长距离顶管施工过程中关键控制技术研究

长距离顶管施工过程中的关键控制技术研究

摘要:顶管施工具有交通干扰少、震动噪音小、对周边环境影响小等特点,因此在市政管线工程中得到了广泛应用。本文首先介绍了顶管工程的特点和适用范围,进而探讨了长距离顶管施工中易出现的技术问题,最后结合某污水截流工程的工程实践,提出了一些顶管施工中的控制方法,其研究成果可为类似工程提供了参考依据。

关键词:市政工程顶管法施工控制关键技术

中图分类号:tu476 文献标识码:a 文章编

号:1674-098x(2011)06(c)-0066-01

1 顶管施工的特点及其适用范围

顶管施工技术具有几大方面的优点:施工面由线缩成点,占地面积小;地面活动不受施工影响,对交通干扰小;噪音和震动低,城市中施工对居民生活环境干扰小,不影响现有管线及构筑物的使用;可以在很深的地下或水下敷设管道,可以安全穿越铁路、公路、河流、建筑物,减少沿线的拆迁工作量,降低工程造价。其主要缺点是施工技术难度较高,需要详细的工程地质和水文地质勘探资料。

2 长距离顶管施工中容易出现的问题

长距离顶管的施工中,受管径大小、顶进机械、施工技术条件和环境因素等多方面的影响和限制,容易出现一些问题,因此对其施工过程中的控制技术必须引起足够的重视。

2.1 顶力不足

顶管的顶力是随着顶进长度的增加需要不断增加,但是又受到管道强度的限制,不能无限增加,对于普通顶管法而言只是在管尾施

加顶力进行推进,其顶进距离受到限制。因此,在长距离顶管施工中必须解决在管道强度允许范围内如何施加顶力的问题。目前有两种方法:即采用润滑剂减阻和中继接力技术。

2.2 推力不足

长距离顶管施工还受到后座所能承受推力大小的制约,一般情况下,顶管工作坑的后座所能承受的最大推力以顶管所能承受的最大推力为计算条件,只验算工作坑后座是否能够承受最大推力的反作用力。但是,有的情况下,油缸的推力往往并不是均匀的作用于后座,推力的合力作用点或高或低于后座被动土压力的合力作用点,造成设计后座抗推能力不足。因此,为使后座能够承受较大的推力,工作坑应尽可能深点,后座墙也尽可能埋深大点。

2.3 顶进方向失控

顶管施工中管轴线可能为直线,也可能是曲线,无论是直线和曲线,顶进施工中都必须确保管道按设计轴线顶进。如果顶进方向失控,会导致管道弯曲,顶力急剧增加,顶进困难,甚至无法继续施工。因此,必须有一套能准确控制管段顶进方向的导向机构。顶进施工中的方向控制,主要是通过反复测量,不断检查和纠偏的过程来实现。

2.4 塌方

在软土地基或地下水位较高的土层中顶进施工时,顶进面上容易

发生塌方,塌方不仅会导致管道受力情况恶化,造成管道方向失去控制,给施工带来许多困难,还会危及地面建筑物的稳定。在深层顶管中,制止坍方实际上是控制地下水的问题。

3 某污水截流顶管工程中的施工控制

3.1 工程概况

宝山区宝安公路污水截流工程位于宝安公路现状道路下,污水截流连接管全长约1500m。沿线包括φ9m顶管工作井五座,9m×5m矩形顶管工作井一座,5m×5m正方形顶管接收井一座,φ6m顶管接收井四座,φ7m顶管接收井两座,纳管井一座;φ2400顶管长约1428米,埋深约7.5～10.3m,φ1200顶管长约84米,埋深约7米,φ2400开槽埋管长约20米,埋深约5.7m,φ2700开槽埋管长约54米,埋深约8米,两节1200×1900箱涵管,长约26米,埋深约2米。

3.2 主要技术措施

(1)顶进过程中的线型控制

顶管工程按照设定的管道中心线和工作井建立地面与地下测量控制系统,控制点设在不易扰动、视线清楚、方便校核的地方,并加以保护,必要时每点增设两个以上便于校核的攀线桩。工作井内设置由地面水准点引入的临时水准点,在交接班时进行仪器高程的校对与调整。顶进轴线由设计管道中心通过经纬仪测定引入井内,然后对中观测。测量仪器架设在工作井后部,仪器支架保证水平牢固,其上设置棚架保护,测定轴线偏差采用激光经纬仪,测定标高采用水准仪。

(2)防止基底可能发生流砂、管涌、隆起的措施

为确保沉井下沉过程中基底土体的稳定,防止井体突沉而造成灾害性事故的发生,顶管工作井及顶管接收井井体施工前,对沉井井壁两侧每边1.5m范围的土体进行分层注浆加固,加固范围为刃脚底面设计标高以上0.5m至刃脚底面设计标高以下3.5m,注浆孔按间距1.5m梅花形布设,采用φ110mm小型地质钻机钻孔,注浆压力0.5～1.0mpa,注浆扩散半径0.8m,从而达到提高基底土体的抗剪强度、降低渗透性,控制井底土体隆起的目的。

(3)建筑物沉降控制保护措施

本工程位于市政道路以下,周边有建筑物、高架桥和公用管线等设施,施工中为减小对地面建筑物和地下管线的扰动影响,还进行了地表变形测量和建筑物沉降观测,主要是对顶管施工影响范围以内的构筑物及公用管线进行监测,观测在顶进过程中的地表变形和土体位移情况,以便采取预防措施,保证建筑物及地下管线的安全和正常使用。

(4)处理有关沼气及承压水方法及措施

通风换气是长距离顶管施工中供氧与防止气体中毒的重要环节,尤其在穿越河浜部位更易发生气体渗漏,施工中不能掉以轻心。顶管中的换气采用专用的鼓风机,使工作井内的空气强制流通,且保证鼓风机距离施工掌子面不超过3米。为保证施工安全,在顶管内工作严禁使用明火,一旦发现有沼气等有害气体泄漏入混凝土管,需对管内工作人员采取必要的防护措施,当沼气或其他有害气体泄

漏量较大时须对其进行集中处理,再行排放。穿越河浜部位的技术处理详见特殊技术措施部分。

3.3 效果评价

该污水截流工程,自2010年4月开工至2011年4月竣工验交,经检测各项技术标准均符合设计规范要求。

(1)顶管轴线偏差在60mm以内,高程控制在50mm以内,线路面总沉降量在±5mm以内,各类市政管线未受到任何影响。

(2)施工进度快,有效减少土方填挖量,施工总用时为288天。

(3)对既有道路、河流、建筑物扰动很小,未影响到既有建筑物和构筑物的使用。

(4)地下施工噪声低,土方和泥浆集中排放,对环境的破坏很小。综合来看,在长距离顶管施工中采用上述几个方面的技术措施具有良好的经济效益和社会效益。

4 结语

顶管施工随着城市建设的发展已越来越普及,应用领域也越来越宽,本文在介绍顶管工程的特点和适用范围的基础上,重点探讨了长距离顶管施工中存在的主要技术问题,进而结合某污水截流工程的工程实践,提出了一些顶管施工过程中的施工控制方法,并探讨了其效果和存在的不足之处,为类似工程提供了参考依据。

参考文献

[1] 朱叶军,吴玉林.地下长距离混凝土顶管施工技术,建筑技术,2002.