超长距大直径钢顶管下穿桥梁的施工技术探讨

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1、超长距大直径钢顶管下穿桥梁的施工技术探讨超长距大直径钢顶管下穿桥梁的施工措施探讨【摘要】近年来，随着高速公路、下穿桥梁、铁路等城市建设的迅猛发展，特别是大力建设的城市排水系统，目前我国广泛采用了顶管法施工技术。这种方法不需要进行交通隔断，对周围环境影响小成为城市建设的首选。目前我国的顶管技术正朝着超长距离，大直径的方向发展。本文针对超长距大直径钢顶管下穿桥梁的施工措施进行了相关分析，以期为同类工程提供借鉴。【关键词】超长距大直径；钢顶管；施工措施；1.工程概况某输水管线由4根支线组成全长207公里，全部采用钢顶管施工。

2、其中某支线全长26公里，设计为DN3600口径双管，平均埋深在15米左右。其中C7标段穿越需要通过高速公路下穿式桥梁等构作物，倘若采用大规模传统工艺施工，会严重影响道路交通。所以该地下顶管工程的施工在技术要有所创新。本文根据C7标段进行超长距大直径钢顶管下穿桥梁的施工措施进行介绍，为同类工程提供参考。2.顶管机的选型顶管施工应主要根据土质情况、地下水位、施工要求等，在保证工程质量、施工安全等的前提下，合理选用顶管机型。由于管道下穿桥梁，且管顶覆土较薄，按土的稳定系数Nt的计算和对地面沉降的控制要求选择顶管机的结构形式以

3、及地面沉降控制技术措施，根据下式：Nt???h?qSu?n（1）式中：?—土的重度；h—地面至机头中心的高度；q—地面超载；n—折减系数，一般取1；Su—土的不排水抗剪强度。经计算得到Nt＞6，根据相关规范，可知正面土体流动性很大，淤泥质粉细砂层及中砂层为管道断面层，地面沉降控制要求很高，且施工为大直径，顶进距离超长，需采用封闭式顶管机头。经过反复论证选用国产封闭式泥水平衡顶管机(NPDG—?3000型)。对比其他顶管机械，其具有良好的平衡效果，紧凑的结构，采用的技术先进等特点。机械化连续出土适应土质能力强，且顶进速度

4、快，取得的效果良好。3.主要技术措施3.1工作井和接受井工作井即顶推井，由此将管道放在导轨上，由千斤顶将管道逐段顶出。工作井内设置导轨、油压千斤顶、反力墙、穿墙止水装置以及上下梯子、安全围栏等等。工作井的净空尺寸为11m长、6m宽，井的深度（即井底混凝土底板的位置）为顶管之最低标高向下降低0.55m。接受井是为接受设在管顶前端的工具管（设有导向及挖掘设备的管段，又称“工具头”）而设，由此将其吊出井外，再转入另一顶管段使用，其净空尺寸为7m长、5m宽，井的深度亦由顶管之最初标高确定(下降0.2m)。因为工作井和接受井属于

5、施工临时措施,故采用拉森Ⅲ号钢板桩作挡土墙;用350×350×l09kg/m的H钢组成支撑结构,改进了传统使用的钢筋混凝土沉井或地下连续墙形成的工作井,提高了施工速度,降低了工程成本。在井的后座,现浇一块4m×6m×0.4m的混凝土墙,与钢板桩连成整体,作为顶管的反力墙,将顶力传给墙后土体。3.2进、出洞措施由于地下水位高，且要穿越淤泥质砂层，所以对故顶管进、出洞口的止水效果及初始顶进段地基的承载能力有一定要求。沿井壁打设两排密扣的旋喷桩作为洞口止水措施，桩间搭接0.1米，出洞10米范围内将四排独立旋喷桩布设在沿管道轴

6、线方向，桩间距为0.8米，初始进行顶管顶进时有支撑效果，避免顶管机产生“叩头”现象。这种进、出洞措施使安全性得到保证，也使顶管机在出洞阶段的稳定性提高。3.3注浆减阻技术对于长距离顶管施工，采用减阻泥可以使顶进阻力减小。又称触变泥浆的泥浆润滑减摩剂按照一定比例对由膨润土、CMC(粉末化学浆糊)、纯碱和水进行配制而成。根据土质的不同采用不一样的配方，使之符合相应的需要。由于管道主要穿越含水量高、渗透性强的砂性土层，所以对浆液粘度要求较高、失水量小并可以一定程度支撑土层，出洞后的顶管管节在其周围快速形成泥浆环套。浆液材料及

7、其配比、注浆孔的布置、注浆压力、注浆量及注浆泵类型都是影响触变泥浆减摩效果的因素。一般的钢管顶管施工，注浆孔的布置、开口与封堵对注浆减阻的效果和成型管道的质量产生直接影响。由于管直径大，管壁较厚，所以制作得注浆孔难度较大，这就要一方面尽量少开注浆孔，另一方面要使减阻效果达到理想。所以要改良注浆孔的结构与制作工艺，研制出平喷式注浆孔使之适用于钢管顶管，其通过将盖帽设置在注浆孔端部使泥浆的喷射方向改变，以沿管壁平面均匀喷射作为泥浆变单点直喷代替泥浆流失量大且很难形成封闭泥浆套环的垂直喷射。同时，将专用单向阀设置在孔内，防止

8、注浆停止时，注浆管由于外部泥砂倒流而使浆孔堵塞。钢制注浆套管、单向阀及铸铁水堵组成了平喷式注浆孔，其结构如图1。图1平喷式注浆孔的结构通过单向阀，高压泥浆沿着半圆形缺口的盖帽处顺着管壁平直喷射向超挖间隙内注入。布置注浆孔在距离管口0.2米处，环向均匀分布3个。注浆孔沿管道纵向错位布置在前三节管，其余每两节管道布置一道注浆孔。使用完