04__流沙地質(zhì)頂管穿越公路施工方法.ppt

1,流沙地質(zhì)頂管穿越公路 施 工 方 法,2010年10月,2,1 引言 頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后發(fā)展起來的一種地下管道施工方法，它不需要開挖面層，并且能夠穿越公路、鐵路、河川、地面建筑物、地下構(gòu)筑物以及各種地下管線等，是目前長輸管道常用的一種穿越施工方法。 西氣東輸二線工程東段28標段地處江西吉安地區(qū)的水網(wǎng)地段，江河、溝渠眾多，地下水豐富，水位埋深平均約0.8米。在go038-go040處頂管穿越高速公路引路施工中，通過探坑發(fā)現(xiàn)，,3,該處1.5米以下地質(zhì)為流砂，地下水位高，屬于流砂地質(zhì)，且管線的鋼嵌套混凝土套管管徑較大（管外徑2160mm），使用常規(guī)的公路頂管穿越施工方法，將會導致公路塌陷，穿越該處公路遇到了較大的困難。 2 流砂地質(zhì)頂管穿越施工方法 頂管施工就是借助主頂油缸及管道間中繼間等的推力，把工具管或掘進機從工作坑內(nèi)穿過土層一直推到接收坑內(nèi)吊起。與此同時，也就把緊隨工具管或掘進機后的管道埋設(shè)在兩坑之間，這,4,1.邊坡 2.套管 3.環(huán)向頂鐵 4.縱向頂鐵 5.橫向頂鐵6.千斤頂 7.方木 8.基礎(chǔ) 圖1 頂管穿越公路示意圖,一種常用的非開挖的敷設(shè)地下管道的施工方法。頂管示意圖見附圖1，頂管施工流程見附圖2。,5,流砂地質(zhì)頂管穿越的施工流程與常規(guī)的頂管穿越施工相同，但是由于地質(zhì)比較特殊，給頂管操作帶來了很大困難，在以下的操作過程中的采用不同于傳統(tǒng)頂管的施工方法。,6,2.1 開挖操作坑 西氣東輸二線管道工程東段28標段go038-go040處頂管穿越高速公路使用的鋼嵌套混凝土套管長度為44米，每節(jié)套管長度為2米，套管管徑壁厚為2160180。頂管操作前需要在公路兩側(cè)開挖兩個操作坑，即發(fā)送坑（混凝土套管頂進端，長寬深為4m4m5m）和接收坑（混凝土套管頂出端，長寬深為2m2m5m）；由于地質(zhì)為流砂，不能成型，正常開挖公路兩側(cè)的發(fā)送基坑和接收基坑難度很大，容易坍塌，頂管過程中存在很大的安全,7,隱患，且在坍塌過沖中需要不斷的清理，因此增加了工程量和占地面積。 為提高頂管操作的安全性，采用鋼筋混凝土沉井方法修建發(fā)送基坑和接收基坑，基坑底部為混凝土澆筑，并在發(fā)送基坑底部低點位置設(shè)一集水坑，用于收集和排除基坑四周和頂管過程的滲水。根據(jù)頂管操作時的荷載，發(fā)送基坑的后背墻要獨立為鋼筋混凝土墻，以承載頂管過程的反作用力。作用力的計算公式如下：,8,w1=fk1(pv+pn)dl+po 式中：w1為管壁與土層的摩阻力（以噸計） f為管壁與土層摩阻系數(shù)：流砂f為0.46 k1頂力折減系數(shù)：l=44m，k1=0.75； pv頂管上垂直土壓力（t/m2）pv=rh，r 為管頂上土容量（t/m2）流砂為1.7，h為管頂上土厚度（m）（包括路面厚度），h取3m； pn=管壁上土的水平壓力（t/m2）pn=pvtg2(45-/2) 為土壤內(nèi)摩擦角,流砂為30,9,d為管外徑（m）； l為頂進總長度（m） po為頂進全部管道自重（t） 以44m長度計算： w1=fk1(pv+pn)dl+po=0.460.75(31.7+31.7tg230)1.544+132=329t 2.2 減少頂進阻力的方法 在頂進過程中，由于流砂含水量高，流砂中的水容易通過套管頂進端流入套管，使混凝土套管外壁與周圍的流砂形成負壓，增加了頂進的阻力。為克服該困難，套管的頂,10,管端安裝帶有注漿孔的密封圈，和頂管機具相接的套管前端安裝密封圈，使套管外壁和砂土之間形成一個密封空間，在頂管間歇，通過注漿孔將膨潤土注入套管外壁和流砂之間。作用如下： a、防止流砂中的水流入套管內(nèi)而形成負壓。 b、進行注漿潤滑，可以減少套管外壁的摩擦系數(shù)。 2.3 頂進操作方法和方向控制 頂管過程中難度較大的是控向問題，如果按常規(guī)頂進，隨著水和流砂的流出，勢必造成套管圓周方向的塌陷 ，至使套管因重力,11,作用在軸線方向產(chǎn)生偏差，嚴重造成套管與套管間錯縫，主管無法穿入，甚至造成路面塌陷。 為了解決此問題，我們在套管前端裝上控向機頭簡稱頂管機具（附圖3），,12,13,頂管機具分前端和后端，前端是一個密封艙，后端是一個控向裝置，后端鑲嵌在前端后部；密封艙帶有一方形艙門，艙門上裝有進氣管和排氣管，在第一節(jié)鋼嵌套混凝土套管和頂管機具間安裝一個艙門，形成第二個艙作用同前艙門，起第二道密封作用。在頂進過程中后艙門關(guān)閉，第一個艙門打開，用氣泵由艙門上的進氣閥向其注氣進行氣密封水，密切觀察艙門上內(nèi)、外側(cè)的壓力表，壓力控制在0.020.04mpa,（作業(yè)人員在0.020.04mpa壓力下安全）,在壓力作用下，流砂中的水得以控制，流砂變成含水,14,很低的砂，兩名作業(yè)人員位于后艙內(nèi)，密切觀察頂進情況。頂進停止后，作業(yè)人員進入前艙挖砂，挖土要求如下： a、第一次開挖采取多頂少挖的原則，以后則邊頂邊挖，嚴禁超挖。 b、根據(jù)流砂的特征，工作面向前挖至0.20.4m時，頂進一次，挖出的土要及時外運。 c、開挖后要及時頂進，及時測量，可使頂力限制在較小的范圍內(nèi)。 d、挖砂時盡量開挖中心以下部分，避免在水泥套管外側(cè)形成空洞。 挖砂時直接將砂土由前艙倒到后艙；倒砂完,15,畢后，作業(yè)人員進入后艙，關(guān)閉第一個艙門繼續(xù)注入空氣加壓，始終維持第一個艙的封水氣密壓力；打開排氣閥放掉后艙壓力，打開艙門將砂土用小車運走，運完后，關(guān)閉第二個艙門，開始下一輪頂進操作，這樣周而復始工作。當頂進過程中如果發(fā)現(xiàn)左右、上下偏差，通過頂進機具的后端控向裝置圓周均布的四個油壓小千斤頂進行微調(diào)，調(diào)整頂進的方向。 3 結(jié)束語 采用流砂地質(zhì)頂管穿越公路施工方法，安全可靠、有效防止了公路塌陷；施工完畢,16,后的混凝土套管相互承插接縫間隙小、軸線方向上平整、控向精度高