对气压平衡顶管施工技术原理和主要施工工艺进行探究

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1、对气压平衡顶管施工技术原理和主要施工工艺进行探究　　摘要：针对河源市沿江路及东堤路污水截流工程中遇到的沿江路地段多数管道位于卵石土中，地下水丰富，且土质不均匀，顶管阻力大等问题，对气压平衡顶管施工进行了技术研究和公关。关键词：气压，平衡，原理，施工，工艺中图分类号：P424文献标识码：A1前言目前的顶管施工形式主要为土压式、泥水加压式，对于气压平衡的施工形式相对比较缺乏，对特定复杂地质条件，土压式、泥水加压式施工难度加大，解决特定复杂环境下的顶管施工，气压平衡顶管施工具有推广价值。2工程概况河源市沿江路及东堤路污水截流工程，工程范围为土方

2、、污水管道工程（含Φ1.2M、Φ1.35M、Φ1.5M，共长1981M的顶管工程），鉴于沿江路地段多数管道位于卵石土中，地下水丰富，且土质不均匀，顶管阻力大；根据最新补充的地质勘察报告显示，场地东段（ZK68～ZK82、ZK84～ZK87钻孔地段），浅部粉土层、人工填土层均匀性差，稳定性差，且因临近新丰江，地下水丰富，开挖易产生流砂。113工艺原理及工艺流程3.1、工艺原理概述：气压平衡式顶管的工作原理是，通过作用于临时掘进工作面上的气体压力（这里的气体压力一般根据工具管底部的地下水压力来确定），来阻止地下水。在整个掘进工作面的高度范围内

3、，作用的气体压力是相等的，但地下水的压力是有梯度的，因此在工具管的顶部就形成一个超过平衡压力的气体压力区。在这一压力作用下，地层空隙中的水被挤出，地层也从原来的饱和状态过渡到半饱和状态，从而起到平衡挖掘面的作用。工艺原理图：设备布置图：1-冷却塔；2带纠偏装置的工具管；3-第一道气闸门；4-空压机；5-第二道气闸门；6-空气滤清器；7-防漏气装置；8-送气管道3.2、气压平衡顶管施工工艺流程114顶管作业主要施工工艺（1）、掘进（2）、运土（3）、气压平衡装置的起用在实施前，应进行试压试验，确保工作舱的气密性。气压计算：鉴于人体能承受的安

4、全气压为0.36Mpa，必须保证最大工作气压限制在0.36Mpa以内，故空压机的最大加压压力必须应控制在0.36Mpa以内。鉴于气压平衡式顶管施工的特殊性和高风险性，气压平衡式顶管的施工必须由具有相应专业资质及施工经验的施工队伍来施工，施工人员必须经过专门的培训且具有一定的实际施工经验。根据以往的施工经验和技术规范，气压平衡顶管施工的相关技术指标为：P`=βp【1】其中：P`为选用的气压指标，β为经验系数、取0.8，p为地下水在工具管中心点的水压力根据本工程的实际情况，基本参数：管线中心设计标高为30.25m，地面标高为40.00m，覆盖

5、层厚度为9.75m~10.3m。地下水压力p=（10.3-3）×1=0.073Mpa（β为0.8，则0.8p=0.058），经过计算，本工程拟采用的控制压力为0.058~0.073Mpa。11当遇见含水量较大或流砂现象的地层时，为保持掘进面的稳定，防止出现坍塌，而引起地面的塌陷，应立即起用气压平衡装置。首先，关闭顶管机第一道压气舱门，使工作舱与大气隔绝。在工作舱完全密封的情况下，向工作舱输入压缩空气，气体的压力一般要高出地下水压力0.01MPa,以阻止地下水涌入工作舱，达到平衡掘进面地目的。第2步作业人员进入物料舱，关闭第二道舱门，也向该

6、舱输入与工作舱同等压力的压缩空气，然后打开第一道舱门，作业人员开始掘进作业。第三步当物料舱装满后，停止掘进，关闭第一道舱门，打开第二道舱门，装土、运输。如此反复循环作业。为保证作业人员的安全，必须保证最大工作气压限制在0.36Mpa的人体能承受的安全气压。挖掘、气压加压操作流程11（4）、顶管施工测量顶管施工测量工作分以下四个方面：①、顶进前的准备阶段测量：工作坑开挖之前应对工作坑轴线，距离和引临时水准点进行复测贯通，顶进前应对工作坑的方位，高程进行复测，并标定管道中心线，设立临时水准点。开始顶进的第一节管必须平稳进洞，位置正确。②、顶进

7、过程中的测量：管道轴线及高程均由激光经纬仪测定，经纬仪架放在工作井的后部，并固定在底板上，顶管机后端装设激光光靶，操作人员通过观察激光光点偏移及顶进长度，判断管道前进的趋势，及时采取纠偏措施，校正前管段方向。主要是对首节管进行测量，每天不少于2次。除对首节管频繁测量外，每顶进30m-50m还对整个顶进管段进行复测，检查中间管节有无下沉现象。当管道顶进发现偏斜误差时，每顶进一镐即要测量纠偏一次。③、地面观察测量：为检查地面有无沉陷和隆起，开始顶进前，应在路面上选好基线（中心轴线），在慢车道和快车道两端横向10m范围每设置一水平基点，以保证顶

8、进控制的精度。对通过有地面建筑物的顶段,在其建筑物上选点作为沉降观测点。④、工程竣工测量：工程完工后，对过程测量记录进行认真整理，竣工后在进行一次至二次稳定性测量，确认符合规定标准。11（5）