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摘要:泥水平衡顶管施工是顶管施工的一种常用方式。介绍了泥水平衡顶管施工原理和施工技术,从泥水控制和旋转过大方面提出综合防治措施,该研究可以对泥水平衡顶管施工具有一定的参考意义。
关键词:泥水平衡顶管;施工技术;质量控制;
一、泥水平衡顶管施工技术
1.1工作准备
在顶管施工准备工作中必须严格的按照计划施工,从现场勘查开始,准备顶管施工相关材料,准备各类顶管设备、科学合理的设计施工方案,要对各项技术要有预处理方案,应对工程中可能出现的各种安全风险要有应急措施,准备相关工作人员,管理工作要对整个施工过程进行综合分析。
1.2顶进施工
顶进施工是顶管施工中最为重要的施工工序,为了保障施工质量,需要进行严谨的计算后才能展开顶进施工。一般情况下顶管施工必须从下游开始顶进施工。而在顶进过程中必须要注意的是综合性顶进和设备正常,在顶进前必须对顶进设备进行检查和调整,保证设备能够长时间的处于稳定运行状态。而在检查设备的同时必须对环境进行查探,如综合考虑顶管施工时的排水性能,地质的影响等,才能保证施工质量,确保施工安全。在下游施工中可以选择从顶段开始,原因是顶段方便施工,较为安全。具体的顶进施工中可以从计算、接变泥浆减阻、中继间使用、纠偏、洞口加固等方面展开。在计算方面,必须对现场进行严谨的测量,科学利用现有技术测量相关数据,得到准确的技术参数,并对总推力、工作井所能承受的最大顶力等进行测算,以此方便顶力计算。而在接变泥浆减阻施工时,必须严格的按照标准进行施工,并针对现有技术进行一定的改进,如机尾压浆,在洞口施工之后,在管节连接处和工具管尾部进行压浆。而在顶进过程中,设计管节顶进的时间,保持一定的注浆量,按照一定的时间间隔注浆,以此减少接变泥浆的阻力,保证注浆不受影响,提升工作效率。再者,在纠偏时必须控制顶进的方向,保证施工标准。如在顶进过程中需要做好测量及记录工作,实时监测顶进数据,最终确定整个顶进过程没有发生偏向问题。
1.3安装后靠、导轨和顶进设备
在顶管施工中必须做好顶进相关设备的检查、安装工作,是进行顶进工作的基础,设备大体可分为后靠安装、导轨安装、顶进设备安装,其中后靠安装时必须注意与土地相连,且其反作用力要大于最大顶力,以保证顶进设备的稳定性,再者,后靠的承受体必须要具有高强度、高硬度的特点,能够在顶进工作中承受更多的力并保持稳定,保证安全。再者,要对顶进设备进行严格的调试,保持顶进设备的稳定,保持导轨的稳定,并严格的设计坡度、标高等。
1.4泥浆置换
在展开该工序之前,必须先对顶管的实际情况进行探查,探查清楚管道所在部位的土地密实情况,在确定环境满足施工条件后进行注浆。而在注浆过程中,可以选用注浆泵进行注浆,以此避免下沉情况。其中主要的注浆方式前后交错注浆,而所采用的检测手段为雷达探测装置。
二、影响泥水平衡顶管施工技术的相关问题
2.1顶力问题
泥水平衡顶管施工技术在应用过程中,顶管所承受的顶力往往会随着顶进作业的不断推进而不断加大,但是这种增加并不是无限的,顶管所受压力与受管道强度与后座推力承载限度的限制密切相关。因而,顶管所承受的顶力就直接决定了施工过程中的顶进距离。而这也就是当前应用泥水平衡顶管施工技术应用效果的重要问题之一。
2.2土体及地下水平衡问题
泥水平衡顶管施工过程中,掘进设备极有可能会在作业过程中遇到土体与地下水平衡问题,进而对地面上的建筑物平衡与稳固造成不良威胁,也有可能会导致管道顶进方向失误的问题,进而为顶管施工作业增加难度。
三、泥水平衡顶管施工的质量防治
3.1掘进过程旋转过大
掘进机在掘进过程中,由于刀头不断旋转极容易产生掘进机头以及顶管旋转的现象。掘进过程旋转过大的原因主要是因为顶管无法克服刀头旋转所带来的反向力矩。如果掘进机旋转角度过大将导致纠正失败,同时掘进距离会随着旋转角度的增大而增大,整体的掘进误差会随着掘进距离的增大而增大。
因此项口部在顶管掘进前要采取以下工作方法:
(1)在顶管掘进过程中,工程技术人员要随时观测预支偏转仪的即时数据,如果旋转角度超过允许的范围内时,可采用控制刀头的旋转方向来进行纠偏。如果旋转角度恢复到允许的范围内时,就恢复刀头原来的旋转方向。
(2)为了防止刀头旋转所带来的反向力矩,可在顶管掘进机内需要纠偏的一侧增加一定的配重,来平衡刀头所产生的反向力矩。
(3)如果刀头出现较小的旋转,判断旋转方向后,需要准确计算刀头的掘进距离,并且要立即关闭泥水输送管的作业,然后将刀头反方向慢慢向前掘进,通过此法来提高刀头的正向力矩来平衡旋转角度,如果旋转纠正后,再将刀头的旋转方向改成正常掘进形式。
3.2洞口止水技术措施
在开展泥水平衡顶管施工活动时,施工人员往往会对那些供管道的进出工作坑的孔洞与管道之间的缝隙进行封堵,以便有效将地厂水与泥砂隔绝于工作坑之外,避免对工作坑内的施工作业造成不良影响,有效保护周边环境安全。所以,洞口止水技术的应用十分重要。具体来说,施工人员在面对不同构造的工作坑时,必须选用对应的洞口止水技术。比如,针对钢板初工作坑,施工人员就可以通过选用较高级配的素砼来浇筑一道前止水墙的,来实现洞口止水的目标,应确保止水墙位于管道顶进方面前面的工作坑内,并依据管道内径来对止水墙的宽度进行控制,通常宽度应在2米到5米之间,厚度则在0.3米到0.5米之间,高度则在1.5米到4.5米之间。
3.3纠偏与导向技术措施
在施工过程中,管道都是随着掘进设备的前进而不断深入的,具体来说也就是先由掘进设备挖掘洞穴,随后在洞穴内进行管道的敷设。这样一来,掘进设备行进过程中存在偏差,敷设后的管线与设计好的路线间也就势必会存在偏差。施工人员需要全面掌握纠偏与导向技术措施,具体包括以下几点:
(1)应随着掘进设备的不断顶进来开展纠偏工作。
(2)纠偏角度应合理科学,避免因纠偏角度过大而导致轴线出现过大弯曲的问题。
(3)应尽量选择质量极佳的管道来进行第一段管线的敷设,以便更好的应对掘进设备顶进过程中因纠偏处理而出现的较大反复应力。
(4)应注重对第一段管线敷设长度的合理控制,避免因管线过长而影响纠偏效果。
(5)在固定纠偏角的前提下,管道转变半径也是固定的,为此,施工人员就应综合相关数据进行分析,以便对掘进设备测点的前进线路进行合理绘制。
3.4土体平衡技术措施
在泥水平衡顶管施工过程中,施工人员还应针对掘进设备前进方向及上方土层平衡状态的合理保持,避免因掘进施工破坏土层平衡而造成地面塌陷问题,甚至影响到地面建筑物的结构稳定。这就要求施工人员能够对顶管层面的土层压力与地下水压力等进行准确计算,并以此为依据来对掘进设备前仓需要承载的土层压力与进水压力进行设置。同时,施工人员在作业过程中还应同时对地面情况与进水压力、出泥流量以及顶进速度等进行严格的监督与控制,确保顶进施工作业进度的合理性,避免对地面造成不良影响,最大限度的保证地面不受顶进施工的影响。
3.5触变泥浆减阻技术措施
在泥水平衡顶管施工过程中,极易因顶力问题的出现而对顶进施工造成阻碍,在这种情况下,施工人员就可以选择利用触变泥浆来减少顶进压力。具体来说,在通过对管道外壁进行触变泥浆的压注后,管道外侧就会形成一个较为润滑的泥浆套,不仅能够有效降低管道顶进压力,同时,还能够充分发挥支撑作用,降低土体坍塌风险。
四、结束语
综上所述,随着现代城市建设发展的不断完善,泥水平衡顶管技术这一非开挖施工技术的应用越来越普及。为此,企业就应加大对泥水平衡顶管施工技术的研究,确保全面把握泥水平衡顶管施工质量控制措施,保障企业经济效益与社会效益的顺利获取。
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