部较硬的土,而少挖下部较软的土。

②、延长井点降水时间或设法改善井点降水效果。

12、主顶推力过大

⑴、现象

主顶油缸的推力已超出正常顶进阻力,每平方米管外面积的综合摩阻力已达20KN以上。

⑵、原因

①、管子顶得不直,方向和高低偏差有大起大落现象。

②、注浆效果不好,使管子与土层间形不成浆套。这是手掘式常见的问题之一。因为手掘式的工具管是敞开的,前几节管子不能充分注浆,否则浆液会流到挖掘面上去,因此,不易形成浆套。或者是上述两种情况兼而有之。

⑶ 、防治措施

①、方向纠偏切忌过猛。

②、加强注浆管理。可适当地增加浆液的稠度和注浆量。

③、提前安装中继间。如果当主顶推力接近设计总推力的80%时,就应安装中继间。当主顶推力达到设计推力的90%时,就应启动中继间。如果是长距离顶管,第一只中继间的安装位置还可适当提前些,以留有余量。

七、顶管施工发展趋势

随着城市建设和科学技术的不断发展,顶管施工技术也呈现出如下发展趋势:

1、机械式顶管成为顶管施工技术的发展方向。

手掘式顶管由于顶进速度慢、安全系数低、劳动强度大等无法克服的劣势已逐步被机械顶管施工方式所取代,目前在顶管施工中最流行的有三种平衡理论:气压平衡、泥水平衡和土压平衡理论。

所谓气压平衡又有全气压平衡和局部气压平衡理论之分:全气压 平衡使用最早,它是在所顶进的管道中及挖掘面上都充满一定的空气压力,以空气压力来平衡地下水压力;而局部气压平衡则往往只有掘进机的土仓内充以一定压力的空气,达到平衡地下水和疏干挖掘面土体中地下水中的作用。

所谓泥水平衡理论就是以含有一定量粘土的且具有一定相对密度的泥浆水充满掘进机的泥水仓,并对它施加一定的压力,以平衡地下水压力和土压力的一种顶管施工理论。

所谓土压平衡理论就是以掘进机土仓内泥土压力来平衡掘进机所处土层的土压力和地下水压力的顶管理论。

目前,机械式顶管在我国沿海地区已得到推广应用,在西安地区市政系统也在土压平衡和泥水平衡顶管方面进行了初步探索,可以预见,在不久的将来,传统的手掘式顶管必将被机械式顶管所替代。

2、长距离大口径顶管日渐增多。

过去,顶管施工是作为一种特殊的施工手段,不到万不得已不轻易采用,因此,顶管施工常被用于穿越公路、铁路、建筑物、河流等的特殊施工手段,施工距离也比较短,一般为20-30m,然而现在则不同,顶管施工已作为一种常规施工工艺被普遍采用,一次推进距离也越来越长,我国已有一次顶进超过一公里的纪录;同时,由于城市人口增加,城市建设发展,大口径顶管施工也日渐增多,我国已把3m口径的混凝土管列入顶管口径系列之中;为克服大口径长距离顶管过程中推力过大的问题,中继间和注浆减摩措施已经成为顶管施工中研究的重要课题。

3、过去顶管施工只能顶直线,而现在已发展成曲线顶管。

我公司在丈八北路排水工程中已在曲线顶管方面进行了有益的尝试。

4、顶管附属设备、材料也不断改良。

为适应长距离大管径顶管需要,现已开发出一种玻璃纤维加强管,其强度达90-100MPb,是目前使用管子的1.5倍;主顶油缸已有二级和三级推力油缸;测量和显示系统也朝着自动化方向发展。

总之,随着我国经济技术的发展和人们环保意识的增强,顶管施工已作为一种常规的施工方法被普遍采用,各施工企业和研究机构的不断探索,将顶管施工技术推上了一个新的高峰。

 

 

 

天津市天力通液压千斤顶有限公司专业生产非开挖顶管机、拉管机、工程千斤顶、油泵站。用于非开挖顶管,顶涵,平移顶升,预应力张拉等。产品质优价廉,欢迎选购。联系电话:13012205353

 

 

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