复杂地质条件下长距离项管施工技术探讨

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1、复杂地质条件下长距离项管施工技术探讨　　1工程概况　　某水处理厂是国家环境治理项目的一项重要工程，该工程将城市主城区污水全部收集进厂处理，厂外污水主管网需穿越铁路专用线至污水处理厂，该段管道直径设计为1800mm，埋深9.0～10.5m，采用顶管施工工艺，穿越铁路段由于位置特殊，需一次单向顶进距离为320m，管材采用钢筋混凝土Ⅲ级“F”管。该段顶管穿越地段地质条件复杂，土体不稳定，土层结构为3层粉质液化土，局部有流砂层，地下水丰富，施工难度大，为确保管道一次顶通和铁路运行安全，施工中通过采取一些特殊的技术措施，确保了管道顺利通过铁

2、路专用线。　　2顶管施工工艺　　2.1施工准备及顶管掘进机的选择　　根据顶管穿越地段地质条件，为保证顶管施工作业安全，施工前对顶管工作坑的尺寸、抗倾覆稳定性、顶力及后备承载力进行计算，作为施工技术可行性的论证参数和控制指标。同时，对顶管穿越的铁路路面沉降估算，并布设监控点，由专业测量技术人员负责工程监控。地下长距离顶管施工技术水平的高低，基本取决于顶管掘进机技术含量的多少，根据该工程地质情况采用机械式土压平衡顶管掘进机。　　2.2施工工艺流程　　2.2.1顶管施工工艺　　顶管施工有顶进设备安装和顶进施工两部分　　设备安装：整套顶管

3、机械由顶管机头（含纠偏系统）、主千斤顶系统、进排泥系统、触变泥浆系统、承力钢构件组成。顶进施工：把管道通过液压系统顶入土中，然后边挖土边顶入，管道就可以不断被顶入，完成管道的铺设。　　2.2.2顶进施工工艺流程　　顶进施工工艺流程为顶管施工准备→机头进洞→入泥顶进→吊下管节、接管→顶进、测量、记录、纠偏→顶完一节循环顶进→最后一节→竣工测量→机头出洞、拆吊→结束。　　2.2.3安装导轨　　使用装配式滚轮支架作为导轨，导轨安放在混凝土基础面上，导轨定位后必须稳固、正确，在顶进中承受各种负载时不移位、不变形、不沉降。导轨安放前，应先复

4、核管道中心位置。滚轮与管道接触位置的平行度、高度等参数由制作时保证，但在安装时必须复核。　　滚轮接触管道位置的高程按管道设计高程设置，在顶进中经常复核调整，确保顶进轴线的精度。导轨设置坡度与设计轴线相同。顶进工作坑的混凝土基础面的高程为设计管底高程减去导轨构造高度和管壁厚度之和（约400mm）。导轨的两条滚轮接触线与管节中心的夹角应为60°，由制作和轨道调整共同保证。　　2.2.4设置承压壁　　安装在工作坑后座墙与主千斤顶之间的钢结构件为承压壁。承压壁承受和传递全部顶力，必须具有足够的刚度和强度，本工程承压壁的设计承压能力为650

5、0kN，留有余量1.5倍。工作井在作承压壁时，将预留的洞口用砖封堵。安装另一侧承压壁时，可使已完成的管道承受顶力。为使承压壁受力均匀，在承压壁与井壁间浇筑C30混凝土，振捣密实。承压壁的平面必须与顶进轴线相垂直，在顶进中随时检查，如发现倾斜，必须重新布置，以保证安全。　　2.3采取的技术措施　　由于该段管道地处二坑溪旁，地质条件复杂，为保证管道顺利顶进，结合南宁地区很多顶管遇到的障碍和经验教训，采取了相应的技术措施。　　2.3.1管井降水　　由于地下水丰富，为减小地下水压力对管道顶进的影响，在管线两侧设管井进行降水，管井直径500

6、mm、管井深度不小于20m，内置50mm潜水泵降水，管井降水在管道顶进前10d进行。　　2.3.2采用套管法　　由于粉质液化土摩阻力大，顶进中土层与管道外壁密切接触，通常土质条件下由于机头刀盘要比管外径大20～30mm，管外壁与土层有一些空隙，注浆后容易形成一层泥浆套后减小顶进阻力，而液化土无法形成空隙，因而阻力非常大，所以这种土质对长距离顶管产生影响很大，通过顶进阻力计算和结合本地顶管经验，通常顶段长度都在200m以内，超过此距离就会出现阻力过大、机头抱死的现象，有时出现后靠背及工作井井壁损坏而停止顶进。结合该段管道特殊情况，穿

7、越铁路必须一次顶过，顶段距离又长，为此采取套管法顶进，具体方案如下，先顶进直径2400mm钢筋混凝土套管，顶进长度约150m，然后在管道内再穿越顶进直径1800mm混凝土管，这样将整个顶段顶进阻力分解，顶进结束后将套管内直径1800mm管道拔出，利用于下个顶进管段重复使用。　　2.3.3减阻措施　　管道顶进阻力控制是顶管施工的关键因素，也是决定长距离顶管成败的关键，采取了如下减阻措施：　　（1）外壁打蜡。管道顶进前对每节管道进行打蜡处理，安排专人进行，确保打蜡均匀、全面。　　（2）泥浆套法。在顶进过程中，以高压泵向管外壁与土层之间

8、注入触变泥浆，以减小阻力的措施。　　（3）选择良好的注浆材料很关键，触变泥浆的主要成分是膨润土，使用前应测定胶质比。　　（4）触变泥浆的配合比按管道周围土层的类别、膨润土的性质以及触变泥浆的技术指标确定。　　2.3.4出洞、进洞技术措施　　2.3.