嘉兴排海2050m超长距离顶管p
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2024年长距离顶管施工中继间的分布1中继间的顶力为了留有足够的顶力储备,当顶进的过程中顶力达到中继间顶力的50%时就需要下中继间。
中继间油缸的活塞杆直径d=140mm,中继间压力等级为Pmax=31.5MPa。
中继间顶力F中=n×Pmax×A(1)=24×31.5×106×π×(0.14/2)2=11632kN2顶力计算在普通泥水平衡顶管施工中,顶力计算:F=Fo+πBcτaL(2)式中:F——总顶力(kN);Fo——初始顶力(kN);Bc——管外径(m);τa——管子与土之间的剪切摩阻力(kPa);L——推进长度(m)初始顶力Fo=(Pe+Pw+ΔP)πBc2/4(3)式中:Pe——挖掘面前土压力(根据土质情况计算,现阶段管道的埋深一般不会超过20m,考虑排泥不畅等原因,取Pe=200kPa);Pw——地下水的压力(kPa);ΔP——附加压力(一般为20kPa);(4)式中:——管与土之间的粘着力(kPa);——管与土的摩擦系数()(5)式中:W——每米管子的重力(kN/m);t——管壁厚度(m)将式(15)、(14)代入(12)经变换位置后得(6)式中:q——管子顶上的垂直均布荷载(kPa);a——管子法向土压力取值范围,可参见表q=We+P(7)式中:We——管顶上方的土的垂直荷载(kPa);P——地面的动荷载(kPa)(现阶段顶管施工的埋深较深,地面的动荷载可以忽略,即取p=0)(8)r——土的容重c——土的内聚力(kPa);Be——管顶土的扰动宽度(m)Ce——土的太沙基荷载系数(土的有效高度)(9)式中:K——土的太沙基侧向土压力系数(K=1);μ——土的摩擦系数(μ=tgφ)(10)式中:Bt——挖掘的直径(m);Bt=Bc+0.1在一般的泥水平衡顶管所适应的土质中,根据经验a与C′的取值可参见下表。
3中继间在顶进管道中的分布为了留有足够的顶力储备,当顶力达到中继间最大顶力的一半的时候就要放中继间。
非开挖工程技术彻底解决了管道埋设施工中对城市建筑物的破坏和道路交通的堵塞等难题,在稳定土层和环境保护方面凸显其优势。
这对交通繁忙、人口密集、地面建筑物众多、地下管线复杂的城市是非常重要的,它将为城市创造一个洁净、舒适和美好的环境。
非开挖技术是近几年才开始频繁使用的一个术语,它涉及的是利用少开挖,即工作井与接收井要开挖,以及不开挖,即管道不开挖技术来进行地下管线的铺设或更换,顶管直径DN800—4500。
通过工作井把要顶进的管子顶入接收井内,一个工作井内的管子可在地下穿行1500米以上,并且还能曲线穿行,以绕开一些地下管线或障碍物。
它的技术要点在于纠正管子在地下延伸的偏差。
特别适用于大中型管径的非开挖铺设。
具有经济、高效,保护环境的综合功能。
这种技术的优点是:不开挖地面;不拆迁,不破坏地面建筑物;不破坏环境;不影响管道的段差变形;省时、高效、安全,综合造价低。
该技术在我国沿海经济发达地区广泛用于城市地下给排水管道、天然气石油管道、通讯电缆等各种管道的非开挖铺设。
它能穿越公路、铁路、桥梁、高山、河流、海峡和地面任何建筑物。
采用该技术施工,能节约一大笔征地拆迁费用、减少对环境污染和道路的堵塞,具有显著的经济效益和社会效益。
工作井顶进井、接收井。
类型手掘式、挤压式、泥水平衡式、三段两铰型水力挖土式、多刀盘土压平衡式。
工作原理编辑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。
顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力,把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。
与此同时,也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间,以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。
分类编辑在顶管施工中最为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。
顶管施工最突出的特点就是适应性问题。
针对不同的地质情况、施工条件和设计要求,选用与之适应的顶管施工方式,如何正确地选择顶管机和配套辅助设备,对于顶管施工来说将是非常关键的。
嘉兴污水处理排海2050m超长距离砼顶管施工技术匡志文摘要嘉兴污水处理排海顶管工程一次顶进2050m,属于超长距离顶管。
由于很好解决了超长距离顶进施工中的减阻泥浆、中继间运用、轴线控制等技术难题,仅用了144天就完成了全部顶进施工如管,创造了同类工程的世界记录。
关键词排海工程超长距离顶管技术措施一、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2050 m,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。
浅析超长距离顶管施工工程我国目前已完成的超长距离项管工程(1)上海南市水厂过江顶管工程:钢管,管道直径Φ3.0m,采用三段双铰型工具管和14只中继环,一次顶进1120m,穿越黄浦江和大片地面建筑物,1987年6月完成。
钢管单向一次顶进长度创造世界第一,经评审“软土地区钢管长距离顶进施工技术”获国家科技进步一等奖,莫定了我国超长距离顶管技术基础。
(2)汕头市自来水厂过海输水顶管工程:钢管,直径Φ2.0m,采用一台三段双铰型工具管和10只中继坏,一次顶进1140m,穿过海面通向宕石岛,1989年4月完成,再创钢管顶管一次顶进长度世界纪录.(3)上海奉贤开发区污水排海顶管工程:钢筋混凝土管,管道直径中16m,采用一只三段双铰型工具管和20只中继环,一次顶进长度1511m,管道顶向杭州湾深水水域,创顶管单向一次顶进长度世界纪录。
(4)厦门污水排海顶管工程:钢管,管道直径Φ1.8m,采用一台三段双铰型工具管和11只中继环,一次顶进长度1050m,管道顶向海域,1995年11月完成,开创了软弱土层中超长距离顶管施工纪录。
(5)深圳妈湾污水排海顶管工程:钢管,管径2.4m,采用一台三段双铰型工具管和32只中继环,一次顶进长度1609m,管道顶向珠江口伶仃洋。
顶管施工于1995年12月完成,再一次创造单向一次顶进长度的世界纪录.该工程首次应用组合密封中继环,并获得成功,为超长距离顶管解决了高水头复杂地层中的关键设备。
(6)上海上游引水工程中的陇西支线顶管:钢管,管径Φ2.2m,采用一台三段双铰型工具管和10只中继环,一次顶进长度1290m,管道穿越民房、铁路等大片地面建筑物,工程于1996年11月初完成。
(7)上海市上游引水工程中的长桥支线顶管:钢管管径Φ3.5m.采用一台三段双铰型工具管,采用18只中继环,设计一次顶进长度1743m,管道穿越大片住宅区,工程于1997年4月初完成,又一次刷新世界纪录.该工程己研究解决了超长距离顶管中的又一关键性技术—高压供电技术,将3300V的高压电成功地引入管道,解决了数公里顶管的供电问题。
超长距离顶管施工方案6.2.1概述顶管段排海管总长约3200M,共分为2段,其中E工作井(中心里程K0+747)~F 工作井(中心里程K2+927)长2180M,为直线顶管,采用1台顶管机由E工作井始发,向F工作井方向顶进,在F工作井吊出,一次顶进距离2164.3m,为超长距离直线顶管。
F工作井(中心里程K2+927)~扩散器段(里程K3+947)长1020M,为直线顶管,采用1台顶管机由F工作井向扩散器段顶进。
顶管管材采用DN2000钢管,壁厚20MM,管道底部标高-21.5M,顶管全线纵向均为平坡,顶管穿越土层为②7、②8,其中②7为中砂,②8为粉质粘土,管道覆盖土层为12m~19m,土质为粉质粘土和砂性土。
6.2.2 机械配备表6.1 施工主要机械设备6.2.3 工程测量根据提供的测量基准点,按设计图纸要求进行循环引水泵房每段管道(工作井)的放样工作,并放出顶管起点至终点的位置及顶进的高程,在工作井正前方墙体顶部及底部、工作井后靠背中部顶部、防浪堤地面用钢筋及油漆作好测量控制点的标志。
测量放样需复核后方可进入下一工序的施工。
6.2.4 工作井临时后靠背的施工施工方法:地下连续墙穿墙位置埋设内径Ф3764mm钢套管预留孔,在孔位安装好穿墙止水装置。
在进行材料和设备吊装时,有专门人员进行指挥,保证安全措施。
对工作井引水泵房前池底板混凝土浇筑前,在底板钢筋上放出每段引水钢管的后靠背位置,将要预埋到底板上的钢筋和工字钢提前预埋好,根据本工程钢管直径和我司的施工经验,设计后靠背的顶推力为1500吨(详下文中有关顶推力的理论计算),后靠背的高度为4300mm,宽度为5000mm,长度为4300mm。
具体配筋和尺寸详附图(临时支墩后靠背大样图)。
6.2.5 工作井设备安装工作井后靠背施工的同时,可进行工作井上的设备安装准备,包括砌好工具头系统的泥浆池砖墙及触变泥浆系统的泥浆池砖墙、安装好泥水处理系统、安装好进泥浆的渣浆泵及管道系统、压触变泥浆的螺杆式泥浆泵及管道系统、安装好地面操作系统及操作系统的防雨棚、接好水电。
顶管法施工1、技术简介顶管施工就是非开挖施工方法,是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。
顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力,克服管道与周围土壤的摩擦力,将管道按设计的坡度顶入土中,并将土方运走。
一节管子完成顶入土层之后,再下第二节管子继续顶进。
其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力,把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。
管道紧随工具管或掘进机后,埋设在两坑之间。
非开挖工程技术彻底解决了管道埋设施工中对城市建筑物的破坏和道路交通的堵塞等难题,在稳定土层和环境保护方面凸显其优势。
这对交通繁忙、人口密集、地面建筑物众多、地下管线复杂的城市是非常重要的,它将为城市创造一个洁净、舒适和美好的环境。
非开挖技术是近几年才开始频繁使用的一个术语,它涉及的是利用少开挖,即工作井与接收井要开挖,以及不开挖,即管道不开挖技术来进行地下管线的铺设或更换,顶管直径DN800—4500。
通过工作井把要埋设的管子顶入土内,一个工作井内的管子可在地下穿行1500 米以上,并且还能曲线穿行,以绕开一些地下管线或障碍物。
它的技术要点在于纠正管子在地下延伸的偏差。
特别适用于大中型管径的非开挖铺设。
具有经济、高效,保护环境的综合功能。
这种技术的优点是:不开挖地面;不拆迁,不破坏地面建筑物;不影响交通;不破坏环境;施工不受气候和环境的影响;不影响管道的段差变形;省时、高效、安全,综合造价低。
该技术在我国沿海经济发达地区广泛用于城市地下给排水管道、天燃气石油管道、通讯电缆等各种管道的非开挖铺设。
它能穿越公路、铁路、桥梁、高山、河流、海峡和地面任何建筑物。
采用该技术施工,能节约一大笔征地拆迁费用、减少对环境污染和道路的堵塞,具有显著的经济效益和社会效益。
2、技术原理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。
顶管法施工技术5.1 顶管法施工的概念顶管法是指隧道或地下管道穿越铁路、道路、河流或建筑物等各种障碍物时采用的一种暗挖式施工方法。
顶管法属于非开挖施工,是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术,它不需要开挖面层就能穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。
顶管法施工工序是:在工作坑内借助顶进设备产生的顶力克服管道与周围土壤的摩擦力,将管道按设计坡度顶入土层中,并运走土方。
一节管道顶入土层中后,接续顶进第二节管道,这样依序顶入各节管道,做好接口,建成涵管。
其原理是借助主顶油缸、管道间及中继间等推力,把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。
管道紧随其后,埋设在两坑之间,以实现非开挖敷设地下管道。
顶管法施工原理见图5.1。
图5.1 顶管法施工原理示意图5.2 顶管法施工技术发展史顶管法施工是继盾构法施工之后发展起来的地下管道施工方法,最早应用于1896年美国北太平洋铁路铺设工程,已有百年历史,20世纪60年代在世界各国推广应用,1970年,德国汉堡下水道混凝土顶管,直径 2.6m,一次最大顶进距离1200m,为国外首次最大顶距。
近20年,日本研究开发土压平衡、水压平衡顶管机等先进顶管机头和工法。
20世纪50年代中国从北京、上海开始试用。
1986年,上海穿越黄浦江输水钢质管道,应用计算机控制,激光导向等先进技术,单向顶进距离1120m,顶进轴线精度:(-150,+150)mm,上下(-50,+50)mm。
1981年,浙江镇海穿越甬江管道,直径2.6m,单向顶进581m,采用5只中继环,上下左右偏差(-10,+10)mm。
1997年,中国上海黄浦江上游引水工程长桥支线钢管顶管,直径 3.5m,一次最大顶进距离为1743m,创造了钢管顶管世界纪录。
2001年,中国浙江嘉兴污水钢筋混凝土顶管,直径2m,一次最大顶进距离为2050m,创造了混凝土顶管世界纪录。
5.3 顶管机分类(1)按顶管口径大小分为大口径、中口径、小口径和微型顶管四种。
陈宇阳(嘉兴市自来水有限公司 浙江嘉兴 314000)摘要:本文以嘉兴市域外配水工程(杭州方向)三标段为例,研究了给水管道工程中长距离顶管施工工艺。
根据顶管管径确定给水管道过流能力,并以直线或曲线顶进的方式,平面布置顶管轴线,使管道之间拥有足够的净距。
顶进给水顶管长距离施工区间,根据管道工程实际情况进行穿越施工,并根据穿越长度计算顶进所需顶力,从而避免顶进偏差。
安装顶管中继间,增加储备顶部力系数,确保了顶管顶进过程的安全性。
采用实例分析,验证了该施工工艺的质量更高,能够满足给水管道的供需平衡需求,应用价值较高。
关键词:给水管道工程 长距离顶管 施工工艺中图分类号:TU99 文献标识码:B 文章编号:1002-3607(2024)04-0015-04给水管道工程中长距离顶管施工工艺顶管施工对土体扰动较小,对周围环境与交通的影响较小,在管道工程中应用较为广泛。
顶管具有多种分类方式,按照管节口径大小可以分为大、中、小口径顶管,以及微型顶管等[1]。
其中,大口径顶管直径较大,管身较长;中口径顶管直径稍小,多应用于市政工程;小口径和微型顶管埋设较浅,能穿越较为复杂的地层。
按照顶管管材分为钢筋混凝土顶管、钢管顶管,以及其他顶管[2]。
三者的抗压强度不同,长距离顶管优先选择钢管。
按照工作坑长度,顶管分为普通与长距离两种。
根据不同形式的地质情况,选择不同类别的顶管,3.6 竣工验收企业展示中心项目在竣工验收前组织设计院、施工单位和其他参与单位进行了初步验收,对相关问题进行了梳理,明确了整改、消缺的责任主体和具体完成时间。
竣工验收需要的主要资料及流程为:施工组织设计报审,图纸会审记录,开工报告,各类材料报验,设计变更及现场签证,隐蔽报验,竣工报告等。
3.7 项目试运行调试运行是项目总承包建设的最后一道程序,调试运行是否顺利直接影响到工程进度及工程款的支付、工程结算。
企业展示中心涉及很多的设备及中控系统,因此要根据使用要求分阶段、多种方案进行运行测试,对于测试的结果及时修正,在此过程中要安排专人进行过程把控,了解硬件及中控的工作原理,做到日后运行可以应急处置各种事件。
第四章顶管工程第一节工程概述一、工程内容嘉兴市污水处理排海工程中的顶管工程分项主要内容如表4-4-1所示:二、工程地质情况本次顶管工程顶进过程中穿越的地层情况示于下表(表4-4-2):第二节工程中的技术特点与难点本次顶管工程的特点在于其属于大口径、超长距离水下顶管工程,同时,正常排放管在先后穿越砂质粉土层、淤泥质粘土层,在450m位置附近为两层土的交界位置,顶板易发生流砂,施工十分困难,其关键的技术难点主要体现在以下几个方面:1.工具管的选型;2.顶力控制与中继间的布置问题;3.顶管出洞处的土体加固;4.工作井后壁靠土体的稳定问题;5.工具管开挖面的正面稳定、流砂、沼气、涌水、应急事故对策;6.水下长距离顶管的方向定位问题;7.顶管从防汛堤下穿越,如何保护大堤的问题;8.垂直顶升问题。
根据本工程的地质特点和工程要求,针对以上几个主要的技术难题,本标书从设备选型、管节制作、顶管施工、接口形式、中继接力、监测监控等多方面进行了全面深入的研究和施工组织设计,以确保工程的顺利实施。
第三节顶管施工主要的配套设备设计和选择一、工具管选择1、工具管的选型根据地质条件选择最佳的顶管工具管是整个顶管工程成败的关键。
本次工程为超长距离顶管施工,顶进长度长达2050m,;而且,顶管出洞后,首先还要穿越防汛堤。
因此决定采用泥水加压平衡顶管,其具有以下几个特点:图4-4-1 泥水平衡顶管机掘进施工图1)、对土质的适应性强,本工程穿越的地层主要为砂质粉土及淤泥质粘土层,含水量高,采用泥水平衡工具管不仅切土运土容易,而且在遭遇流砂、沼气等意外情况时也有较成熟的应对措施。
2)、采用该工具管对周围环境的影响相对较小,施工控制得当,地表最大沉降可小于3cm。
3)、本次工程中的管道设计有一定的坡度,若采用其他类型的工具管,当顶进距离较长时,将造成出土困难的难题。
而泥水平衡工具管施工时采用水力出土,可有效的解决这一困难。
4)、开挖面平衡效果好,施工速度快(可达20m/d以上)。
嘉兴排海2050m超长距离顶管摘要嘉兴污水处理排海顶管工程一次顶进2050m,属于超长距离顶管。
由于很好解决了超长距离顶进施工中的减阻泥浆、中继间运用、轴线控制等技术难题,仅用了144天就完成了全部顶进施工如管,创造了同类工程的世界记录。
关键词排海工程超长距离顶管技术措施一、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2050 m,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,正常排放管共设置九只中继间。
在实际顶进过程中主顶最大顶力没有超过850t,正常顶进中没有使用中继间,只是在停顶等待较长时间后,起顶时使用2#、4#中继间。
4、轴线控制在实际顶进中,顶进轴线和设计轴线经常发生偏差,因此要采取纠偏措施,减小顶进轴线和设计轴线间的偏差值,使之尽量趋于一致。
顶进轴线发生偏差时,通过调节纠偏千斤顶的伸缩量,使偏差值逐渐减小并回至设计轴线位置。
在施工过程中,应贯彻"勤测、勤纠、缓纠"的原则,不能剧烈纠偏,以免对管节和顶进施工造成不利影响。
顶进时应及时掌握工具管的走势,顶进时可以通过观察工具管的趋势指导纠偏。
5、水力机械化施工Φ2000mm顶管正常排放管顶进距离为2050m,采用大刀盘泥水加压平衡工具管施工,因此泥水系统的配置是工程成败的关键之一。
由于本次顶进距离长达2050m,泥水管理显得极为重要。
工具管切削下的土体中会有颗粒较大的石块,当其粒径大于排泥管内径的三分之一时,有可能发生管路堵塞。
另外,如果泥水管内泥水的流速过慢,泥浆就会沉淀在泥水管内,引起回路不畅,严重时会发生管路堵塞,因此泥水管内的流速必须大于一定速度,防止产生沉淀。
在发生管路堵塞后,可采用特殊点法及二分法进行管路清理。
五、超长距离供电及照明长距离供电为了解决电压降问题,一般采用高压输电,在盾构施工中,都是采用高压输电解决降压问题的。
但是顶管施工有其特殊性,其管径小,若采用高压供电安全缺乏保障,因此必须采用380V低压输电。
采用低压供电,就必须加大电缆容量,并且设置增压设备,以便在压降过大时起稳压作用。
为了防止不可预见情况的发生,还安装了一套自动增压装置,当线路压降过大时,增压装置开启,稳定施工用电电压,保证顶进设备的正常运作。
照明采用安全电压,由管道内电箱中的变压器提供36V电源,每只变压器连接9~10只行灯进行照明,根据顶进长度来决定使用变压器的数量。
六、超长距离顶管通讯、监控长距离顶进必须保证信息交换渠道的畅通,同时对施工操作人员要进行监护,防止发生安全事故,因此需要设置通讯、监控系统。
通讯采用数字程控交换机,各联络点之间可以通过电话联系,由于管道内空气潮湿,应使用防潮、防爆的矿用电话机,以保证通话质量。
监控采用了两台监视器,分别对工具管操作面和主顶操纵台进行监控。
这样地面人员能及时了解施工情况,发生问题可以及时解决。
为了解决传输信号长距离输送衰减的问题,将信号通过放大器放大后再送上地面,保证图像的清晰。
七、超长距离通风、气体监测为了改善管道内的工作环境,施工时对管道进行强制通风,由地面空压机提供的经过滤清、除湿、降温的新鲜空气通过气管送到施工作业面,管道内的浑浊空气则由作业面向工作井自然流通。
实行强制通风后,管道内的环境有很大改善,改善了工作环境,保证了各种机械设备的正常运行。
由于顶进是在海底进行,地层中可能存在远古海洋生物遗体形成的沼气等可燃性气体,在施工中,这些气体可能会从管道的缝隙处渗入管道内,危及施工人员的安全。
为此,每次下井时,都由施工人员携带便携式可燃性气体监测仪器进行测试,确保安全才能进行施工,否则必须进行强制通风,待气体浓度恢复正常后,再进行顶进施工。
八、超长距离顶管施工管理由于超长距离顶管有较高的技术难度和许多不可预见的不利因素,因此加强施工管理是确保顶管获得成功的重要环节。
1. 砼管节的吊装、对接、就位时应确保密封圈、传力衬垫板和管口的完整,严禁使用不合格的管节。
2. 顶进施工中应随时观察顶进轴线和设计轴线的偏差,做到"勤测勤纠",并随着顶进距离的增长做好管内测站的测量,在工具管出洞后20米更应注意轴线的精度。
3. 土压力的设定和排土量及顶进速度的控制,是超长距离顶管成功的关键。
土压力的设定应根据施工地质状况、地下水位高低、管道埋深等因素初步设定,并根据施工实际情况和地表沉降的实测结果随时进行调整。
4. 采用膨润土泥浆减摩时,对膨润土的产地、质量、泥浆配比要严格控制,泥浆的注入量、注浆压力等技术参数,应根据施工地质状况的不同做相应变化。
5. 顶进时尽量做到全断面出土,严禁在挤压状态下顶进,防止管道周围土体的反弹,破坏直线通道。
6. 做好顶进速度、顶力、土压力、轴线偏差和沉降量变化等原始数据的记录、收集、整理工作,供施工管理人员分析预测施工中可能发生的问题,及时采取相应的技术措施。
九、结束语此次排海顶管工程一次顶进距离2050m,创造世界纪录,实际顶进时间为144天。
在没有采用中继顶接力顶进的情况下,顶力有效地控制在850t以下,轴线的最大偏差在5cm以内,取得了良好的社会效益及经济效益。
根据本项工程的施工经验可以得出,超长距离顶管施工的关键在于注浆减摩、轴线控制及中继顶布置等技术措施,同时对于土压力计算公式需要考虑土拱效应及时间效应。
由于减摩措施十分成功,在总顶力小于8500kN的条件下,未使用中继间接力顶进。
管壁实际平均侧面摩阻力小于1kpa,远小于理论值及以往的经验值。
2050m长距离钢筋混凝土顶管施工的成功,标志着隧道股份在长距离顶管技术上已达到国际先进水平。