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Φmm,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。
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