大口径顶管穿越浅覆土及对建、构筑物保护施工技术.pdf

第 3 1 卷 第 2期 Vo 1 3 l No 2 建筑施- l r - B UI L D I N G C 0 N S T R U C T I O N 大 口径顶管穿越浅覆土及对建 、 构筑物保护施工技术 Cons t r uc t i on Te c hnol og y f or Pi pe - J a c k i ng w i t h L a r ge Ca l i ber t h r ou gh Sha l l o w l y Cov e r e d Soi l and f or P r ot e c t i on of Bui l di ngs an d St r u c t ur e s 口 丁庆 云 吴祥红 ( 江西省建工集团公司 3 3 0 0 4 6 ) 【 摘 要】 本文介绍了大口径顶管施工浅覆土地面建、构筑物的保护施工技术难题，并切实有效地确保 了地面周边建、构筑 物安全。同时对非开挖施工地面沉降若干问题的理论研究和探讨，研究开发适合大口径顶管穿越浅覆土及建构筑物保护综合技 术 。以达到低成本 、高效率 、高质 量进行 管道非开挖埋管施工 的 目的。 【 关键词】大口径钢管硕管施工 浅覆土 地面建 构筑物保护 【 中图分类号1 T U 4 5 5 4 7 文献标识码 B 【 文章编号】1 0 0 4 1 0 0 1 ( 2 0 0 9 ) 0 2 0 1 4 1 0 2 1 工程概况 东莞市第六水厂一期工程规模为 5 O万 m 3 d ， 供水管线 全长约 3 7 k m ， 管径为 D N 2 6 0 0 D N 1 8 0 0 。寒溪河沿线 A标段 ( 峡口大桥 寒溪河北岸 ) ， 管径为 D N 2 6 0 0 ， 管线长度约为 1 3 0 5 Il l 。本工程原设计均为明挖铺管，由于工期正是在雨汛 期， 在里程 K 0 + 3 2 O K O + 4 2 2 段 ， 供水管穿过排污水渠及寒溪 河北岸的大堤坝、 排污泵站、 高压 电塔等构( 建 ) 筑物( 见图 l 、 图 2 ) ， 为确保工期及地面构筑物不破坏 ， 施工时建议采取 顶 管法施 工。 图 1 穿过 泵站及 高压线杆 图2 穿过 污水沟 据勘察资料显示， 本段管线穿越地层， 上半部为粘土层 ， 下半部为淤泥质土层 ， 管底以下 0 5 - 0 7 m问见砂层。此种 地层条件， 若采用传统大开挖施工方法， 打拉森钢板桩开槽 ， 开挖取出管道范围粘土、 淤泥后， 去除了砂层以上土压力， 使 砂层地下水上涌， 容易形成管涌， 严重的使支护失效， 基槽灌 水、 塌方， 存在较大安全隐患。且管线位于寒溪河沿线， 汛期 雨季施工， 若河堤形成过水通道， 势必影响河堤安全 ， 后果不 【 作者简介】 丁庆云( 1 9 5 8 一) ， 女， 大专， 高级工程师， 调研员。 联 系地 址： 南昌市北京西路 2 4 8号( 3 3 0 0 4 6) 。 【 收稿日期】 2 0 0 8 1 2 1 9 堪设想。 采用项管施工工艺， 无须开挖， 对管道周边土体扰动 小， 避免了上述问题的出现。 选用适应粘土、 淤泥地层的泥水 平衡工艺， 管道于外界完全封闭隔离 ， 安全系数高 ， 不会有涌 水现象。 2主要技术难点及创新点 2 1 地面建、 构筑物保护难点 ( 1 ) 水塘为区域性的排污水汇集点， 塘底及护坡为混凝 土结构 ， 不允许破坏结构产生裂缝漏水， 而水塘底仅距设计 顶 管项部 1 m 。 ( 2) 排污泵站离顶管中线水平距离仅 1 0 m ， 基础为独立 基础 ， 埋深约与管项标高相同。 ( 3 )排峡 6号线 i i 0 k V高压电塔， 电力部门要求， 电塔 范围 1 O m不得开挖， 管线原设计距电塔最近距离为 7 6 m， 顶管取直后， 最小距离 5 3 m 。且该塔为线路转角塔 ， 靠管线 一 侧为受力方向。 ( 4 )管线距家具工厂围墙 6 m ， 围墙为砖砌体结构， 条形 砖基础， 基础埋置浅， 保护难度大。 ( 5 )排污水渠涵结构为浆砌片石，沟底距管项距离为 1 m 。 2 2 主要创新点 2 2 1 成功穿过浅覆土( 2 m左右) 地面建( 构) 筑物。 本工程主要是由于设计上原考虑明挖铺管施工， 现由于 施工现场条件不允许 ，从而大口径 D N 2 6 0 0钢管在一般覆土 1 8 m的情况下采取顶管法施工 ， 而项管覆土一般设计要求 厚度在 1 5 D 以上( 见 中国非开挖技术协会行业标准 项管施 工技术及验收规范 ( 试行 ) ) 。本工程覆土厚度应在 1 5 X 1 4 1 第 2期 丁庆云 、 吴祥红： 大口径顶管穿越浅覆土及对建、 构筑物保护施工技术 2 6 2 = 3 9 3 m以上，实际工程范围内覆土仅为行业标准厚度 的一半。并且本工程在顶管正上方或近距离还存在建构筑 物。 2 2 2 中继间创新应用 钢管管径大， 但重量轻( 每 6 m一节。 重约 7 t ) ， 相对顶管 机头重量达 3 5 t ， 机头与管相对重量相差太大， 容易栽头， 本工程淤泥质黏土中引起无法提头。 中继间的作用一般是在长距离顶管或顶管阻力太大超 出了管道或顶进设备承受能力的情况下， 作为管道中部传力 作用的设备。中继问( 长 3 m) 与顶管机头相连， 增加机头的 长度( 4 4 + 3 = 7 4 m) 中继间作为增加机头的长度 ， 提高了机 头部位的整体在淤泥质黏土中的平衡稳定性， 改变了传统的 “ 中继间” 作管道中部传力设备的用途， 很好地解决了机头与 钢管相对重量相差太大， 容易栽头， 在淤泥质黏土中引起无 法提头的问题。项目最终竣工验收测量结果， 顶管机头出洞 精度偏差小于 1 0 m m ，远高于一般顶管机施工精度控制 在3 0 m m内的要求 ， 达到了预期要求。 2 2 3 改性 触变泥浆注浆技术 由于项管机的刀盘开挖直径大于管道 2 0 m m， 管道外 围还是存在 1 0 m m的空隙。如不及时注入合适的浆液， 将引 起周围土体向管道移动，导致地面沉降破坏地面建构筑物， 研究将一般触变泥浆配比进行改性 ，能增加固结又流动性 好。一般触变泥浆主要考虑填充及减摩作用， 本工程考虑在 浅覆土情况下很好地保护地面建构筑物， 泥浆配比中掺入石 灰膏， 使项进完毕后触变泥浆固结增强， 但为了施工使用时 保持流动性 ，还必须掺入缓凝剂和塑化剂。 改性触变泥浆 主要 采用钠基膨润 土，减阻泥浆物理性 能指标 ：比重 l 1 0 6 -l _0 9 g c m 3 ， 粘度 2 5 - 3 5 S ， 泥浆套厚度 2 - 3 m m 。在项目 实施 中一般情况下摩阻 力可由 1 2 - 2 0 k N m 减至 3 5 k N m z 。注浆孔每段钢管( 长 6 m) 尾部布置 2个。 本项目中顶管机泥浆槽厚度 1 0 m m， 每顶进 1 m同步压 浆量计算如下： 忙 D , t L =丌 X 2 6 20 0 1X 1 =0 0 8 m 。 按地质条件 ， 一般压浆量为计算量的 1 5 0 - 2 0 0 ， 本工 程由于顶管在淤泥质粘土层中顶进，浆液流失较小，按照 1 6 0 进行注浆量控制， 实际注浆量在 1 7 0 左右。 3 顶管施工过程应注意的问题 3 1工程地质和水文地质条件 沿管线土层变化频繁，所以在顶管施工前必须 了解土 层的变化情况； 对于要经过回填土地段， 需要提前加固处理， 以防顶管施工后地表有过大的下沉。 3 2 有毒气体的检测与防护 顶管施工的地层一般会通过淤泥层， 腐烂动、 植物体会 在地下形成有毒气体聚集体，危害施工人员的健康和生命， 所以有人员在顶管内操作的情况下， 需要定时监测管内有毒 l 4 2 气体含量， 采用通风装置予以解决。 8 8 超前探查地下管线 尽管先进的顶管设备具有在施工时探查前进路线不远 距离管线的能力， 但是仍需在地面提前查明地下管线， 这对 于保证通讯、 电力、 上水、 排水、 煤气等其它管线安全运营， 确 保公众正常生活仍有必要。 8 4穿越 建筑 时对基础 的探查 顶管在建筑物基础下施工时，需要明确施工路线上所 遇到的基础类型，对于部分基础顶管顶进前可采取托换、 加 固措施。 3 5 顶进计算 顶进计算其包括准确计算顶进推力，根据计算结果 选定相应的油缸类型和确定中继间的分布； 其二是工作井设 计， 根据计算得到的最大顶力， 提出工作井的加固方案。 4 地面建构筑物的保护施工措施 4 1 加 固保护电塔 必须保证高压输电 1 1 0 k V电塔安全。且该塔为线路转 角塔， 靠管线一侧为受力方向。 为保证施工期间电塔安全， 距 电塔 1 5 m设 2排旋喷桩，长度沿管线方向 1 5 m旋喷桩径 5 5 0 m m ， 桩长约 1 2 m， 桩间4 0 0 m m 。 4 2 控制平衡泥水压力 为了保证在施工中做到对环境的充分保护， 我们将从以 下几方面采取措施， 来控制沉降， 确保管线与建构筑的安全。 本次施工我们选用封闭式泥水平衡机头 ( b 2 6 0 0 m m顶 管机， 在顶管作业时， 可通过操作台控制顶速， 使迎面土压力 保持在主动土压力和被动土压力之间， O点附近-J 段， 在 通常情况下，土压力可按实际情况控制在 P 2 0 k P a范围， 地面沉降可控制在 l c m以下。 根据本工程施工中监测结果 ， 在顶进过程中， 控制好顶 进压力、 注浆量、 推进速度， 以及控制好轴线测量工作 ， 作到 勤测勤纠， 精心操作， 精心施工， 沉降量可以做到 0 5 c m以 内。 这样可有效的控制沉降， 达到预期的控制 目标 ， 确保管线 与建筑物的安全。 4 8 控制地面沉 降 为顶管机经过 2 m浅覆土排污沟( 浆砌片石结构 ) 、 高压 输电 1 1 0 k V电塔、 泵站时地面及周围土体不产生大的变形， 争取控制在变形量 土1 0 m m之内，应及时注入改性触变泥 浆。 5 结语 顶管法施工解决了工程建设中很难处理的建设场地征 用、 房屋拆迁等复杂矛盾， 本工程顶管施工中应用了多项新 技术， 以其优良的施工质量和低廉的施工成本 ， 带来的巨大 的社会效益，该成果已通过了 2 0 0 8年度江西省科学技术奖 初评( 见江西省科学技术厅公示 ) 。 确 精