顶管施工关键技术

1.工程概况

百色市新兴路位于老城区，交通繁忙，地下管线复杂。新兴路改造工程}126fl0双排排水涵位于K} + 5}i3---lC1 + 328路段，总长约88o m;最大埋深12 m,最小埋深8 m;该涵采用并排布置的两条DN}soo}级钢承口钢筋混凝土管，两条涵管中心距离为5. 72 m,管外壁间距为} m;管内径2.}rri，管壁厚Q, 2fi m，管底纵坡1. 02 0/o;按照设计图纸分4个顶程，平均每段顶进长度约22} me管道沿线地下水丰富、地层主要为淤泥质粉质粘土、沙质粉土、细

砂、卵石、砂岩和泥岩等。

2.施工工艺流程

合理、先进的施工工艺是保证施工质量的前提条件。泥水平衡式顶管施工工艺流程如图1所示。图生顶管施工工艺流程图

3.顶力的确定与调控

顶力是整个顶管施工的重要技术参数。

影响顶力大小的因素有顶进工具管迎面的阻力和摩阻力。由于受项进管沿线土质不均匀且随机变化，管道埋深、管径大小，以及管道与土体之间的接触力等因素影响，精准的确定项力是无法做到的。根据国内外的文献，按理论公式计算得到的项力因公式引入很多假定且未考虑设置触变泥浆润滑等影响而使计算顶力值偏大，且按经验公式计算得到的顶力因公式是根据实际工程一些测试资料得到的而具有很大的局限性。在新兴路排水涵顶管施工中，我们在充分了解管道沿线土质、管道埋深、管径等因素的基础上，采用修正后的顶力

计算公式来计算并调控项力，特别是在工程施工后期，我们直接根据实测顶力资料，采用分段函数数值模拟的顶力计算经验公式来确定并调控顶力，使顶管施工得以顺利进行。

修正后的项力计算公式:

尸霖力D}

粤(1+K2)

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Y}z厂1。

~二，了_二』D, t，.

其中:八一y(H}号厂、一sirs)’7t

式中:P—计算的总顶力(kIV) ;

厂—顶进时，管道表面与其周围土层

间的摩擦系数;

y—管道所处土层的天然容重(}I

rrr});

D,—管道的外径(rn) ;

}F—静止土压力系数;

}r—松弛层高度(m);

W—管道单位长度自}(}加);

L—管道的计算项进长度(m);

P6顶进时，工具管的迎面阻力

(kN);

管道顶部以上覆土层厚度(m};

管道所处土层的内摩擦角(“)。

4中继间的设置与密封

在理论上讲，只要顶力足够大，就可以顶出无限长的管道;但是，顶力并不是越大越好，因为受建筑材料局限性的影响，过大的顶力会使管节产生裂纹甚至损坏，并且，也会对后座提出更高的技术要求而增加成本，甚至后背会被顶弯。中继间的设置原则是技术上可行、经济上合理。一般而言，在下列情况下必须设置中继间:

())总顶力超过了主顶千斤项的最大项力;

(2)总顶力超过了管节的容许顶力;

(3)总顶力超过了后背的容许顶力。

一般来说，主顶千斤顶所能顶推的最大长度按主顶千斤顶最大设计顶力的80%计算;第一个中继间设置的位置按中继环设计顶力的fi0%计算，其余中继间按印%计算。新兴路计算总顶力i 1 4$3 kN,然而，

顶管施工主顶千斤项采用6只2 }Oa kN的双冲程等推力油缸，行程3 OQQ mm，总项力} } }}fl kN钊、于管节的容许项力及计算总顶力)，因此，在顶进过程中置中继间若干。由于工作并的设计容许最大顶力为8 OOd kN，因此，当顶力>8 000 kN时必须设置中继间。第一个中继间的安装位置按式2确定。

，(尸‘一Po ) .r

c2=一一言一r} r八，

}rrtcl

式中:t,—第一个中继间距顶管机头的距

离;

K,—工作系数，一般取D. };

R—管节半径(rn);

f—管节单位面积摩阻力;

尸—中继间设计顶力;

}a—工具管迎面阻力。

中继间的设置间距按式3确定。

，。=P'K2(3)

2}R f’ a

式中:K一工作系数，一般取。，7^-}.氏

其余同上。

在实际施工中，中继间的安装时机很重要，应根据实际顶力随时调整中继间的设置距离。由于中继间启动伸缩次数比较多，因

此，密封圈极易磨损失效而发生漏水、漏泥浆等现象，甚至发生事故，给工程带来严重后果。为此，新兴路顶管施工采用径向密封圈形式，并设两道密封圈。在两道密封圈之间设置4只可以压注润滑油脂的油嘴，以减轻顶进时密封圈的磨损，同时，还设置了4只注浆孔，项进时可以同步进行压浆，以减小顶进阻力。至顶管施工结束时，没有一个中继间发生漏水现象。

5顶进速度

顶进速度是顶管施工中一个重要的管理参数。顶进速度必须与注浆减摩能力、进排泥能力相协调，同时，要密切观测地表变形情况。顶进速度过快会造成因机头对土的挤压力增大而使地表隆起，以及因超过排泥泵的能力而引起阻塞等现象的产生;顶进速度过慢不仅会造成工期延误，还会造成管节外围地层损失增大而增加地表iIL陷量等。一般而言，正常顶进条件下，顶进速度以2.5~3. 5 cm Imin为宜;如正面遇到障碍物或地基加固土，顶进速度应(} cm}m}n。在新兴路我们平均顶进速度为}. l cm加in。在顶进过程中，还应注意以下问题: (均在开始顶进和结束顶进时，顶进速度都应

慢些;

t2)在一节管顶进过程中顶进速度应基本保持稳定。且在开始顶进时应均匀加速，避免突然加速过快;

f3)顶进速度必须满足注桨减摩及进排泥的需要，避免因过快而注浆不足，徒增顶进阻力，避免因过快而造成排泥管堵塞;

f 4)顶进过程中应避免停顿。