浅析砂土层地质条件下的顶管与偏差控制

减小字体 增大字体 作者:田西锋  来源:www.zhonghualunwen.com  发布时间:2012-06-17 14:44:28

  1、手工掘进顶管 手掘式顶管由于其正面敞开,人工开挖,操作方便的优点,从顶管初期一直使用到现在,但是,采用手掘式顶管法施工对地质条件有一定的要求,它特别适用无地下水的砂土层中顶管。若有地下水,必须将地下水位降低至管底下50cm以下,并应采取措施,防止其他水源进入顶管管道。
   在砂性土中,手工手掘式顶管,应做到以下几点:⑴千斤顶的工作井内的布置采用四台组合式,顶力全力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线,防止产生顶时力偶,造成顶进偏差。⑵必须采用“先顶后挖”的掘进方式,必要时可辅注浆加固等施工措施,以保证砂土体的稳定。⑶在砂土层地段顶管时,为防止土方坍落,保证安全便于操作,必须首节管前端可安装管帽。有了管帽的保护,一方面工作人员能在安全保护下进行;另一方面,由于管帽的阻挡,又防止大量流砂坍塌,或出砂量过大,及引起地面沉降等的问题。管帽切入砂土的长度不可太长,防止砂土坍塌,导致工具管低头下沉。⑷顶进开始时,应缓慢进行,待各接触部位密合,再按正常顶进速度顶进,顶进中发现油路压力突然增高,应停止顶进,检查原因并经过处理后方可继续。回镐时,油路压力不得过大,速度不得过快。⑸挖出的砂土应及时外运,及时顶进,尽可能使顶力限制在较小的范围。⑹及时处理管缝,接缝处理应按设计规定,防止砂土从缝隙涌入管内。
   2、泥水平衡式顶管
   泥水平衡式顶管是以含有一定量粘土,且具有一定相对密度的泥水充满顶管掘进机的泥水舱,并对它施加一定的压力,利用主顶千斤顶及管道中继千斤顶的推力,将管道从工作坑内穿过砂土层一直推到接收坑的顶管施工方法。
   泥水平衡掘进顶管施工,穿越砂土层时,则将工具管密封,加气排水,水力出泥。胸板前密封舱内的泥浆压力平衡地层和地下水压力,以泥浆平衡装置自动控制,管道周围注浆形成泥浆套。施工过程中泥水粘度是重要的控制指标,在砂土层中施工,泥水管理尤为重要,稍有不慎,就可能使挖掘面失稳。由于在砂土层中一般自身的粘土成分含量极少,所以在泥水的反复循环利用中就会不断地损失-些粘土。这就需要我们不断地向循环用泥水中加入一些粘土,才能保持住泥水的较高粘度和较大的相对密度。也唯有这样,才可使挖掘面不会产生失稳现象。
   当顶进阻力超过主顶工作站的顶推能力、施工管道或者后座装置所允许承受的最大荷载,无法一次到达要求的顶进距离时,则需要在施工的管线之间安装中继间进行辅助施工,实行分段逐级顶进。中继间的外壳在伸缩时,滑动部分必须具有止水性能。
   3、预防偏差
   砂土层顶管一旦出现偏差后纠偏难度很大。因此采取必要的预防措施十分必要,预防措施主要有以下方面:
  ⑴对已知控制点进行复核测量。
  平面位置的复测:对已知点的平面坐标复核一般用全站经纬仪进行测量。
  对已知点的高程复测:高程复测使用S3自动安平水准仪,采用附合水准导线的测量方法复测,如导线闭合差不大于±12√L即可使用。
  ⑵加强顶管后靠背的施工质量,确保后背不发生位移,应使后背平整,以保证顶进设备的安装精度。 ⑶导轨是顶进中的导向设备,安装导轨时要反复检测,使中线、高程、坡度必须符合要求,顶进中应勤检查,防止偏差过大。
   ⑷有严格的放样复核制度,并做好原始记录。顶进前必须遵守严格的放样复测制度,坚持三级复测,确保测量万无一失。 ⑸顶管施工前应对管道通过地带的地质情况认真调查,安装测力装置,指导纠偏。坚持顶前测量,顶后复测的原则,管道顶进与管道监测应同步进行。 ⑹顶进过程中应随时绘制顶进曲线,以利指导纠偏工作。采用手工掘进时,工具管进入砂土层,在顶进10m范围内,每顶进500mm要测量其轴线和高程一次(如超过应采取措施纠正),顶管进入砂土层后正常顶进时,每顶进1000mm要测量轴线和高程一次,并连续绘制工具管测点的行进轨迹,尽早掌握偏差发展趋势,不失时机地进行纠偏,避免顶管施工轴线上下左右过分弯曲。
  ⑺ 对施工中各类测量仪器,如经纬仪、水准仪、测距仪等,以及试验设备,须按规定做好计量检定工作,并在使用的过程中,随时发现掌握可能出现的偏差,以保证计量设备的准确。
   4.纠偏
   顶管的过程实际上也是一个不断纠偏的过程,纠偏是利用工具管的纠偏机构或其它措施,改变管端方向,减少偏差,目的是使管道沿设计轴线顶进。 纠偏坚持“勤测微纠少纠”。即多测量,“勤测”以便精确掌握情况,及时采取措施。即发现偏差“微纠”后,不能一步到位,要慢慢的纠偏。“少纠”即如果偏差值在1~2cm范围内,且机头的走向是在减小这个偏差,倾斜角的值在±10’范围内,则尽量少纠偏。
   测量发现管位偏差超过允许偏差,一般应考虑校正,但对高程偏差的校正,应根据管道的设计坡度和头一节管子的走向,来确定校正方法。但当根据头一节管子的定向预计可能自行恢复到设计位置时,不必校正。
   4.1手工掘进顶管的纠偏。
  ⑴手工掘进工具管段长度不宜过长,适合的长度L/D=1.0~1.5以内,工具管过长会影响纠偏的灵敏度。顶进过程中出现中心偏差或高程偏差及有偏差趋势应及时纠偏。采用工具管前壳体与后壳体间的纠偏千斤顶进行的纠偏。
  ⑵当顶距较短时 (≤ 15m), 如发现管中心线有误差,可以利用主压千斤顶进行校正。例如,管中线向右偏时,可将管口处右侧的顶铁比左侧顶铁加长10-15mm,当千斤顶向前推进时,右侧顶力大于左侧,从而校正右偏的误差。
  ⑶当偏差大于允许偏差,可用圆木或方木的一端顶在管子偏向的另一侧内管壁上,另一端斜撑在垫有钢板或木板的管前砂土上,支顶牢固后,即可顶进,在顶进中配合超挖纠偏法,边顶边支。利用顶进时斜支撑分力产生的阻力,使顶管向阻力小的一侧校正。
  ⑷当偏差较大时,纠偏采用千斤顶及人工配合,纠偏时每顶进20~30cm测量一次,注意第一节管子的走向趋势,来防纠偏过急。

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