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酒泉市钻地鼠顶管施工有限公司
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顶管施工
 

根据施工方法的不同,顶管机可分为敞开式顶管掘进机和封闭式顶管掘进机两大类。敞开式顶管掘进机有手掘式、挤压式和网格式等;封闭式顶管掘进机有土压平衡、泥水平衡、混合型等型式。

 


1   基本工作原理

顶管施工借助于主顶油缸及管道间、中继间等的推力,把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时,也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间,以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。

2   主要工程技术

顶管方案一般是先顶钢筋砼套管,然后在套管内穿过工程管——钢管。在顶管过程中,要充分考虑可能遇到的障碍,如孤石等。以往的经验曾经有遇到障碍无法穿过而整个管道废掉的先例,特别是小直径管管前无法挖土时更容易出现这种情况。所以在顶管施工前,一定要弄清顶管处的地质情况。对遇到障碍时要有充分可靠的处理方案。

下面以人工顶管施工为例对顶管施工进行介绍。

此方法适用于软土地层中、地下水位以上黄土地层中、地下水位以上强风岩地层中;特点是施工成本低,在顶进过程中如遇前方障碍物可立即采用人工方式排除;其缺点是顶进管径应大于Φ800mm,否则不便于人员进出,顶进距离不宜过长。

人工顶管施工顶管系统主要包括:千斤顶、顶铁、后靠背、导轨、顶管管节。施工示意图如下:


顶管施工示意图

2.1 施工准备

1、顶管工作井施工,井内设集水坑,便于抽排积水;

2、后靠背设置,工作井基础设定后,根据管道走向设置后靠背。

3、导轨安装,导轨安装牢固与准确对管子的顶进质量有较大的影响,因此导轨安装依据管径大小、管道坡度、顶进方向确定,顶进方向必须平直,标高、轴线准确。导轨可用轻型钢轨制作。

4、顶进设备采用千斤顶,头部设刃口工具管,起切土作用并保护管道及导向作用。为防止土体坍塌,在工具管内设格栅。

5、其它设备

工作坑上方设活动式工作平台,一般采用30号槽钢作梁,上铺方木。下管采用临时吊车吊运下管,出土采用摇头扒杆。

6、注意:顶管工作坑四周必须采用围护措施,采用彩钢瓦围护,雨帆布防护,并设醒目警示标牌。顶进时,过往车辆应减速慢行,且禁止大吨位、重载车辆通行。

2.2 挖土与顶进

工作坑内设备安装完毕,经检查各部处于良好正常状态,即可进开挖和顶进。

首先将管子下到导轨上,就位以后,装好顶铁,校测管中心和管底标高以便符合设计要求,即可进行管前端挖土。

1、挖土与运土

管前挖土是保证顶进质量及地上构筑物安全的关键,管前挖土的方向和开挖形状,直接影响顶进管位的准确性,因此管前周围挖土应严格控制。

管前挖出的土应及时外运,大管径可采用手推车推运,管径较小时,采用双筒卷扬机牵引小车出土。土运至管外,再用工作平台上的摇头扒杆吊到平台上,然后运出坑外。

2、顶进

顶进利用千斤顶顶出镐在后背不动的情况下将顶进管子推向前进,其操作过程如下:

(1)安装好顶铁、挤牢,管前端已挖一定长度土后,启动油泵,千斤顶进油,活塞伸出一个工作行程,将管子推向一定距离;

(2)停止油泵,打开控制阀,千斤顶回油,活塞缩回;

(3)添加顶铁,重复上述操作,直至需要安装下一节管子为止;

3、顶进注意事项:

(1)顶进时应遵照“先挖后顶,随挖随顶”的原则。应连续作业,避免中途停止,造成阻力增大,增加顶进困难。

(2)首节管子顶进的方向和高程关系到整段顶进质量,应勤测量,勤检查及时校正偏差。

(3)安装顶铁应平顺,无歪斜扭曲现象,每次回收活塞加放顶铁时,应换用可能安放的最长顶铁,使连接的顶铁数目为最少。

(4)顶进过程中,发现管前土方坍塌或油泵压力表指针骤然增大等情况,应立即停止顶进,查明原因,排除故障后再继续顶进。

2.3 测量和误差的校正

1、测量

顶管中线和水准点引入工作坑内,控制导轨、顶管机安装位置和顶进方向及高程。

顶进时,每顶一定距离测量一次,第一节管子测量间距应缩短。校正时,每顶进一镐即测量一次。

2、顶进偏差的校正

顶进过程中发现管位偏差10mm左右时,即应进行校正,纠偏校正应缓缓进行,使管子逐渐复位,不得猛纠硬调。校正方法一般采用:

(1)挖土校正法:偏差值为10-20mm时采用此法。即管子偏向设计中心左侧时,可在管子中心右侧适当超挖,而在偏向一侧不超挖,使管子在继续顶进中逐渐回到设计位置。

(2)顶木校正法:偏差较大时或采用挖土校正法无效时,可用圆木或方木,一端顶在管子偏向一侧的内管壁上,另一端支撑在垫有木板的管前土层上,开动千斤顶,利用顶木产生的分力,使管子得到校正。

2.4 沉降观测及控制

顶管过程中,因开挖正面土体松驰、纠偏对管道周围空隙填充不足、管道与土层摩擦等原因均会引起地面沉降,因此,施工时必须设置沉降观测点,加强沉降观测。

3        本项目分析

本项目采用管材为:钢筋混凝土套管+钢管。不同管材、土质适宜的顶管施工方式不同,具体施工方式由建设单位、施工单位根据当地具体情况确定。施工前应进行现场调查研究,并对建设单位提供的工程沿线的有关工程地质、水文地质和周围环境情况,以及沿线地下与地上管线、周围建(构)筑物、障碍物以及其他设施的详细资料进行核实确认;必要时进行坑探。

 


中继器介绍

 


顶管术语

2.0.1. 非开挖技术 trenchless technology/no dig

不开挖地表或以最小的地表开挖量进行各种地下管道/管线探测、检查、铺设、更换或修复的施工技术。

2.0.2. 顶进/起始工作坑/工作井 drive/entry shaft/pit

为布置顶管施工设备而开挖的工作坑/井作顶进工作坑/井中一般设置有后背墙以承受施工过程中的反力。

2.0.3. 接收/出口工作坑 reception/exit shaft/pit

为接收顶管施工设备而开挖的工作坑/井,有时也称为目标工作坑/井(target shaft/pit)。

2.0.4. 进人施工 man entry pipe jacking

施工人员可以进入管道进行作业的施工方法,公认的进人和非进人管道直径划分一般以900mm为界。

2.0.5. 顶管施工技术 pipe jacking

在不开挖地表的情况下,利用液压顶进工作站从顶进工作坑将待铺设的管道顶入,从而在顶管机之后直接铺设管道的非开挖地下管道施工技术。

2.0.6. 微型隧道施工技术 microtunneling

也称为小口径自动化顶管施工技术,一般用于铺设小口径管道,在施工中可采用遥控的方式在地表控制管道的顶进方向。该工法也可用于铺设直径较大的管道。

2.0.7. 中继站/中继间 intermediate jacking station-IJS

中继站有时也称为中间顶推站、中继间或中继环,安装在顶进管线的某些部位,把这段顶进管道分成若干个推进区间。它主要由多个顶推油缸、特殊的钢制外壳、前后两个特殊的顶进管道和均压环、密封件等组成,顶推油缸均匀地分布于保护外壳内。当所需的顶进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时,则需要在施工的管线之间安装中继站进行辅助施工。

2.0.8. 顶管机jacking machine/shield

顶管机是在一个护盾的保护下,采用手掘、机械或水力破碎的方法来完成隧道开挖的机器。

2.0.9. 后背墙 reaction wall

后背墙是顶进管道时为顶进工作站提供反作用力的一种结构,有时也称为后背、后座或者后座墙等。

2.0.10. 顶进力 jacking force/jacking loads

顶管施工中的顶进力(Jacking Loads)是指在施工中推进整个管道系统和相关机械设备向前运动的力,需要克服顶进中的各种阻力,同时在顶进过程中还不断受到各种外界因素影响(纠偏、后背的位移等)。

2.0.11. 切削头/切削刀盘 cutting head/wheel

根据地层情况的不同,全断面掘进顶管机可以配备不同形状和结构形式的切削刀盘(或钻头),某些结构的切削刀盘除了可以进行工作面的掘进之外,还具有平衡土压力的作用。切削刀盘一般可分为车轮式切削刀盘、挡板式切削刀盘和岩石切削刀盘三种。

2.0.12. 顶进管道 jacking pipe

要顶进的各种管道,通常包括混凝土管道、钢筋混凝土管道、钢管道、玻璃钢管道、铸铁管道和陶土管道等。管道的接口要求平直,具有良好的密封性能。

2.0.13. 手掘式顶管机 manual pipe jacking machine

手掘式顶管机即是非机械的开放式(或敞口式)顶管机,在施工时,采用手工的方法来破碎工作面的土层,破碎辅助工具主要有镐、锹以及冲击锤等。破碎下来的泥土或岩石可以通过传送带、手推车或轨道式的运输矿车来输送。

2.0.14. 挤压式顶管机 intrusion pipe jacking machine/shield

适用于软地层的一种特殊形式的顶管机,在施工中,进入喇叭口形破碎室的泥土,在安装于掘进机下部的螺旋输送装置的作用下通过压力墙,然后再通过砂石泵排出至地表。

2.0.15. 网格式顶管机 blade balance jacking machine

工作面被网格分成几个部分,目的是减小土体的长度,亦即减小滑移基面的大小。根据顶管机直径的大小,网格可以作为工作人员的工作平台。工作面可以采用水力或机械的方式进行破碎。

2.0.16. 斗铲式顶管机 mechanical excavation shield

一种敞口式机械挖掘顶管机,其内部装备有挖掘机械,可以实现工作面的分段式挖掘。破碎下来的土石可以通过传送带或者螺旋输送装置输送至后续的运输设备(如传送带,手推车或轨道式的运输矿车等)。

2.0.17. 土压平衡式顶管机 earth pressure balance machine/shield

土压平衡式顶管机,也称为土压式顶管机或者EPB-顶管机,是一种封闭式的顶管机。在顶进过程中,顶管掘进机一方面与其所处土层的土压力和地下水压力处于平衡状态;另一方面,其排土量与掘进机切削刀盘破碎下来的土的体积处于一种平衡状态。只有同时满足这两个条件,才算是真正的土压平衡。

2.0.18. 泥水平衡式顶管机 slurry pipe jacking machine/shield

平衡介质(这里指膨润土浆液)在工作舱中获得一定的压力,以平衡地下水和土层的压力,其破碎室中平衡压力的调节主要是通过泥浆泵控制进出平衡介质的量来实现的。

2.0.19. 混合式顶管机 mixshield

混合式顶管机即是通过顶管机的重新设置,可以实现气水平衡、土压平衡、气压平衡和敞口式顶管机任意两者之间的相互组合,以实现对不同地层的广谱适应性。

2.0.20. 顶管始发 start to jack

管道顶进施工的开始,即顶管机开始顶入地层。

2.0.21. 顶管接收 reception of pipe jacking machine

指顶管机到达接收坑时的准备和接收工作。

2.0.22. 曲线顶管技术 curved pipe jacking technology

采用顶管机械使管道的中心线按照预先设计的弧线前进的施工技术,即称为曲线顶管技术。

2.0.23. 润滑 lubrication

顶管施工过程中,向管道和地层之间的环状间隙中注入润滑浆液,形成一个比较完整的连续的润滑膜,达到润湿管线,减小管道顶进摩擦阻力的效果。

 


顶管工程在山东省安装消耗量定额中没有,市政消耗量定额排水册有,但托管或拉管没有定额子目,需双方协商解决。

 
 
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