淺談砂層人工格柵擠壓式頂管施工技術(shù).pdf

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1、圃淺談砂層人工格柵擠壓式頂管施工技術(shù)李秉文中鐵十四局集團(tuán)西安建設(shè)投資有限公司摘要：人工格柵擠壓式項(xiàng)管是手掘式項(xiàng)管的一種特殊形式，它是在混凝土管前端加設(shè)一個(gè)格柵工具管機(jī)頭，機(jī)頭由兩段組成，前殼體主要由刃口、取土口扣設(shè)在刃口與取土口之間的網(wǎng)格組成，用來(lái)切削土體和穩(wěn)定挖掘面，以保證操作人員的安全及減少地表的沉降。關(guān)鍵詞：格柵擠壓；頂管；施工技術(shù)1工程及地質(zhì)概況陜西西咸新區(qū)灃東新城尚航路與繞城高速公路斜交，斜交角度為64．5。，w6-WO段污水管道位于下穿繞城高速框架橋下，管道長(zhǎng)210．45m，管徑d=2400珊，管道所在位置地質(zhì)情況為細(xì)中砂，包

2、含有少量礫石，礫石直徑在10cm以下，實(shí)測(cè)地下水位深度為12．8～13m，管道底部位于地下水位。2本工程采用格柵式擠壓頂管的必要性和可行性2．1由于本工程砂層中含有較大礫石，泥水平衡隨對(duì)較小礫石具有破碎功能，但對(duì)粒徑較大的破碎能力差，施工風(fēng)險(xiǎn)較大；2．2由于地層含土量小，泥水平衡頂管施工時(shí)攜渣困難，極易造成堵管，且該工藝為封閉施工，堵管后排泥管道疏通難度大：2．3格柵擠壓式頂管采用先頂進(jìn)、后出土的方式，作業(yè)人員在有格柵的工具管內(nèi)出土，施工安全能保證；2．4通過(guò)在工具管前端加入格柵，減小開口率，可有效防止挖掘面坍塌；2．5由于格柵擠壓式頂管

3、為敞口式頂管，遇地下障礙物時(shí)處置難度小；3頂進(jìn)前準(zhǔn)備3．1導(dǎo)軌安裝必須根據(jù)放樣高程調(diào)整導(dǎo)軌高程，兩導(dǎo)軌應(yīng)順直、平行、等高，其縱坡與管道設(shè)計(jì)坡度相一致；安裝后的導(dǎo)軌應(yīng)當(dāng)牢固，不得在使用中產(chǎn)生位移，并經(jīng)常檢查校核；3．2后靠背安裝應(yīng)與導(dǎo)軌方向垂直，且應(yīng)牢固；后靠背使用250珊厚定型鋼構(gòu)件，尺寸為4．5米x4．3米，后靠背和工作井井壁之間澆筑400咖C30鋼筋混凝土后座墻；3．3為防止工具管出入洞和頂進(jìn)過(guò)程中泥砂涌入工作井及管外壁減摩泥漿流失，須在工作井出入洞口制作洞口止水裝置。3．4在頂進(jìn)前需根據(jù)工程地質(zhì)情況和管段長(zhǎng)度對(duì)頂進(jìn)所需總頂力進(jìn)行驗(yàn)算

4、。并根據(jù)管材最大容許頂力和后背承載力計(jì)算出本段項(xiàng)進(jìn)所需中繼間數(shù)量。依據(jù)“給排水工程頂管施工技術(shù)規(guī)程”(CEcS246：2008)，總頂力按以下公式估算lF_F。+NF，其中F一總頂力標(biāo)準(zhǔn)值：F1一管道頂進(jìn)阻力；NP一工具管迎面阻力；F。=ⅡD。fkL式中：D。一管道的外徑(m)；L一管道設(shè)計(jì)頂進(jìn)長(zhǎng)度(m)；fk一管道外壁與土的平均摩阻力(麒／m2)，平均摩阻力根據(jù)土質(zhì)情況取值，在砂層中取16削／m2：NF．-D92口R兀／4，式中Dg一頂管機(jī)外徑(m)；a一網(wǎng)格截面參數(shù)可取0．6—1．0；R-擠壓阻力，可取300—500KN／m2；根據(jù)計(jì)

5、算，本施工段最長(zhǎng)頂管距離預(yù)測(cè)總頂力為22000烈，工作井允許項(xiàng)力12000心，需加設(shè)中繼間。設(shè)計(jì)階段中繼闊的數(shù)量可按下式估算：刀：璺絲絲±蘭翌一1，2=-·--_j‘二___________-l--__一一IO．7×厶式中n——中繼間數(shù)量(取整數(shù))；k一一頂管長(zhǎng)度f(wàn)o——中繼間設(shè)計(jì)允許頂力(心)。中繼間設(shè)計(jì)允許項(xiàng)力按5000刖配置，經(jīng)計(jì)算，頂管所需中繼間數(shù)量為lO套。3．5砂層頂管施工中頂進(jìn)阻力較大，管材質(zhì)量對(duì)頂進(jìn)施工質(zhì)量具有重要影響，因此在頂進(jìn)施工前，需會(huì)同業(yè)主、監(jiān)理對(duì)管材生產(chǎn)廠家進(jìn)行考察，確定合格供方；管材運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后，質(zhì)檢員會(huì)同材

6、料員對(duì)管材外觀質(zhì)量逐根檢驗(yàn)，并填寫《材料外觀檢查記錄》，經(jīng)檢驗(yàn)不合格管材嚴(yán)禁用于本工程。4初始頂進(jìn)控制從破洞到工具管完全推入砂土中的全過(guò)程稱之為初始頂進(jìn)。在頂管施工中，初始頂進(jìn)是一個(gè)至關(guān)重要的階段，它的成敗將取決于整個(gè)頂管過(guò)程的成敗。初始頂進(jìn)分為以下四個(gè)步驟：第一步是破洞，前段工具管下入基坑后，先將該段工具管穿過(guò)洞口止水與洞口井壁貼住，然后用風(fēng)鎬對(duì)封閉洞口磚墻進(jìn)行破碎，以防止洞口砂土涌入工作井造成洞口塌方；第二步是將前段工具管與后段工具管在導(dǎo)軌上進(jìn)行連接，由于前段工具管較短且自身自重較小，若不與后段工具管連接直接頂進(jìn)，高程中線不易控制，且

7、易造成工具管偏轉(zhuǎn)；第三步是讓工具管入土，在此過(guò)程中，要加大高程中線監(jiān)測(cè)頻率，每頂進(jìn)30cm監(jiān)測(cè)一次，若有偏差要及時(shí)糾偏，為后續(xù)頂進(jìn)創(chuàng)造條件。第四步是出洞，前段工具管貼住接收井井壁后，用風(fēng)鎬對(duì)封堵洞口磚墻進(jìn)行破碎，同時(shí)進(jìn)行頂進(jìn)，直接把封堵磚墻頂出洞外，從而保證了工具管上方砂土不塌方。5頂進(jìn)過(guò)程控制5．1初始頂進(jìn)完成后，進(jìn)入管道正常頂進(jìn)階段，格柵擠壓式頂管采取的是先頂進(jìn)、后出土的施工順序，因此在擠壓頂進(jìn)前，作業(yè)人員必須掌握已頂進(jìn)段高程、中線變化趨勢(shì)，根據(jù)變化趨勢(shì)調(diào)整工具管后段糾偏油缸行程，再進(jìn)行正常頂進(jìn)；5．2人工挖土應(yīng)在工具管內(nèi)進(jìn)行，為防止

8、挖掘面失穩(wěn)，嚴(yán)禁在格柵內(nèi)進(jìn)行挖土作業(yè)，工具管內(nèi)的挖土應(yīng)自上而下進(jìn)行，若遇工具管前方有障礙時(shí)，須先行排除障礙后再行頂進(jìn)；5．3頂進(jìn)開始時(shí)，應(yīng)緩慢進(jìn)行，待各接觸部位密合后，再按正常頂進(jìn)速度頂進(jìn)；頂