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不均勻地層中機械頂管技術探究

  • 2022-09-27

  • 運營部

一、工程概況

為盡不妨采集浑水、填補設施短板,早日構建全覆蓋的污水管網,以便采撷、處理所有浊水,結合臨湘市都会建設的實際必要,完满中心城區排水管網建設,推動排水基礎設施的順利實施。臨湘市水環境綜合处理工程PPP項目的重點建設內容包含大旨城區雨污分流改造、智慧排水系統建設、現狀管網整治及修復。

二、現場地質條件概述

河西路雨浊水分流工程作為臨湘市水環境綜合办理PPP項目的一個子項目,施工主意分為明挖法和頂管法,明挖深度一般為3.37-5.10m、頂管埋深6.11-9.12m,項目重要性等級達到二級,其中頂管區域施工重要性等級達到一級。

擬建工程位于城市道路上,沿線分布地下管線及居民區等、沿線局部存在軟土,不良地質功用不發育,場的復雜程度為二級。場地沿線散布了差异的巖土種類,不同區域的土質硬度差異高,其復雜等級達到二級。主要為③圓礫,局部②-1粉質黏土、⑥-2強風化灰巖、⑥-3中風化灰巖,承載力高,中一低壓縮性。部分井段頂進路線位于軟硬結合的兩種地層交界處。

三、頂管工藝比選

(一)頂管施工技術選取

1.氣壓平衡法頂管施工

該办法的工作道理主要是,開始施工后,在維持空氣壓力平衡的条件下,使用工具管切割土壤,因为氣壓處于均衡狀態,所以在開挖進程中,不會受到地下水的不利过问,同時也確保了開挖面的穩固性,以是,此技術在滲透性大的地基上被普遍運用。若地基構造以卵礫石層為主,在頂進施工步伐中,鉆頭同時轉動,硬度相對大的卵礫石不能被切割頭進行灵验切割,有可以會直接掘至阻隔帶,從而致使氣體管道氣壓失穩,嚴重威脅了施工人員的生命安全。

2.泥水平衡法頂管施工

泥水均衡法頂管施工適用性比廣泛,適用于地層硬度大的地方,選擇“H”形盾結構的轉動刀架為頂管器具,同時安設合金連合切割刀排,以便于切割強度較高的地層構造、風化巖層,削切后的渣樣不妨通過二次破碎裝置徹底碎化后通過排渣管道排出。

經對以上兩種頂管作業方式進行了全面的比選,在本項目的實施中,泥水均衡頂管施工技術比較適用。

(二)頂管作業注意事項

其一,施工人員在開展頂管施工時認真遵循“勤測量、勤糾偏、微糾偏”的標準,要時刻關注頂進軸線的偏移量及時進行糾正調整。

第二,在進行施工的時候,還需依据“注漿與補漿相結合”的原則,提前對工作泥漿進行調試,并關注泥漿性能的變動。

其三,頂管施工需調查頂管路線與現用途径管道是否存在交叉沖,施工過程中避開現狀管線,對現狀管線進行保護工作。

其四,加強有限空間作業管理。24h專人不間斷多點監測控制。由于頂管掘進機自身不防爆且頂管施工本身屬于有限空間作業,即使少量氣體進入管道,其濃度會上升而引起爆炸;其五,應急物資配備完好。即便施工空間不敷,但為確保施工人員的生命安全,配齊空氣呼吸機、安详帶、防護面罩、平安繩、防護服、防水防爆照明燈具、應急消防器材等所有設備器具,并確保能夠利用。

四、軟弱地層預加固處置

河西路頂管施工,部分頂進線路位于礫石層與灰巖的交界面上,為保證頂進過程中軸線不偏移,應按標準加固礫石層,施工人員可利用雙管高壓噴樁技術進行加固。項目使用的高壓噴樁一共包孕4排,樁徑大小為60cm,相鄰樁體間距為40cm,水灰比設為1:1。

(一)施工工藝

高壓旋噴樁主要是借助鉆機把旋噴注漿管和鉆頭安設在樁底設計高程處,并把提前預制好的水泥漿液填人高壓發射裝置以增大水泥漿液的能量,以便水泥漿液能夠以從噴嘴中噴射出來,破壞土體結構;噴射過程中,鉆桿轉邊升迁,使漿液與土體充分攪拌混合,在土中酿成直徑的柱狀固結體,從而使地基得到加固。

工藝流程:定鉆機位置一完成鉆孔工作一安設噴射管開始制漿一開始噴射一挪動機位。

(二)技術參數

根據本工程的實際情況,選擇主要技術參數為:噴漿壓力:20MPa;噴漿流量:30-90L/min;升迁速度:10-15cm/min;旋噴轉速:15-20r/min;雙噴嘴直徑:ф 3mm。

(三)質保措施

1.嚴格按設計放置樁位;鉆孔前擺放好鉆機地点,必須確保孔位偏差控制在50mm以內,垂直偏差控制在1%以內。

2.開始噴射水泥漿液之前,施工人員必須仔細排查高壓注漿泵、鉆機、柴油機之類的設備是否能夠正常工作,保證所有管路暢通,否則不得進行噴射作業。

3.水泥漿液儲存至儲漿桶之前應用篩網仔細過濾,以防范水泥漿液不均勻堵塞噴嘴。

4.項目运用的水泥漿液具備出廠合格證,嚴禁摻用不及格的水泥漿液。

5.整個施工流程應嚴格把控所有技術參數,是在進行噴射作業時嚴禁復改所有技術參數。

五、頂進過程糾偏技術

項目團隊是否在頂管作業過程中及時糾偏,將在很大程度上影響了頂進施工的整體質量,一旦施工人員操作失誤,有不妨出現頂力飄升、管接口磨損等問題,嚴重的會使得管道繼續頂進,既有能够引發安详風險,引發不必要的損失。因此,頂進糾偏技術對整個項目來說至關重要。

考慮頂進設備在施工過程中占據了掘進機絕大多數空間,加之設備光靶一般都安設在機頭尾端的中間區域,極易使得施工過程中出現方向偏差的問題,使得激光靶反應遲鈍。不僅如许,由于頂管機前側偏差較大,而后側光靶的光點存在1-2mm的偏差,這會在很大水平上干擾施工人員的糾判斷。基于此,項目團隊可使用趨勢圖來輔助判斷偏差趨勢,從而盡不妨誤差控制到最小。

施工過程中,施工人員能够通過解析頂管機前后傾角巨细來判斷設備高程。項目使用傾斜儀輔助施工除了能夠測量頂管機前后傾角的大小,能夠測得其旋轉情況。若傾斜儀結果顯示為正數,即說明前機殼當前表現為右轉;若結果顯示為0,即說明前機殼當前表現為程度狀態;若結果顯示為負數,說明前機殼表現為轉。

情況下,井內導軌的安置主要由軸線坡度決定。開始工作時,施工人員應頂管機安設在導軌上,傾斜儀數值調為0,即说明頂管機傾斜儀角度同樣為0。開始施工后,施工人員需關注傾斜儀變化;不僅如许,由于土質的区别,傾斜儀擺放的角度也應有所差異,所以施工過程中施工人員應其置于合適的角度,避免頂管機在施工過程中出現上漂或下沉。

假如項目團隊穩定傾斜角設為+10',倘使頂進施工時機頭后仰,此時角度會提高至+20',由此能够得知掘進機存在趨勢,能夠直接上側的千斤頂頂出,從而使得傾斜角度調回+10'。傾斜角出現偏移的時候,激光點不定會出現浮動,只是會在肯定水平上使得頂管機出現偏差趨勢。這樣一來,施工人員能在第一時間發現頂管機存在偏差隱患,及時進行彌補。

若機頭與其的工具撤出洞之前中線與高程出現了偏差,也無需在此時進行糾偏,其主要原由是此時機頭連接管置于導軌之中,即便糾偏也無法達到預想的目的。待機頭連接管拔出洞后,若測量得出高程中線誤差維持在+2cm以下,無需糾偏;但若是其誤差高出了這一標準,此時施工人員按照監視器呈現的光點地方變化情況及時糾偏。在進行糾偏時,施工人員嚴格遵从“糾偏高程,再到中線,末了糾小角度”這樣的流程進行,且每次糾偏量應控制在2cm以內。若光點地方存在反向移動趨勢或是移動速度有所下落,需立时縮回油缸,暫停糾偏。

施工過程中發現監視器光點出現變化,應頂進,派造專業的測量人員下井矯正測量經緯儀,檢查施工設備是否被觸碰。

每兩個油缸設為一組進行糾偏,施工人員可根據圖1,結合實際情況選擇左上、右上、左下、右下任意一個按鈕按下,以控制油缸的伸縮。也就是說,選擇糾偏油缸組合按鈕,按下油缸的伸按鈕,即左上、右上油缸同伸;按下油缸的縮按鈕,左上、右上油缸同縮。


頂管機頭油缸位置

勘測發現,項目施工區域富含大量的地下水,是以地下水壓極高。為避免施工過程中出現風險,施工人員應確保糾偏角度不超過2°。就是說,施工過程中,頂管機頭油缸可伸出的長度上限是6cm。頂管機工作過程中,施工人員觀察所有電機電流、電壓數值的變動,發現異常,應暫停施工,排查故障。

六、減阻泥漿配置

高質量的膨潤土泥漿通常具備強的觸變、潤滑等职能,若其填充在管道外壁,令其均勻包裹管道,能夠在很大程度上削弱管外壁碰撞泥土時產生的摩擦力。

(一)預制完成后的泥漿臨時儲存在泥漿箱中,使用BW250/50型注漿泵進行注漿,并將壓力值控制在20~50kg/cm3。開始注漿后,施工人員應將注漿壓力值控制在0.1~0.2MPa。

考慮到本項目的實際情況,決定選用膨潤土作為頂管觸變泥漿配置的主要原料,同時將純堿、CMC等物質作為分散劑、增黏穩定劑的原材料。施工人員在使用這些质料之前,應先其浸泡在水中12h以上。

應合理分配所有的注漿孔:根據注漿需求,應在機頭與機頭后五個注漿管安設注漿孔,以便注漿時泥漿能夠均勻被灌人管壁之中;從第五個注漿管開始,每3節管都應补充一個具備注漿孔的管節,补充完成后需補漿,保證所有的管外壁均勻覆蓋了泥漿。圖2為注漿管節散布與注漿口散布圖。


注漿管節分布及注漿口布置圖

施工人員觀察頂力值的變動,頂力值胜过設計標準,會变成麻煩,嚴重干擾了施工的進行,因此膨潤土泥漿壓漿環節至關重要。

注漿施工要素。首先,觸變泥漿的使用量應高出地層土體正本的損失量;其次,為了保證施工成果,施工人,員應選用职能的觸變泥漿,且施工之前應先進行測試;再者,施工人員嚴格把控泥漿預制、攪拌等所有環節;结尾,為避免臨時儲存在貯漿池的泥漿出現離析,施工人員每隔一段時間應該根據設計標準攪拌泥漿。

壓注想法。項目單位在選擇壓注办法時,應綜合考慮管道埋深、地下水位等因素,因而注漿系統的壓力值應超越水土壓力5-30kPa。為避免停注之后泥漿套的壓力值迅速下降,施工之前應為注漿總管配備單向閥,以避免其出現回漿等問題。通常項目可利用頂管機壓漿或在管節地点補漿的方法進行壓注。

七、結語

綜上所述,對于不均勻地層的機械頂管施工,要進行全面的勘探,進而根據掌握的現場地質、水文條件配置合適的機械設備,由專員監管頂管施工進程。頂管全流程中加強頂進線形監控,及時發現問題,正確處理問題,保證最終的頂管成就。

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