过河管线的顶管施工

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1、尚庄河机械顶管施工技术中铁十八局集团三公司新密项目部刘建国1 工程概况——新密电厂二期中水管线穿尚庄河机械顶管。管径φ1220mm，管道埋深9．2m，坡度0.1％，由东北工作井向西南接收井顶进施工，穿越尚庄河整个河道，顶进距离为120m。该河道，施工正值夏季，要求尚庄河汛期保障河道防汛、排水功能，不能打坝截流，不能在河道上设置加装任何设施。2 施工技术难点——该地区地质情况复杂，土质条件差。管道处于软塑-流塑的中压缩性亚粘土土层和粉性土，土层厚度及砂性较大，遇水成流砂，土的摩阻力大，顶管掘进中容易卡管、抱管。要求在地下水位高，流量大的

2、条件下，不降低水位施工。顶进过程中管道偏差控制要求高。过河危险性大，顶进时不能破坏河床的土层，否则会造成河底透水，地下水、河水会窜入管道危及人身安全。过河施工条件差，河床底与管顶之间覆土层较浅，采用机械式平衡压力顶管，土压力不足、容易造成掘进机机头上浮，控制不好造成顶管顶进失败。3 施工方案的确定与实施3．1 施工工艺选择(1)采用传统人工掘进式顶管进行施工，首先要在地面上打孔做井，降低水位。降水会造成地面下沉，但若不降水，由于砂性土含水量高，人工挖土工作面很容易塌方。管口前方土塌方时，挖掘面的土形成斜坡，随着塌方规模加剧，造成路面严

3、重损坏。工程确定采用日产MEP型机械式泥水平衡式顶管掘进机施工。泥水平衡式顶管机具有以泥水压力平衡地下水、以机械方式平衡土压力的双重平衡功能，无论在顶进或停止时，切土口都可以关闭，即使遇到流沙。也能有效地防止挖掘面塌方。顶管不必降低地下水，能确保地面不沉降。7(2)采用公式F=IOKμπDL+F0确定顶力，经计算顶力为5771kN。在顶进中由于土质变化、地面振动、纠偏校正时的阻力增加等因素使实际中的顶力与计算结果产生偏差。(3)管道处于沙性土中，必须采用注浆减摩降低顶力。为保证顶管顺利进行，本工程设计安装中继间一套。在顶进推力达到设计

4、顶力的60％就需投入，把一次顶进长度分成两个推进区间。中继间采用外套筒式，内设6台360kN千斤顶，行程120mm总推力4300kN。管子贯通后将中继间千斤顶拆卸下来，只留有外套筒管子直接合拢。(4)管材：设计管材选用T型接口混凝土管，强度C40规格φ1600×2500mm，接口采用T型钢套环，管接口选用橡胶圈进行接口密封，橡胶圈与外套环、管材、凹槽处被压缩，能切实保证接口严密防水。3．2 工作坑施工——根据工程需要及现场地质条件，确定采用工字钢打桩，尺寸为宽4m×长8m。由于工作坑较深，地下水的水量及流动难以控制，因此在钢桩外侧打水

5、泥搅拌桩做防水帷幕，搅拌桩长12m、桩径600mm、桩与桩之间咬合200mm能够严密防水，保证制作坑的顺利。坑内两侧打间隔桩卡板。顶管坑后背打密排工字钢桩，钢桩工作坑设置3部支撑框架。在顶进方向的桩旁设置止水墙，墙内预留龙门口。坑内用C20砼打底，厚30cm。坑内后角设一座集水井，便于及时排水。在河对岸离河岸边5m处，设置副坑；尺寸4m×4m。坑深9．5m。为防止河水，流砂及淤泥的渗入，在副坑周围作水泥搅拌桩进行防护。3．3 掘进机系统技术管理——泥水平衡式顶管采用机械挖土，水输送弃土，以泥水压力来平衡地下水，在采土排泥时设定控制土压

6、力，以保持工作面稳定。作业流程是：泥水池-给水泵-基坑旁通-压力调节装置-给水管-掘进泥仓室-泥水挖掘面-排泥管-基坑旁通-排泥泵-泥水处理装置-泥水沉淀池。为使泥水平衡掘进机系统可靠、稳定、便于管理，施工前又在主要六个分系统中设有仪器仪表装置计量显示，随时掌握机器动态。7(1)掘进机头改进：原引进机头切削刀盘直径小于机壳直径6cm，使得管线摩阻力增大，该切削刀盘不适于防水帷幕在硬土层作业，为解决这个问题我们改造了切削刀盘，在刀盘外沿焊接两把加长槽刀(超挖刀)用来扩孔，使切削泥土的外径与管材外径相等。减少管外径的阻力，为长距离顶进创造

7、了良好的条件。(2)主顶系统：设置两套压力32MPa后方液压站，流量25L/min的液压泵作为液压动力，其中一套为中继间单独设立。主顶千斤顶采用4台2250kN／32MPa，行程1200mm，主顶千斤上配有顶进速度显示仪进行监控。(3)泥水系统：给水排泥采用DN100mm钢管，每根长3m，钢管接口采用快速接头连接。给水排泥选用DN100AH型重型渣浆泵，配有基坑旁通，在排泥管道上装有LD—F型电磁流量变送器，检测排泥管中水流速度和流量。(4)注浆系统：使用螺杆泵注浆，并加大了储浆罐，使浆液充分反应。另外注浆泵经改装、增加压力可调节装置

8、，便于注浆压力的控制。(5)设计电气总控制系统：将载波电话、给水排泥控制系统、注浆润滑系统、液压站控制系统、顶速仪和机内刀盘转矩监视仪等，都集中在总控制盘上，用来监控各系统操作。(6)沉淀装置：现场设计一座长12m、宽4