頂管與箱涵法施工.ppt

頂管與箱涵法施工 7 1概述 7 2頂管法施工 7 3水平定向鉆施工 7 4箱涵法施工 7 1概述 在城市市政管道和地下通道工程中 普遍采用明挖法施工 但在管道埋深較大 交通干線附近和周圍環(huán)境對位移 地下水有嚴(yán)格限制的地段則采用非開挖施工法更為安全與經(jīng)濟(jì) 常用的非開挖工法有 頂管法 水平定向鉆法 箱涵法 7 1概述 7 2頂管法施工 頂管法是將管道用大功率的頂推設(shè)備頂進(jìn)至終點來完成鋪設(shè)任務(wù)的施工方法 頂管法施工過程如下 頂管的工作井 頂管出口孔壁對面?zhèn)葔槌袎罕?其上安裝液壓千斤頂和承壓墊板 然后以工具管為先導(dǎo) 將預(yù)制管節(jié)按設(shè)計軸線逐節(jié)頂入土層中 直到下一工作井的進(jìn)口孔壁 7 2頂管法施工 60年代開始 頂管技術(shù)不斷得到開發(fā)和推廣 70 80年代 先后引進(jìn)和開發(fā)了長距離頂管 中繼間 泥漿減阻 計算機(jī)控制 激光導(dǎo)向系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù) 管道頂進(jìn)最大長度已超過千米 嘉興污水處理排海頂管工程一次頂進(jìn)2050m 創(chuàng)造了同類頂管工程的世界記錄 頂管適用土層很廣 特別適用于粘性土 粉性土和砂土 也適用于卵石 碎石 風(fēng)化殘積土等非粘性土 頂管法主要用于管徑300 4000 的地下管道施工 設(shè)備能夠平衡地下水壓力和土壓力 能控制地表的隆起和沉降 具有激光定向功能 頂進(jìn)速度200 300 min 7 2 1頂管法施工關(guān)鍵設(shè)備 工具管工具管 又叫做機(jī)頭 它是頂管的關(guān)鍵機(jī)具 一般有以下功能 掘進(jìn) 防坍塌 出泥和導(dǎo)向 不同工具管有不同的特性 所以應(yīng)當(dāng)依據(jù)工程特點 地質(zhì)情況和設(shè)計要求等選擇合適的工具管 按照功能工具管分類如下 1 按掘進(jìn)功能 可分為 手掘式 擠壓式 半機(jī)械式 機(jī)械式和水力挖掘式工具管 2 按防坍塌功能 可分為 機(jī)械平衡式 泥水平衡式 土壓平衡式 水壓平衡式和氣壓平衡式工具管 3 按出泥功能 可分為 干出泥式和泥水出泥式工具管 7 2 1頂管法施工關(guān)鍵設(shè)備 中繼間頂管的關(guān)鍵設(shè)備式工具管 而長距離頂進(jìn)的關(guān)鍵設(shè)備是中繼間 距離較長的管道 由于管道四周的摩阻力越來越大 一方面主千斤頂?shù)捻斄τ邢?不可能無限增加 另一方面主千斤頂?shù)捻斄σ彩艿焦艿涝试S應(yīng)力和后背墻允許應(yīng)力的制約 為了解決上述問題就出現(xiàn)了中繼間 采用中繼間技術(shù)就是將一條長管道分為多個區(qū)段 并在區(qū)段之間加入中繼環(huán) 中繼環(huán)的作用時分散主戰(zhàn)的頂力 而且一般主戰(zhàn)的頂力要大于中繼環(huán)的頂力 7 2 1頂管法施工關(guān)鍵設(shè)備 觸變泥漿減阻在頂管中為了減少管壁四周的摩阻力 觸變泥漿套的形成依賴于工具管 在長距離和超常距離頂管中 由于施工工期較長 觸變泥漿容易因失水而失去作用 因此在管道沿程 從工具管開始每隔一定距離都需設(shè)置注漿孔 及時補(bǔ)充新的觸變泥漿 通常在中繼環(huán)附近設(shè)置注漿孔 7 2 1頂管法施工關(guān)鍵設(shè)備 糾偏糾偏是指工具管偏離設(shè)計軸線后 利用工具管的糾偏機(jī)構(gòu) 改變管端的方向 減少偏差的過程 其目的是使管道沿設(shè)計軸線頂進(jìn) 由于工具管產(chǎn)生的偏差都將全部保留在整條管線上 而且工具管的糾偏也是非常重要的 糾偏的好壞將直接影響頂管施工的質(zhì)量 7 2 2頂管法施工中頂力計算 頂管施工前必須首先計算頂力 然后才能根據(jù)計算出的頂力進(jìn)行施工設(shè)計 與頂管直接有關(guān)的施工設(shè)計內(nèi)容主要包括 千斤頂?shù)倪x用規(guī)格及數(shù)量 不采用中繼間的最大頂進(jìn)距離 采用中繼間的數(shù)量及其間距 管端能承受的最大頂力 是否采用潤滑劑 后背墻的設(shè)計 以及不同方案的對比等 如果在頂進(jìn)過程中 管道所受的應(yīng)力大于其極限應(yīng)力 就會引起管道的變形和破壞 影響管道正常的安裝和使用 所以 為了避免損害管道及接點處發(fā)生應(yīng)力集中 精確的估算頂進(jìn)過程中頂力的大小在結(jié)構(gòu)上也是必要的 7 2 2頂管法施工中頂力計算 根據(jù)工程的特點以及實測頂力的變化情況 總結(jié)出影響頂力的主要因素如下 1 地質(zhì)條件的影響 2 管徑的影響 3 注漿的影響 4 頂進(jìn)的施工操作 若頂進(jìn)過程中停止時間過長 重新啟動時 頂力會明顯增大 因為停頓時間長 四周松土?xí)湓诠鼙谏?同時水分也會從減阻漿液中離析出來 失去減阻支撐作用 造成頂進(jìn)阻力的增大 5 管線偏差的影響 在頂進(jìn)過程中不斷出現(xiàn)偏差 若校正過多 也會引起阻力的增加 從而使總頂力增大 一般在進(jìn)出洞口處 管線的偏差較大 糾偏次數(shù)也多 頂力增加較為顯著 7 2 2頂管法施工中頂力計算 上海市政經(jīng)驗公式上海結(jié)合該地區(qū)土層的具體條件 結(jié)合觸變泥漿頂管工程的成熟經(jīng)驗 提出了頂力計算公式 f k dl式中 d 管道外徑 m l 頂進(jìn)距離 m k 采用觸變泥漿時每平方米管道的外側(cè)頂力 上海地區(qū)取k 8 12kn m2 注意 其他地區(qū)要根據(jù)實際經(jīng)驗對上式進(jìn)行修正后方可使用 7 2 2頂管施工中頂力計算 2 頂力計算 按照理論公式計算 f 1588kn 按照半經(jīng)驗公式計算 頂管正面摩阻力f1 310kn 頂管側(cè)壁摩擦力f2 2410kn 總頂力 f f1 f2 310 2410 2720kn 1 工程概況本工程為廣州地鐵排水恢復(fù)工程 地下位置復(fù)雜 采用小口徑土壓平衡頂管法施工 施工采用注漿減阻 右圖為施工平面圖 7 2 2頂管法施工中頂力計算 施工時每20cm記錄一次頂力值 見圖 實測最大頂力為800kn 正面阻力的平均值越為300kn 管側(cè)摩阻力 在前40m 根據(jù)實測值反算出的管側(cè)摩阻力系數(shù)僅為0 3kn m2 在后41m 反算出系數(shù)為3 3kn m2 比經(jīng)驗公式計算出的頂力值小很多 因此 實際工程中要根據(jù)具體情況動態(tài)修正計算參數(shù) 積累當(dāng)?shù)氐氖┕そ?jīng)驗 7 2 4頂管法施工工程實例 垂直頂升工程 7 2 3頂管法的施工工藝 動畫顯示 7 3水平定向鉆施工 7 3 1水平定向鉆施工原理7 3 2水平定向鉆施工前勘察7 3 3水平定向鉆工程實例 水平導(dǎo)向鉆的施工工藝 導(dǎo)向擴(kuò)孔 300 400 500 600 回拖管材 水平定向鉆導(dǎo)向鉆進(jìn)原理 大多數(shù)的導(dǎo)向鉆進(jìn)使用一種射流輔助切削鉆頭 鉆頭通常是一個斜面 因此當(dāng)鉆桿不停地回轉(zhuǎn)時 可鉆出一個直孔 而當(dāng)鉆頭朝著某個方向推進(jìn)而不轉(zhuǎn)時 鉆孔向一方偏向推進(jìn) 在鉆孔向前推進(jìn)時 通過追蹤安裝在鉆頭內(nèi)發(fā)射器的信號來確定導(dǎo)向鉆的深度與方向 鉆孔軌跡的設(shè)計方法 確定造斜點 直線段變?yōu)榍€段起點 確定曲線段的曲率半徑計算每根鉆桿的曲率半徑 7 3 2水平定向鉆施工前勘察 管道地基巖土分類 需重視砂土 淤泥質(zhì)粘土 城市地下障礙物的調(diào)查 如雜填物 河道邊板樁 城市已有地下管線的調(diào)查 7 3 2水平定向鉆施工前勘察 靜力觸探 注意回填觸探孔 管線儀 適合快速探測金屬管線 地質(zhì)雷達(dá) 可探查障礙物與各類管線 subsite75r 75t型 電磁感應(yīng)法探測管線的儀器設(shè)備 rd400pxl型 rd4000型 電磁感應(yīng)法探測管線的儀器設(shè)備 ekko100增強(qiáng)型 ekko1000型 noggin250型 ekko系列 sir3000型 最新 匹配天線 sir系列 3207型 5103型 5100型 next gssi自行生產(chǎn)的天線 x3m型 ramac系列 匹配天線 ris 2k me型 多道 ris系列 ris 2k 0型 單道 寧夏路 近金沙江路輕軌站 現(xiàn)場探測圖 寧夏路 近金沙江路輕軌站 解釋剖面 7 3 3水平定向鉆工程實例峨眉站排管工程 排管長60米 2 6 使用的管材為pe管 壁厚12mm 內(nèi)徑160mm 排管需穿越漢陽路和峨眉路 接進(jìn)原有工井 頂管的最深深度為6 09米 施工完畢后通牛發(fā)現(xiàn)部份排管疏通有障礙 在2002年1月21日使用管道探測器對排管進(jìn)行探測 探測結(jié)果有幾孔嚴(yán)重變形 排管斷面成橢圓形 詳細(xì)資料見管道探測聯(lián)系單 管道探測設(shè)備圖 一 管道探測設(shè)備圖 二 工程探測結(jié)果例圖 孔徑的嚴(yán)重變形分析原因1 泥漿用量不夠 造成護(hù)壁不夠充份 2 管材的環(huán)剛度未達(dá)到設(shè)計要求 造成在頂管過程中無法承受外部壓力而產(chǎn)生變形 3 擴(kuò)孔不夠充分 造成回拖管線與周圍摩擦力加大 4 擴(kuò)孔器和管材之間連接方式不完善 目前大多采用拖管頭固定器對管線進(jìn)行固定 當(dāng)其中一根管材受力后發(fā)生偏向 其他管材也會一起偏向 造成整體移位 7 4箱涵法施工 采用預(yù)制鋼筋混凝土箱涵頂進(jìn)工法施工下立交道路 其原理在基坑內(nèi)滑板上預(yù)制箱涵 采用油壓千斤頂頂推箱涵 將箱涵從道路下穿越 然后再箱涵前后兩端建造引道 施工流程 基坑圍護(hù)及開挖 滑板制作 箱涵澆筑 頂進(jìn)后靠施工及千斤頂安裝 鐵路或公路保護(hù) 箱涵頂進(jìn) 引道施工 7 4箱涵法施工 上海真北路立交位于滬寧鐵路與真北路交叉處 下立交道路工程采用箱涵頂進(jìn)法施工 為四個單孔箱涵 其中兩孔快車道 兩孔人行道 四個箱涵占據(jù)的總寬度為36 4m 箱涵長度為35 7一39 4m不等 箱涵中心線與鐵路中心線交角為79度 箱涵的橫斷面見圖 工程地質(zhì)情況 從表層往下依次為褐黃色粉質(zhì)粘土 層厚2 32m 灰色粉砂 層厚2 88m 灰色淤泥質(zhì)粘土 層厚7 3m 下臥層為飽和含水的軟弱淤泥質(zhì)粘土 7 4箱涵法施工 后背及滑板施工該工程考慮后靠梁與滑板組成共同相連結(jié)構(gòu) 后靠梁為鋼筋混凝土 滑板分為一塊快車道滑板和二塊慢車道滑板 滑板坡度分別為7 14 和5 83 滑板混凝土澆筑后在表面用水泥砂漿抹平 滑板表面涂上潤滑隔離層 潤滑劑采用石蠟 機(jī)油一4 1 厚度3mm 在潤滑劑上鋪一層塑料布 7 4箱涵法施工 箱涵制作四只單孔箱涵分別制作 每孔箱涵分兩次澆筑混凝土 第一節(jié)為底部和部分墻身 第二節(jié)為剩余墻身和頂板 箱涵外側(cè)直線度小于1cm 箱涵混凝土澆筑后進(jìn)行精心養(yǎng)護(hù) 混凝土達(dá)到強(qiáng)度后在外表面涂刷瀝青防水層 7 4箱涵法施工 箱涵頂進(jìn)快車道箱涵頂進(jìn)依靠10只200t千斤頂 慢車道為7只千斤頂 為減少箱涵頂進(jìn)啟動的摩阻力 采取