復(fù)雜地質(zhì)條件下長(zhǎng)距離項(xiàng)管施工技術(shù)探討復(fù)雜地質(zhì)條件下長(zhǎng)距離項(xiàng)管施工技術(shù)探討

1項(xiàng)目概況

某水處理廠是國(guó)家環(huán)境治理工程的一項(xiàng)重要項(xiàng)目，該項(xiàng)目將城市主城區(qū)污水全部收集進(jìn)廠處理，廠外污水主管網(wǎng)需穿越鐵路專用線至污水處理廠，該段管道直徑設(shè)計(jì)為1800mm，埋深9.0～10.5m，采用頂管施工工藝，穿越鐵路段由于位置特殊，需一次單向頂進(jìn)距離為320m，管材采用鋼筋混凝土Ⅲ級(jí)“F〞管。該段頂管穿越地段地質(zhì)條件復(fù)雜，土體不穩(wěn)定，土層結(jié)構(gòu)為3層粉質(zhì)液化土，部分有流砂層，地下水豐盛，施工難度大，為確保管道一次頂通和鐵路運(yùn)行平安，施工中通過(guò)采取一些特殊的技術(shù)措施，確保了管道順利通過(guò)鐵路專用線。

2頂管施工工藝

2.1施工準(zhǔn)備及頂管掘進(jìn)機(jī)的選擇

根據(jù)頂管穿越地段地質(zhì)條件，為保證頂管施工作業(yè)平安，施工前對(duì)頂管工作坑的尺寸、抗傾覆穩(wěn)定性、頂力及后備承載力進(jìn)行計(jì)算，作為施工技術(shù)可行性的論證參數(shù)和控制指標(biāo)。同時(shí)，對(duì)頂管穿越的鐵路路面沉降估算，并布設(shè)監(jiān)控點(diǎn)，由專業(yè)測(cè)量技術(shù)人員負(fù)責(zé)項(xiàng)目監(jiān)控。地下長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)水平的上下，根本取決于頂管掘進(jìn)機(jī)技術(shù)含量的多少，根據(jù)該項(xiàng)目地質(zhì)情況采用機(jī)械式土壓平衡頂管掘進(jìn)機(jī)。

2.2施工工藝流程

2.2.1頂管施工工藝

頂管施工有頂進(jìn)設(shè)備安裝和頂進(jìn)施工兩局部

設(shè)備安裝：整套頂管機(jī)械由頂管機(jī)頭〔含糾偏系統(tǒng)〕、主千斤頂系統(tǒng)、進(jìn)排泥系統(tǒng)、觸變泥漿系統(tǒng)、承力鋼構(gòu)件組成。頂進(jìn)施工：把管道通過(guò)液壓系統(tǒng)頂入土中，然后邊挖土邊頂入，管道就可以不斷被頂入，完成管道的鋪設(shè)。

2.2.2頂進(jìn)施工工藝流程

頂進(jìn)施工工藝流程為頂管施工準(zhǔn)備→機(jī)頭進(jìn)洞→入泥頂進(jìn)→吊下管節(jié)、接管→頂進(jìn)、測(cè)量、記錄、糾偏→頂完一節(jié)循環(huán)頂進(jìn)→最后一節(jié)→竣工測(cè)量→機(jī)頭出洞、拆吊→結(jié)束。

2.2.3安裝導(dǎo)軌

使用裝配式滾輪支架作為導(dǎo)軌，導(dǎo)軌安放在混凝土根底面上，導(dǎo)軌定位后必須鞏固、正確，在頂進(jìn)中承受各種負(fù)載時(shí)不移位、不變形、不沉降。導(dǎo)軌安放前，應(yīng)先復(fù)核管道中心位置。滾輪與管道接觸位置的平行度、高度等參數(shù)由制作時(shí)保證，但在安裝時(shí)必須復(fù)核。

滾輪接觸管道位置的高程按管道設(shè)計(jì)高程設(shè)置，在頂進(jìn)中經(jīng)常復(fù)核調(diào)整，確保頂進(jìn)軸線的精度。導(dǎo)軌設(shè)置坡度與設(shè)計(jì)軸線相同。頂進(jìn)工作坑的混凝土根底面的高程為設(shè)計(jì)管底高程減去導(dǎo)軌構(gòu)造高度和管壁厚度之和〔約400mm〕。導(dǎo)軌的兩條滾輪接觸線與管節(jié)中心的夾角應(yīng)為60°，由制作和軌道調(diào)整共同保證。

2.2.4設(shè)置承壓壁

安裝在工作坑后座墻與主千斤頂之間的鋼結(jié)構(gòu)件為承壓壁。承壓壁承受和傳遞全部頂力，必須具有足夠的剛度和強(qiáng)度，本項(xiàng)目承壓壁的設(shè)計(jì)承壓能力為6500kN，留有余量1.5倍。工作井在作承壓壁時(shí)，將預(yù)留的洞口用磚封堵。安裝另一側(cè)承壓壁時(shí)，可使已完成的管道承受頂力。為使承壓壁受力均勻，在承壓壁與井壁間澆筑C30混凝土，振搗密實(shí)。承壓壁的平面必須與頂進(jìn)軸線相垂直，在頂進(jìn)中隨時(shí)檢查，如發(fā)現(xiàn)傾斜，必須重新布置，以保證平安。

2.3采取的技術(shù)措施

由于該段管道地處二坑溪旁，地質(zhì)條件復(fù)雜，為保證管道順利頂進(jìn)，結(jié)合南寧地區(qū)很多頂管遇到的障礙和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，采取了相應(yīng)的技術(shù)措施。

2.3.1管井降水

由于地下水豐盛，為減小地下水壓力對(duì)管道頂進(jìn)的影響，在管線兩側(cè)設(shè)管井進(jìn)行降水，管井直徑500mm、管井深度不小于20m，內(nèi)置50mm潛水泵降水，管井降水在管道頂進(jìn)前10d進(jìn)行。

2.3.2采用套管法

由于粉質(zhì)液化土摩阻力大，頂進(jìn)中土層與管道外壁密切接觸，通常土質(zhì)條件下由于機(jī)頭刀盤要比管外徑大20～30mm，管外壁與土層有一些空隙，注漿后容易形成一層泥漿套后減小頂進(jìn)阻力，而液化土無(wú)法形成空隙，因而阻力非常大，所以這種土質(zhì)對(duì)長(zhǎng)距離頂管產(chǎn)生影響很大，通過(guò)頂進(jìn)阻力計(jì)算和結(jié)合本地頂管經(jīng)驗(yàn)，通常頂段長(zhǎng)度都在200m以內(nèi)，超過(guò)此距離就會(huì)出現(xiàn)阻力過(guò)大、機(jī)頭抱死的現(xiàn)象，有時(shí)出現(xiàn)后靠背及工作井井壁損壞而停止頂進(jìn)。結(jié)合該段管道特殊情況，穿越鐵路必須一次頂過(guò)，頂段距離又長(zhǎng)，為此采取套管法頂進(jìn)，具體計(jì)劃如下，先頂進(jìn)直徑2400mm鋼筋混凝土套管，頂進(jìn)長(zhǎng)度約150m，然后在管道內(nèi)再穿越頂進(jìn)直徑1800mm混凝土管，這樣將整個(gè)頂段頂進(jìn)阻力分解，頂進(jìn)結(jié)束后將套管內(nèi)直徑1800mm管道拔出，利用于下個(gè)頂進(jìn)管段重復(fù)使用。

2.3.3減阻措施

管道頂進(jìn)阻力控制是頂管施工的關(guān)鍵因素，也是決定長(zhǎng)距離頂管成敗的關(guān)鍵，采取了如下減阻措施：

〔1〕外壁打蠟。管道頂進(jìn)前對(duì)每節(jié)管道進(jìn)行打蠟處理，安頓專人進(jìn)行，確保打蠟均勻、全面。

〔2〕泥漿套法。在頂進(jìn)過(guò)程中，以高壓泵向管外壁與土層之間注入觸變泥漿，以減小阻力的措施。

〔3〕選擇良好的注漿材料很關(guān)鍵，觸變泥漿的主要成分是膨潤(rùn)土，使用前應(yīng)測(cè)定膠質(zhì)比。

〔4〕觸變泥漿的配合比按管道周圍土層的類別、膨潤(rùn)土的性質(zhì)以及觸變泥漿的技術(shù)指標(biāo)確定。

2.3.4出洞、進(jìn)洞技術(shù)措施

2.3.4.1出洞前技術(shù)措施

〔1〕合理布置施工場(chǎng)地，安頓好出土運(yùn)輸、起重機(jī)、水泵等位置。管節(jié)堆放處事先清理平整，管節(jié)堆碼排列整齊，在堆放管節(jié)時(shí)須用專用吊具，吊放動(dòng)作平穩(wěn)，就位后立即用三角木墊穩(wěn)。

〔2〕每批管節(jié)到工地后，逐節(jié)檢查管節(jié)質(zhì)量。檢查內(nèi)容包括管口圓度、端面平行度；注漿孔是否暢通；管節(jié)端面是否破損等情況，對(duì)質(zhì)量有問(wèn)題的管節(jié)做好標(biāo)記，通知廠方及時(shí)采取修補(bǔ)、更換措施。

〔3〕糾偏和測(cè)量控制

糾偏應(yīng)在頂進(jìn)過(guò)程中進(jìn)行。在靜止?fàn)顟B(tài)糾偏，首先，糾偏力大，土質(zhì)越硬糾偏力越大。其次，靜止糾偏測(cè)點(diǎn)偏差有時(shí)反而增大，而頂進(jìn)中糾偏，糾偏量逐漸增加。第三，靜止糾偏對(duì)第1段鋼筋混凝土管會(huì)產(chǎn)生較大的不均勻應(yīng)力。

2.3.4.2鋼筋混凝土管糾偏比擬靈敏，所以頂管的糾偏角不宜過(guò)大，否那么會(huì)造成軸線較大彎曲。

2.3.4.3第1節(jié)管段的質(zhì)量要好，因?yàn)樵摱纬惺芄ぞ吖芗m偏的反復(fù)應(yīng)力。故長(zhǎng)距離頂管時(shí)第1節(jié)管段要特殊加工，提高管道配筋或管頭加鋼套環(huán)。

結(jié)語(yǔ)

復(fù)雜地質(zhì)條件下長(zhǎng)距離頂管施工故選準(zhǔn)頂管掘進(jìn)機(jī)頭，根據(jù)不同的土層地質(zhì)結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，必須仔細(xì)判斷準(zhǔn)確，選擇適宜的頂管機(jī)械，機(jī)型一旦選錯(cuò)，頂進(jìn)就會(huì)出現(xiàn)很大困難甚至失敗；減阻措施必須落實(shí)到位，施工過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)因操作人員責(zé)任心不夠，注漿減阻措施未能及時(shí)跟進(jìn)導(dǎo)致頂進(jìn)受阻；特殊地段可考慮采用套管法分解