頂管工程地下障礙物沖擊清除技術(shù)

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1、頂管工程地下障礙物沖擊清除技術(shù)摘要:地下頂管工程實(shí)施中經(jīng)常會遇到各類地下障礙物需要清除。結(jié)合工程實(shí)際，通過對多種不同清障方法的比較，提出沖擊樁機(jī)清除障礙物工法，對其基本工藝進(jìn)行闡述。關(guān)鍵詞：頂管；障礙物；沖擊1前言地下頂管工程已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類地下管道的非開挖埋設(shè)，工程實(shí)施中經(jīng)常會遇到各類地下障礙物，特別是在河道密布的沿海軟土地區(qū)實(shí)施頂管工程，河道邊、拆遷房屋下遇到木樁、塊石、混凝土樁、舊管道等障礙物的情況十分普遍，對于普遍采用的泥水平衡頂管機(jī)，無法打開機(jī)頭進(jìn)行人工清障作業(yè)。除了改變管道線路，繞過障礙

2、物外，對于大多數(shù)沒有詳細(xì)資料的地下障礙物，一般都需要對障礙物進(jìn)行清除。清除障礙物一般采用大開挖，也有采用鋼板套箱的方法進(jìn)行人工清除，但這類辦法成本大、風(fēng)險(xiǎn)高，對周邊建筑容易產(chǎn)生破壞。2地下障礙沖擊清除的總體思路2.1方案比較對于頂管工程中遇到的一般障礙，可以采用支護(hù)開挖、鋼板套箱、全套管鉆機(jī)、機(jī)頭開口清除等方法，各種方法技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較見表1所示。表1各類清障方法比較表方法支護(hù)開挖［1］鋼板套箱全套管鉆機(jī)頂管機(jī)內(nèi)前方開口清除原理通過鋼板樁等支護(hù)后，向下開挖暴露障礙物用鋼板套箱作為支護(hù)體，邊下沉邊開挖，以

3、暴露障礙物用套管套住障礙物后，用沖擊或沖抓錘清除人工在頂管機(jī)前方清除優(yōu)點(diǎn)清除徹底，思路直接。清除徹底，支護(hù)可靠。機(jī)械操作，安全性好費(fèi)用省，速度快缺點(diǎn)1、基坑深度大（一般6m以上），需要專門設(shè)計(jì)。2、管位上方不能打樁。3、對周邊易造成周邊地層沉降。1、自重輕，下沉困難，需要施加外力下壓。2、插入管底以下深度有限，坑底涌土難以預(yù)防。1、機(jī)械投資大，一般地區(qū)租賃困難。2、鉆機(jī)自重大，對場地要求較高。1、僅適用于開口型頂管機(jī)。2、工人操作環(huán)境惡劣。3、擴(kuò)大頂管機(jī)開口存在安全風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)濟(jì)性一般較經(jīng)濟(jì)費(fèi)用較大費(fèi)用省

4、52.2沖擊清障的總體思路沖擊清障的總體思路是采用沖擊鉆機(jī)在頂管機(jī)前方利用沖擊錘定點(diǎn)清除管位上的障礙物。即參照沖擊成孔鉆孔樁工藝原理，利用沖擊重錘的沖擊能量破除地面到管道底的障礙物，在頂管機(jī)前方形成管位通道，使頂管機(jī)順利通過障礙地區(qū)。利用鉆孔泥漿與地下水壓力保持平衡，以維持孔壁穩(wěn)定；并利用泥漿將破碎的鉆渣浮出，加快沖擊破除速度。沖擊法清除障礙物種類可包括各類混凝土樁基、塊石、管道、鋼樁、木樁等。與支護(hù)開挖方法不同，除孔口適當(dāng)保護(hù)外，不需要其它支護(hù)措施，對周邊建筑的破壞不明顯。其地質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，能適應(yīng)流砂

5、層等各類復(fù)雜地質(zhì)情況。相比全套管液壓鉆機(jī)拔樁的方法，對場地和設(shè)備要求較低，操作技術(shù)容易掌握。3施工工藝流程及操作要點(diǎn)3.1工藝流程如下：障礙物地面定位→平整場地→機(jī)械破除表層障礙物→埋設(shè)護(hù)筒或設(shè)置導(dǎo)墻→沖擊鉆機(jī)就位→建立泥漿循環(huán)系統(tǒng)→沖擊障礙物→鉆機(jī)移位→回填粘土→繼續(xù)頂進(jìn)→地面恢復(fù)3.2操作要點(diǎn)3.2.1護(hù)筒或?qū)κ┕ぃ?）對于預(yù)制方樁等平面面積較小的障礙物，定位后，可以采用直徑大于鉆錐直徑20cm的鋼護(hù)筒，埋設(shè)方法同一般鉆孔樁工藝。（2）對于面積較大或帶狀的障礙物，可沿管道走向設(shè)置混凝土導(dǎo)墻，中線

6、每側(cè)寬度大于管道外壁20cm。導(dǎo)墻長度為障礙區(qū)二端各1m。（3）位于混凝土道路時(shí)，可以采用混凝土切割機(jī)切割路面的方法，形成導(dǎo)墻。3.2.2建立泥漿循環(huán)系統(tǒng)（1）開挖泥漿泥，容量一般控制造漿量為2倍的擬破碎區(qū)域的體積。對于小范圍破除作業(yè)，可用定型鋼板箱作為泥漿循環(huán)用。（2）泥漿應(yīng)選擇良好的造漿粘土或膨潤土，泥漿性能應(yīng)根據(jù)地層情況調(diào)配。在一般地層控制比重1.2～1.4,粘度16～22s（松散易坍地層19～28s），含砂率不大于4%，膠體率不小于95%，PH值大于6.5。3.2.3沖擊鉆進(jìn)工藝5（1）鉆機(jī)選

7、擇：一般認(rèn)為，錐重和直徑越大，破碎障礙物的效率越高，但對于一般頂管工程，障礙物的深度和范圍不大，為方便施工可選擇相對較小的型號，如SPC-300H、GPC-40H等普遍使用的沖擊鉆機(jī)。鉆錐選擇常用的十字形沖擊錐，要求設(shè)置弧形刃外壁有一定的傾角，以避免卡鉆。對于選用簡易式?jīng)_擊鉆機(jī)，鉆架除應(yīng)有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度外，還應(yīng)考慮承受反復(fù)沖擊荷載的結(jié)構(gòu)剛度，或設(shè)置風(fēng)纜或撐桿等措施加固。（2）護(hù)筒埋設(shè)完成或?qū)炷翉?qiáng)度達(dá)到75%后，移動沖擊鉆機(jī)到護(hù)筒中心或管道中心。鉆機(jī)就位后，應(yīng)精心調(diào)平，并支撐牢固，確保施工中不發(fā)生

8、傾斜、移位。（3）形成泥漿循環(huán)系統(tǒng)后，即可開錘沖擊。（4）開孔時(shí)應(yīng)先在孔內(nèi)灌注泥漿，如孔中有水，也可直接投入粘土，用沖擊錐以小沖程反復(fù)沖擊造漿。開孔及整個鉆進(jìn)過程中，應(yīng)始終保持孔內(nèi)水位，以保證孔壁穩(wěn)定。在砂層等松散層開孔時(shí)，可按1：1投入粘土和小片石（粒徑不大于15cm），用小沖程反復(fù)沖擊，使泥膏、片石擠入孔壁，必要時(shí)重復(fù)回填反復(fù)沖擊2～3次。3.2.4回填粘土（1）經(jīng)測繩探測確認(rèn)管位障礙物被清除后，為防止頂管機(jī)通過該區(qū)域時(shí)向上漂移，應(yīng)對清障孔進(jìn)行回填處