本文摘要：本篇水利高工職稱論文采用反向超挖、正向留土的方式，即在偏向的反側(cè)進(jìn)行適當(dāng)超挖，使該側(cè)阻力減小;在偏向正側(cè)保留部分土體，使該側(cè)阻力增大，在開挖完成后，頂進(jìn)過程中管道向反方向偏移。為保證管道糾偏達(dá)到預(yù)期效果，不至于破壞管道接口、造成管道扭曲、管
本篇水利高工職稱論文采用反向超挖、正向留土的方式，即在偏向的反側(cè)進(jìn)行適當(dāng)超挖，使該側(cè)阻力減小;在偏向正側(cè)保留部分土體，使該側(cè)阻力增大，在開挖完成后，頂進(jìn)過程中管道向反方向偏移。為保證管道糾偏達(dá)到預(yù)期效果，不至于破壞管道接口、造成管道扭曲、管道受力不均勻破壞被頂管，開挖過程中，不可大量超挖及正向留土過多�？梢园l(fā)表水利高工職稱論文的期刊有《山東水利》(月刊)創(chuàng)刊于1999年，是山東省水利科學(xué)研究院主辦的國(guó)內(nèi)外公開發(fā)行的綜合指導(dǎo)類科技期刊。自創(chuàng)辦以來,在宣傳黨和國(guó)家的大政方針、水利法規(guī)政策,貫徹廳黨組的工作思路,研討水利改革與發(fā)展戰(zhàn)略,交流工作經(jīng)驗(yàn),傳播科技信息,推廣科研成果等方面發(fā)揮了積極作用。
摘要：辛安泉供水工程采用鋼筋混凝土管頂管穿越公路，管內(nèi)徑為2.2m，頂管施工采用人工挖掘，文中主要介紹了頂管施工的步驟和各參數(shù)的選擇與計(jì)算。
關(guān)鍵詞：頂管;推力計(jì)算;工作坑、接受坑
1辛安泉供水穿越公路工程概述
辛安泉供水工程位于長(zhǎng)治市，取水水源地位于漳河潞城市辛安泉村，供水項(xiàng)目主要為生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)灌溉用水。其中穿越公路頂管2.2m內(nèi)徑鋼筋混凝土管共計(jì)4處，一處為84m，另外三處均為36m，本處以36m頂管長(zhǎng)度為例。該處地面至管頂高度為3.3~4.1m。頂管輸水管道地形較平緩，沿線地層為(Q3pal)低液限黏土夾低液限粉土，松散結(jié)構(gòu)，厚2.0～10.0m;(Q2pl)低液限黏土，結(jié)構(gòu)較密實(shí)，局部夾鈣質(zhì)結(jié)核，厚度大于15m。(O2S2+3)灰黑色中厚層狀灰?guī)r、豹皮狀灰?guī)r夾中薄層泥質(zhì)灰?guī)r。地基持力層主要為低液限黏土、低液限粉土，多具中等壓縮性，其工程地質(zhì)特性較好。建議承載力為90～100kPa，臨時(shí)開挖邊坡1∶0.75。
2臨時(shí)設(shè)施的布置
進(jìn)場(chǎng)道路交通便利，施工用水從附近村莊拉取，施工用電在各施工點(diǎn)附近接取網(wǎng)電。因工程施工點(diǎn)分散，且各點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，施工人員住房在施工點(diǎn)附近村莊租用民房。
3管材選擇及運(yùn)輸
本工程管材為鋼筋混凝土管，為保證運(yùn)輸安全，在運(yùn)輸拖板車上安置包角為120°方形墊塊，墊塊表面設(shè)柔性墊片，管材吊裝用尼龍帶，管材一層擺放，采用柔性墊塊。管材運(yùn)輸時(shí)，墊塊支點(diǎn)距管端距離管道長(zhǎng)度的0.2倍處，管材綁扎牢固，預(yù)防直接將管材從運(yùn)輸車上滾落。
4頂管工作坑、接收坑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
坑位置選擇在便于排水、出土和運(yùn)輸?shù)牡胤�，工作、接收坑設(shè)計(jì)為矩形，采用鋼板襯砌支護(hù)式結(jié)構(gòu)。工作坑結(jié)構(gòu)示意圖見圖1，坑尺寸計(jì)算如下：坑底寬度為管道外徑與操作寬度之和：2.7+1.4×2=5.5m;坑底長(zhǎng)度為第一節(jié)工具管長(zhǎng)度(0.3m)、管節(jié)的長(zhǎng)度(3m)、運(yùn)土操作間長(zhǎng)度(2m)、油缸的長(zhǎng)度(1.5m)及后靠背墻厚(1.9m)之和為7.7m;工作坑深度為地面到管底外緣深(4.5m)、管底外緣至導(dǎo)軌底高(1m)及坑基礎(chǔ)厚度(0.65m)之和為6.15m;接收坑深度為地面到管底外緣深(4.5m)、坑基礎(chǔ)厚度(0.65m)、管壁厚(0.25m)及頂管機(jī)進(jìn)入坑內(nèi)支撐墊板厚(0.1m)的和為5.5m。
5頂管施工工藝
頂管施工工藝主要由三部分組成：工作坑和接收坑施工、管道頂進(jìn)施工、完工清理待驗(yàn)，其中工作及接收坑施工包括土方開挖、支護(hù)、墊層施工三部分;管道頂進(jìn)施工包括地面設(shè)備、坑內(nèi)頂進(jìn)設(shè)備、輔助設(shè)備的安裝，工具管坑內(nèi)就位及穿墻頂進(jìn)，管道頂進(jìn)、拼接、設(shè)備轉(zhuǎn)換檢修等輔助工作;頂進(jìn)完成后需對(duì)管道接頭等工作再檢查，清理各頂進(jìn)段現(xiàn)場(chǎng)，待驗(yàn)收。
5.1工作坑、接收坑施工5.1.1工作坑、接收坑開挖及支撐用1m3挖機(jī)由上至下分層進(jìn)行，嚴(yán)格控制后靠背側(cè)開挖精度，保證后靠背與頂進(jìn)方向垂直，用型鋼做后背，工作坑前后鋼板支護(hù)作為支撐式工作坑，后背和開挖面采用粗砂回填，分層振動(dòng)夯實(shí)。工作、接收坑四周開挖排水溝，設(shè)龍頭坑，坑內(nèi)安裝排水泵，基坑下部設(shè)置15cm厚的混凝土墊層，增加基礎(chǔ)抗壓強(qiáng)度。支撐鋼板垂直放置，留很小間隙，每側(cè)上下各水平頂枋木，再用橫撐頂緊，矩形工作坑的四角加固斜撐。5.1.2工作坑、接收坑施工防護(hù)為保證坑內(nèi)安全，頂部預(yù)留下管和出渣口，其余部位封閉，井口周圍設(shè)置磚砌防水墻，防止地表水流入坑內(nèi)。工作坑外圍設(shè)隔離土墩，隔離土墩內(nèi)側(cè)搭設(shè)彩色布條防護(hù)欄。
5.2安裝頂進(jìn)設(shè)備
5.2.1導(dǎo)軌安裝常用導(dǎo)軌有普通導(dǎo)軌和組合型導(dǎo)軌，普通導(dǎo)軌適用于小口徑管道的頂進(jìn)，本工程采用普通導(dǎo)軌。普通型導(dǎo)軌用兩根槽鋼背向固定在軌枕上，軌枕面與頂管內(nèi)管底標(biāo)高相同。
5.2.2頂進(jìn)油缸安裝本次選用規(guī)格相同、對(duì)稱分布的液壓驅(qū)動(dòng)活塞式雙作用油缸。一組對(duì)稱布置的油缸，油缸行程相同，工作壓力不大于額定壓力，油泵設(shè)置在油缸附近，油管順直，轉(zhuǎn)角少，并設(shè)置備用油泵。頂進(jìn)開始后，首先將推進(jìn)油壓降低在正常推進(jìn)油壓下限，待油缸與頂進(jìn)管和管道間接縫閉合后再將油壓升至正常推進(jìn)壓力，頂進(jìn)過程中，如推進(jìn)油壓陡增，則立即停機(jī)，檢查故障原因待處理后再進(jìn)行施工。主頂千斤頂根據(jù)頂進(jìn)力對(duì)稱分布，如圖2所示，據(jù)頂力計(jì)算，選用油缸推力應(yīng)為3600kN，油缸選用兩臺(tái)型號(hào)用SYQ360型油缸。本工程選用人工挖掘方式進(jìn)行頂管頂進(jìn)，其頂力計(jì)算按照經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
5.2.3后靠背安裝頂進(jìn)施工時(shí)，為管道頂進(jìn)油缸提供反作用力的部位為后靠背，后靠背要求堅(jiān)固穩(wěn)定，表面平直，垂直于頂進(jìn)管道軸線，后靠背和坑壁土體均勻貼緊。為保證油缸著力點(diǎn)受力均勻，著力點(diǎn)不小于后靠背高度的三分之一，不大于后靠背高度的二分之一。后靠背垂直度允許偏差為0.1%倍的高度偏差，水平扭轉(zhuǎn)度為后靠背長(zhǎng)度方向的0.1%。施工時(shí)，嚴(yán)密監(jiān)測(cè)后背土壓縮變形，變形值大于20mm時(shí)，對(duì)后靠背土體進(jìn)行加固。為保證頂進(jìn)施工安全，后座反力應(yīng)大于總頂進(jìn)力的1.2~1.6倍，本工程取1.4倍。
5.2.4頂鐵的安裝頂鐵作用主要是將推進(jìn)油缸推力均勻分布在頂進(jìn)管受力面上，保證受力面不被破壞。頂鐵安裝軸線應(yīng)與管道軸線平行，頂鐵需更換時(shí)，先安裝長(zhǎng)度大的，然后將其鎖定。
5.3頂進(jìn)施工準(zhǔn)備工作完成后將管道吊至導(dǎo)軌上，檢測(cè)管道軸線及標(biāo)高與設(shè)計(jì)值偏差，緩慢推進(jìn)，待接觸部位閉合后再進(jìn)行正常頂進(jìn)施工。工具管進(jìn)入土體后，嚴(yán)密檢查水平方向和標(biāo)高偏差，手工掘進(jìn)時(shí)，每掘進(jìn)30cm左右檢測(cè)糾偏一次，管道前部挖掘土方的關(guān)鍵是保證頂進(jìn)質(zhì)量和地面建筑物安全，故應(yīng)嚴(yán)格控制開挖軸線和方向。據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，管道人工開挖管頂以上部位不允許超挖，管底135°范圍內(nèi)超挖量不大于1cm。為防止頂管錯(cuò)口和漂移，將前三節(jié)管道連接為一體，如前方遇有孤石、軸線偏差過大等因素時(shí)，臨時(shí)停止作業(yè)，待解決后，再進(jìn)行施工。頂進(jìn)施工工序：千斤頂回縮→清理管道內(nèi)部和頂鐵上的雜物→吊開頂鐵→退出承插口鋼環(huán)→安放頂進(jìn)管段→安放承插口橡膠圈→安裝頂鐵→油缸伸出頂進(jìn)管道緊密接觸→連接穿線鋼管繼續(xù)頂進(jìn)。
5.4校正糾偏管道發(fā)生偏移時(shí)，及時(shí)采取糾偏措施。圖3為自制可微調(diào)頂進(jìn)頭，頂進(jìn)頭主要靠調(diào)整螺栓進(jìn)行微調(diào)，如頂管向左偏移，左側(cè)螺栓加長(zhǎng)，此時(shí)把右側(cè)螺栓頂緊方鋼，刀頭從接縫處拉開，則右側(cè)螺栓變短，管道就會(huì)向短的右側(cè)偏移，達(dá)到糾偏目的。
5.5頂進(jìn)過程中軸線控制頂進(jìn)時(shí)每頂進(jìn)30cm測(cè)量一次，設(shè)糾偏警戒線，多、勤、緩微調(diào)，每次角度調(diào)整小于0.5°，定期及不定期復(fù)測(cè)。勤觀測(cè)后靠背變形及位移并及時(shí)調(diào)整。5.6地面沉降測(cè)量沉降觀測(cè)是頂管施工中重要的質(zhì)量及安全控制手段，首節(jié)管和第二接管尤為關(guān)鍵，每頂進(jìn)30cm檢測(cè)一次，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果調(diào)整頂進(jìn)管道。
6施工中注意事項(xiàng)
1)嚴(yán)格控制頂進(jìn)速度、出土量，將頂進(jìn)管道對(duì)周圍土的擾動(dòng)影響控制在最小范圍內(nèi)。2)保證施工安全，做到定期觀測(cè)地面沉降，做好預(yù)防措施，將沉降量控制在允許范圍內(nèi)。3)嚴(yán)格控制軸線偏移，施工中及時(shí)糾偏，保證施工質(zhì)量。根據(jù)《中國(guó)非開挖技術(shù)協(xié)會(huì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)頂管技術(shù)及驗(yàn)收規(guī)程范》，本工程管徑大于1.5m，軸線偏移控制在5cm以內(nèi)，管道底高程控制在+3~-4cm范圍內(nèi)。
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