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頂管施工中常遇到的問題及防治

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頂管施工中常遇到的問題及防治

發布日期:2022-01-12 作者: 點擊:

頂管施工是繼盾構施工之后發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、鐵道、河川、地面建筑物、地下構筑物以及各種地下管線等,在給排水、煤氣、電力、通信等管道的施工中應用越來越廣泛。但頂管施工單位施工設備、技術、管理水平參差不齊,在施工中常出現一些問題,影響施工質量。本文以泥水平衡法頂管施工為例,對頂管施工中常遇到的問題及原因進行分析,并提出一些防治措施。

一、頂管施工的特點及工藝

1、頂管施工特點

(1)先進頂管施工時不用封路施工,選用的工作井與接受井又位于閑置之處,頂進過程中路上交通照常通行。

(2)不需要開挖、回填和路面修復,所以與大開挖施工對比,能降低工程總造價。

(3)泥水循環法施工避免了泥水橫溢和稀泥亂堆放的不良現象,確保自然環境不受到污染,能做到文明施工。

(4)先進頂管方法是全自動搖控,不需工人在管道內工作,這樣不僅消除了工人繁重的體力勞動,對工人安全也有了足夠的保證。

(5)先進頂管推進過程中挖進機及管道周圍處于主動土壓力與被動土壓力之間,故對原土干擾極少,所以不會導致路面沉降以至產生裂紋,避免了路面重修。

2、頂管施工工藝

頂管施工技術是一種管道鋪裝技術,無需開挖地面,有具大推力的液壓千斤頂可用在有遙控裝置的頂管掘進機的后方,使掘進機及緊隨其后的管道穿越土層,達到預先設計的位置上,這就稱為頂管工程。挖掘發生在頂管機的前方,被挖掘物質通過泥漿循環系統用泵排出,到達地表。頂管施工的基本原理為:從地面開挖兩個基坑井,然后管節從工作井安放,通過主頂千斤頂或中繼間的頂推機械的頂進,推動管節從工作井預留口穿出,穿越土層到達接收井的預留口邊,然后通過接收井的預留口穿出,形成管道的施工。

目前,頂管施工常采用的施工方法分為敞開人工手掘式和密封機械式頂管施工方法,其中機械式頂管施工常用的施工方法又有泥水平衡式和土壓平衡式兩種,頂管施工常用的管材有砼管、鋼管、玻璃夾砂鋼管。

現在比較常用頂管施工為泥水平衡頂管施工法,其施工原理:通過導向頭的刀削轉動功能將泥土、砂、石破碎,由一條鋼管注入水量,拌成漿液,由另一條鋼管吸出漿液,將漿液置于離心器內離心脫水,再將干土卸到斗車內運去棄土的地方,分離出的水又回到儲水箱內重復循環使用。施工所采用的主要設備為信息化及全自動化泥水平衡頂管機。

二、頂管施工中常遇到的問題及防治措施

1、管道軸線偏差過大

管道頂進軸線與設計軸線偏差過大,使管道發生彎曲,甚至造成管節損壞,接口滲漏。

(1)原因分析。

①地層正面阻力不均勻,使工具管受力不均勻,形成導向偏差。

②頂管后背發生位移或不平整,使頂力合力線偏移。

③千斤頂不同步,或千斤頂問頂力相差較大,或安裝精度不夠,造成頂力合力線偏差。

(2)預防措施。

①頂管施工前應對管道通過地帶的地質情況認真調查,設置測力裝置,指導糾偏。糾偏應按照勤測量、勤糾偏、小量糾的操作方法進行。

②采用同種規格的液壓千斤頂,使其頂力、行程、速度一致,保持頂力合力線與管道中心線相重合。

③加強頂管后背施工質量的控制,確保后背不發生位移,并應使后背平整,以保證頂進設備的安裝精度。

④頂進過程中應隨時繪制頂進曲線,指導頂進糾偏工作。

2、地面沉降與隆起

頂管施工過程中或施工后,在管道軸線兩側一定范圍內發生地面沉降或隆起,使管道周圍建筑物和道路交通及管道等公用設施受到影響,甚至危及到正常使用和安全。

(1)原因分析。

①掘進機正面土壓失衡引起的沉降與隆起。從土壓平衡掘進機的原理來說,當掘進機通過充分的切削和攪拌,在進土倉內形成具有較大塑性和流動性的土體。當正面的土壓控制在被動土壓和主動土壓之間時,地面才會下陷或隆起。實際上由于土質變化較大,完全按理論計算進行控制往往有較大差異,不能正確把握,造成土壓失衡引起沉降。另外,由于有些土壓平衡掘進機對土的適應性不夠完善,如刀盤切削面積過小,推進速度或螺旋輸送機轉速不能調整,使得土壓控制不利或不便,造成土壓失穩引起沉降與隆起。

②管道外周空隙引起的沉降與隆起。管道外周空隙是由掘進機糾偏或曲線推進造成的,因為在糾偏和曲線推進時形成的管道截面面積大于管道截面,其空隙由周邊土體填充而引起沉降?,F在一般頂管都采用觸變泥漿減摩技術,掘進機外徑較管道外徑大2~3mm,以便形成漿套,若注漿不及時就會引起沉降。

③管道與周圍土體摩擦引起的沉降與隆起。管道在推進時與周圍土體存在摩擦,這種摩擦往往使土體發生剪切擾動,造成土體移動而導致地面沉降。在管節外型不整、接口不平或管道不直順的情況下,這種剪切擾動就會加劇,增大地面沉降與隆起。

④管道接口滲漏引起的沉降與隆起。當管道接口密封圈安置不當或管端受力不勻而破壞,以及管道接口彎折過度造成密封不良時,就較有可能發生接口滲漏,水土從而流失,這種土層損失必定會引起地面沉降與隆起。并且管道接口滲漏亦造成觸變泥漿的流失,支承土體和減小摩擦力的作用大大降低,亦可能引起上述兩種原因的沉降與隆起。


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