小口径超长距离顶管施工技术

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1、小口径超长距离顶管施工技术汕头市自来水总公司广东汕头515000摘要：木文结合工程实例，对小口径超长距离顶管施工的特点和难点进行了分析，详细介绍了顶管施工的方法，并指出了顶管施工中容易出现的问题，提出了相关应对措施，旨在为其他工程顶管施工提供参考借鉴。关键词：顶管；施工技术；问题；应对措施0引言随着我国国民经济的快速发展，各种建设工程的密度不断增加，顶管施工技术作为一种省时、高效、安全、综合造价低的施工技术，其应用也日益增加。顶管施工是在盾构施工之后发展起来的一种地下管道施工方法，它能穿越公路、铁路、桥梁、

2、高山、河流、海峡和地面任何建筑物，且不需要在地面上开挖，不破坏地表结构物。木文对小口径超长距离顶管施工技术进行了介绍。1工程概况某大型煤电一体化电厂顶管采用φ1400×20mm、φ1400×24mm两种规格的钢管，管道中心标高为10.50〜11.50m（河流标高为23.2m）。顶管与河流交叉处埋深为2m左右；其他区域埋深11〜16m。根据钻孔所揭露的地层特征、埋藏条件及物理力学性质指标，同时结合静力触探试验成果，在勘探深度范围内将场地地基土划分为8个主要工程地质层,其

3、中顶管穿越的②、③1、③2土层情况如下：②粉土：灰黄〜黄褐色，很湿，稍密，夹粉质粘土、粉砂，含氧化铁、云母。层顶埋深3.30m（平均值，以下同），层厚6.34m。沿引水管线分布。③1淤泥质粘土：深灰色，很湿〜湿，软塑〜可塑，夹粉土薄层，单层厚度5〜10cm，局部夹粉细砂。该层局部相变为粉质粘土与粉土互层状或相变为粉土夹粉质粘土。层顶埋深10.04m,层厚5.00m。局部分布。③2粉质粘土：深灰、灰绿、灰黄〜黄褐色，湿，可塑，夹粉土薄层，局部夹粉细砂及硬砂层。层顶埋深9.25m，层厚7.25m。局部分布。2工

4、程特点及难点(1)顶管管径过小。在顶管施工中，顶管管径过小一直是顶管施工的难点。除了进泥管、排泥管、通风管及供电电缆、照明等所占的空间外，φ1400的钢管内部仅为lm左右，不可能设置轨道，因此，所有交通、运输都是靠人力，在这种条件下施工难度很大，特别是在顶进距离超过600m之后，人员徒手进出都非常闲难，携带材料设备的难度更大。(2)—次顶进距离长。0前国内对于φ1400管道一次顶进距离最大为760m。本工程一次顶进距离长达1125m,这是小口径进人顶管施工的一个突破。这对主顶推力和后靠结构要

5、求很高，系统很难满足要求，如何合理设置中继环和接力注浆系统极为重要，一旦设置不当，极易导致顶管失败。(3)管道长细比过大，顶进时管道稳定性差。顶管的轴线控制和纠偏工作难度大。(4)测量控制难度大。S前激光测量仪器有效发射距离只有500m，500m以上顶进只能依靠测量人员到φ1400的管内转站测量，增加了测量难度和纠偏难度，影响顶进速度。(5)地质情况复杂。根据地质勘查提供报告，顶管在河流大堤及河滩下穿越③2层和③1层土，此类土层具有高压缩性，两个土层存在渗透性和固结速率的差异；另外，在顶管路径上，还

6、存在硬砂层、古窑迹、姜结石等复杂土层。(6)顶管斜向穿越河流的一条支流，穿越处覆土厚度仅2m，如果采取措施不当，极易造成顶管头部上浮，其至穿透顶部，造成事故。3顶管施工方法3.1掘进机械及中继环的选择、设置根据相关工程的施工经验，结合复杂的地质状况，确定顶管掘进机选型为φ1200遥控式泥水平衡顶管掘进机头。泥水平衡式顶管机是以在机械掘削式顶管前部的刀盘附近安装隔板，形成泥水压力仓，将加压的泥水送入泥水压力仓，来保证开挖面的稳定，同吋将旋转刀盘切削下来的泥砂以泥水形式输送到地面为特征的顶管工法。&ph

7、i;1200遥控式泥水平衡顶管掘进机，前方简由两段组成，后方简为设备动力与控制段，总长度4.5m，其后为两节活络管，管段与管段，管段与顶管机尾部均采用高强螺栓连接。操纵系统由可编程序控制，在地面控制台遥控操纵。该机型对稳定土体、控制地表隆沉量以及对恶劣地质条件奋较好效果。顶管主顶系统由4根推力为2000kN、行程为3.5m的双级等推力油缸与可调速的液压泵站组成。由于本工程一次顶进距离长达1125m，仅靠主顶装置是无法完成顶进工作的，拟采用中继环进行接力顶进。根据工程地质情况，经初步测算，共需设置6只中继环。

8、根据类似工程的经验，一般靠近顶管机的中继环启动难度及不确定性最大，因此6只中继环设置间距逐渐变大，分别位于顶管机尾部后30m、180m、360m、540m、720m、900m处，中继环采用500kN油缸10只，总顶力为5000kN。顶力计算、分析及校核过程如下：(1)顶管机摩阻力及全管阻力计算。顶管机正面摩阻力计算见式(1):Ff=π(D2/4)fl(1)式中Ff——顶管机正面摩阻力，kN;D——顶管机外径