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浅谈顶管施工的过程控制和技术管理

更新时间  2021-08-22 00:47 阅读
本文摘要:1、前言顶管工程是一门综合地质学、电子技术、机械、冶金、液压掌控及化学等多门学科的综合性土建工程。顶管施工在我处早已积极开展了一年时间,通过这一年多的实践中我们累积了更为成熟期的经验,如对于顶管机械的解读及设备改建构成我们自己观点,对于施工过程中的各个方面(如冒浆、地面隆沉情况分析、顶进中的压力掌控、简单地层的顶进掌控、轴线偏差掌控等)也累积了一些技术处置措施。 这些都是我们的宝贵的财富。

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1、前言顶管工程是一门综合地质学、电子技术、机械、冶金、液压掌控及化学等多门学科的综合性土建工程。顶管施工在我处早已积极开展了一年时间,通过这一年多的实践中我们累积了更为成熟期的经验,如对于顶管机械的解读及设备改建构成我们自己观点,对于施工过程中的各个方面(如冒浆、地面隆沉情况分析、顶进中的压力掌控、简单地层的顶进掌控、轴线偏差掌控等)也累积了一些技术处置措施。

这些都是我们的宝贵的财富。本文整理一些思路和回忆并就涉及问题和各位同事探究交流,期望对今后顶管施工的发展有所协助。时间匆忙再行再加本人才疏学浅,错误之处尚能请求各位同事批评指正。2、顶管方案指定2.1现场勘查及调查定位测量后展开现场勘查及调查工作。

(1)仔细观察现场人、车流情况确认人流及车流交通的组织及路线,考虑到在路口成立交通导向牌、高峰期决定人员指挥官交通。(2)调查周围民房与现场的距离,确认防噪音方案,并考虑到否向业主明确提出修建发电机隔音房。

(3)调查周围是不是施工用水的水源。(4)摸查确切附近的排水系统,设计最佳的分列泥水线路,适当时施工临时排水管道,防止污水横流。(5)理解周围建筑物的用电负荷及用量看否必须租给发电机。(6)对于现场的煤气、电力、通讯、煤气、供水等管道现场定位并标示出来看否必须征地。

(7)看否有架空的管线及结构物影响到顶管设备的吊装。(8)周围否可以接用办公用电。(9)查找附近结构物的完工图及适当设计变更。(10)调查雨水渠箱、原先污水管道等布设较深的市政地下构筑物。

(11)对于附近一些桥梁等构筑物调查其桥台基础、桩基深度及间距,附近建筑物基坑采行什么结构形式,否使用喷锚结构施工,其长度否在顶管覆以入轴线内。(12)打探覆以入路线地面上以前否拆毁过旧有的建筑物或地下构筑物,是不是有一些荒废临时设备及支架基础,否原本有垃圾填埋场等等。

(13)考虑到原有的完工图不详尽甚至有可能有错误,尽可能利用一切有可能的手段调查,尽量分析到一切有利影响因素。在这阶段,笔者建议留意以下几个细节:①进场前使用多媒体资料记录原先地貌及地面原先裂缝情况。②地面沿着覆以入轴线每5m~10m测得原地面初始标高。

③加装水表和电表并会同业主方联合亲眼初始读数并亲笔签名。④现场勘查及调查后不作记录并副本备查。2.2前期技术打算笔者指出前期技术打算主要重点在于地质情况的摸查及设备的选型。

顶管施工的大忌是对地质情况的摸查过于确切,一般而言,设备一下井,工程的胜败成功与否就已基本经定了。所以前期的地质情况调查是轻中之中的工作。我们可以尽可能拒绝业主及设计方获取顶管覆以入路线详细的地质资料。尽可能理解土层的物理性质(颗粒构成、含水量大小、砂砾系数及塑性指数)、力学参数(标准贯入数值、内粘聚力及内摩擦角)、产于状况(产于范围及挖出浅厚度)等等。

理解地下水的状况及变化规律如地下水来源、水面标高及否受到潮汐影响而变化等。如果有砂层则要搞清不含砂量多少及砂的细度情况及级配上关系。岩层则要搞清楚否有裂隙发育。

如果是风化岩层则要搞清楚否强风化、中风化抑是弱风化,其抗压强度及抗剪强度多少,是粉沙质泥岩还是砂岩,否为条片状结构还是整体结构等等。一般来说现行业主及设计单位获取的地质资料过于详尽,甚至是截然不同(有时设计单位利用相似方位工程的地质资料),作为施工单位,我们一定拒绝业主调补铁环。业主应承条件下我们自己也可以在覆以入线路上补辨别孔,局部问题点调补技术孔。根据土质情况参数可以自由选择使用的机头形式,首先从设备厂家处了解到该机头适应环境的土层范围及该设备的特性和优缺点。

有时设备厂家从其利益抵达往往较为激进,有些设备经销商对专业有可能并不过于理解,这时我们要依赖对设备和土层的了解构成自己的辨别。总的来说,有地下水及流沙的情况一般无法使用前端临街式的工具头而要使用机械顶管。多刀盘的形式主要用作上海地区等的懦弱土层,对于广州地区大面积的颗粒较小的黄粘土土层并不限于。

而某种程度的大刀盘的机头由于有所不同厂家的设计形式而有有所不同的效果。一般来说,刀头的旋转形式,刀架的设计形式、刀具的布置、使用驱动的形式、刀具的稀有金属的掺量及加工精度等等因素要求其能对付的土层强度有多大。分段式结构的机头的明确机械尺寸、焦点以及重量影响到机头否在懦弱土层中成功覆以进而会沉降。

机头否外套筒内工件方式还是仅有断面的工件形式要求着顶进的顶力大小。机头超挖刀的设置否与适当土层的情况相适应。

笔者指出目前我处设备中伊势机在河床冲积不含砾石土层中有其优势。海瑞克设备范围最甚广,能对付N值大于5的土层到质地的中风化土层。

国产设备由于技术缺失及材料缺失不能运用于更为均匀分布的土层。建议根据工程实际情况自由选择机头、如果我处没适当设备否考虑到可以外租。机头选型并非选口径,而是还包括多方面因素的综合考虑到。总而言之一切都是为了工程。

笔者期望作为项目部来说:①间隔25~30米作辨别孔、关键点加密作过技术孔。②的组织处里各方还包括设备科及顶管队辩论机头设备选型。

③预计管材厂家,并明确提出适当技术拒绝及进场计划。2.3方案设计及工期计划有了前期的打算工作,可以集中精力考虑到方案设计。

主要还包括有线路及井位设计、顶力计算出来及管材设计、工作井及接管井设计、检查井设计、平面布置设计、施工过程的组织设计、监测及预警措施设计。2.3.1线路及井位设计覆以入距离考虑到设备情况及周围环境综合要求。考虑到工作井的耗资较为便宜,尽量少一些工作井,尽可能决定往两个方向覆以入。由于现行设计院设计管道大多按照清凿方式设计,在现场调查后尽可能优化线路设计,避免有利顶管的土层、尽可能让顶管线路避免结构物及树木。

最差在每个工作井或者接管井内设计成检查井位。线路与附近结构物的距离设计必需考虑到以后不作检查井的便利和空间,尽量避免冲突。检查井间距按照现行规范可以和设计单位研究必要缩短。

覆以入深度范围内土层更为简单时,与设计部门协商考虑到压低或者减少标高。建议:①综合对设备了解及施工经验,笔者建议每段覆以入长度最差不多达150米。

②尽量避免覆以入轴线有树根线脚生长的树木。2.3.2顶力及管材设计顶力现行有很多的计算方法和模型来计算出来。只不过这些方法不能作为定性分析和综合给定考虑到,按照传统上顶力大小主要和土质及否注浆有关。

实质上顶力大小和很多因素如土层的变化情况、否有纠偏、使用设备的形式、机头的工件形式、使用管材形式、后椅的刚性、工作井的形式、注浆的压力、覆以入速度等等有关。我们在实践中也可以证明这一点,现行考虑到使用整体三维模型,考虑到多参数系统来仿真顶管覆以入过程中各结构的受力情况。

以后我们可以在这一方面加以更进一步研究。一般使用经验公式也就充足对付一般工程。对于管材的设计,现行对于管材的配上筋量、钢筋布置、砼的强度及端部的细部处置都区别于一般忍受横向线荷载的排水管道,一般可以按照轴心挤压柱的考虑到来设计管材,但是注意到顶管是必须纠偏处置的情况,必需考虑到管道的偏心挤压及局部应力集中的情况而要腾出一定的安全系数。

顶管有时要在管内挂设各种管道及焊邻接管道而考虑到在局部细部结构上展开一些改良。笔者个人指出:顶力设计及管材的强度计算出来的最差所取安全系数2。

2.3.3工作井及接管井设计考虑到工作井的设计方式:(1)工作井的深度。首先与顶管队确认设备的顶进轴线与设备底架的距离。注意到海瑞克设备管道是靠覆以环悬空对心顶入管道,伊势机与国产机是使用导轨定向覆以入。

一般工作井深度=设计管道轴线到地面距离+设备必须覆以入轴线到设备底架的距离+腾出灌溉距离(一般为10cm),如果使用钢管顶管留意前部腾出钢管焊位的深度。(2)工作井的平面尺寸。考虑到顶管的多方向覆以入方向可以使用圆形工作井或者多边异形井。一般来说使用的是矩形平面尺寸。

宽度必需考虑到设备顶架的宽度、操作者空间、泥水泵的摆放、基坑内盘通装置(如果有的)等因素。长度必需考虑到顶架长度、千斤顶行程、后椅厚度、密封圈厚度、下管及相连管道的便利、相连泥水及电缆管的操作者空间。对于钢管顶管还要考虑到定型产品的长度及焊位等因素。

如果双向顶进则要考虑到先顶入管道的最后回到井内的长度对先前偏移顶进的影响。(3)工作井的结构设计。

综合考虑到使用何种支护形式如板桩支护、人工挖孔护壁、加热桩支护、沉井、地下连续墙等。作为地下结构,现行基坑设计早已有更为成熟期的计算方法。其中人工挖孔护壁法作为一种在广东地区普遍用于的方法,施工队伍累积了更为非常丰富的经验。

但是理论的缺少使得我们对其的了解局限于感性和经验,在实践中经常经常出现问题。所以我们应该特别注意该方法的用于和过程控制。

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融合顶力的计算出来考虑到工作井后背的受力计算出来,按照抗弯抗剪计算出来后背处配筋,留意融合施工工艺在局部地方要展开细部结构修整。对于后背还要留意展开刚性和偏移计算出来,防止对顶管轴线和标高产生影响。(4)细部设计。细部设计可以给先前工作带给便利。

使用龙门吊展开下管时考虑到龙门吊的基础设计并配筋。井周边考虑到设置推开水墙,考虑到激光发射装置必要放置。测量定位的控制点标高在墙体上多设置几个可以相互检验。

在井前后方向顶面的定位点处考虑到设置保护装置维护定位铁钉。基坑底部设置集水井,一般设置在覆以入方向的左前或者右前方,考虑到泥水泵的布置方位尽可能调整以适应环境施工的便利。

最差在施工前考虑到洞口的腾出方位作过适当的处置。如果是双向覆以入考虑到先顶入管道作为先前偏移覆以入后背考虑到堵住和受力设计。考虑到支管的终端,工作井的适当方位腾出洞口。

考虑到接管井的设计接管井比工作井拒绝较低的多,主要考虑到机头的吊装,其设计主要考虑到基坑支护的左右,不过计算出来时要考虑到吊车吊装机头时的地面可选荷载的影响。接管井的宽度主要考虑到机头的宽度再行再加一旁50cm的操作者位。

接管井的长度考虑到机头的长度再行再加50cm。深度考虑到机头的下底标高以下10cm左右并铺成细砂防止机头下跪或者可以在适当标高方位设置导轨以接收机头。对于有些可以分段重复使用,接管井可以必要小些。

必需注意到接管井也必需设置集水井。腾出进洞洞口尺寸比机头外径大20cm左右较为适合,后用砖挡住洞口。建议:①考虑到定位方向及施工误差等方面,工作井尺寸宜大必小。②工作井的后背土体尽可能不要扰动,有钢板桩支护时则不要拔掉。

③工作井正前方10m范围内为冒浆的危险性地点,留意地面烧结。2.3.4检查井设计管道覆以完了后考虑到不作检查井,检查井的施工方法一般现在使用人工挖孔护壁方法施工。

该方法具备设备非常简单、耗资便宜等优点。在流沙层施工留意各种预防流沙的措施,一般都是挖出管底,在井内焊混凝土到管中方位。等混凝土初凝后再行在管道上部斩半管批荡作流槽,一般不必须把管道全部刺穿后砖井,管道全部碎裂后其地基形变均衡被超越,忽略还不会造成井位的沉降(在懦弱土层中)。可以和设计单位交流必要以人工挖孔护壁作为检查井的井壁,如果设计部门拒绝里面砌筑砖井则人工挖孔护壁井的内径还必须考虑到砖井壁的厚度。

现行也有使用钢架30~35cm低的井圈,使用沉井方式边吊装边挖土沉降施工检查井,但是这种方法必须钢架井圈并水土保持至龄期,从钢架场地运输至施工场地必须吊车及运输车辆,成本大,但是这种方法施工安全性度低、施工速度快,在工期较紧的时候可以考虑到使用。必需注意到下沉井圈时有可能由于土层失衡造成错位和弯曲位移。留意警告施工单位井作好后,灌溉的组织好后,最后再行破管砌筑流槽,施工队往往记得这一点。

2.3.5平面布置设计和顶管队现场商量设备的放置,决定施工人员地下通道、进管地下通道、煮沸及出有泥的地下通道及的组织,现场区分施工区域、设备安全性空间并展开合理埋设。发电机尽可能放到角落并设置安全性护栏区域并靠近办公室,控制室窗口考虑到面向工作井并设置其高度让操作者人员能从控制室看见整个井内施工情况,现场区域要确保吊车的作业半径空间。

考虑到设备的遇事场便利和顺序合理的组织。留意:为确保测量通视,设备防止放到覆以入轴线的地面上,便于测量人员审核覆以入轴线。

2.3.6施工过程的组织设计根据施工的进程决定人员、材料、机械的的组织和管理。根据施工情况创建周期性计划,如决定设备进场及调试、管材的进场、出泥的时间决定、换水的时间决定、基坑内抽水机决定、设备的管理决定、膨润土的流经决定、每天动工前的打算工作决定、现场视察决定等等。2.3.7监测及预警措施设计创建监测体制,对于覆以入路线的隆沉值的观测、地面冒浆情况观测、邻接构筑物的下陷及不均匀分布观测、各种地下管线的偏移观测、排泥的土质情况的变化监测等等。

还必需留意顶管的出入水流量、对于顶力、刀头压力、土压、覆以入速度、倾斜角、方向角及滑动角等参数也要随时注目。对于覆以入轴线的变化也要于隔年一段距离审核一次。

建议:将施工参数中超过预警值的参数及时向处里各部门体现。3、过程技术管理3.1工作井及接管井现行可以参照基坑工程施工手册,下面非常简单总结一些经验。

使用人工挖孔护壁方法制作工作井时,留意地面上的推倒L型的地面圈梁的施工。根据以往的施工经验,在井壁四周打进纵向钢筋以平稳护壁和土体,钢筋最差搭接绑扎10cm以上,最差每上下圈搭接时一定数量的钢筋电焊相连,上下圈护壁也搭接10cm。考虑到以往再次发生过泥水压力过大,泥水从上下护壁的接口处涌出,留意施工过程中在绑扎下圈护壁时留意看上圈护壁底部否沾有大量的泥土构成薄弱点。

地下水非常丰富时考虑到对护壁砼焊质量的影响,可以设置一定数目的小塑料排水管。水下封底时,基坑深度尽可能比设计深度腾出10cm的空间。对于海瑞克设备其四个顶架脚千斤顶处底板设置钢板作为承力基础。

为加快进度可以重新加入一定数量的早于强剂或者使用高强混凝土。对于流沙地层每圈开凿深度减短至40cm~50cm左右,还要打算一定数量的稻草作为处置措施。对于沉井方法来说,由于我们使用的小型沉井,其可调并不大,且没设置外壁润滑剂及设置外壁的高压水冲孔等措施,更容易再次发生沉降艰苦或者沉降不均匀分布的情况,往往要采行压重等方法展开处置,且其工期较长,在工期较紧的情况下不应使用。

但是比较而言该方法较为安全可靠。在广州地区,特别是在在河南地区,由于淤泥质砂层坚硬,很多情况下使用注射拉森桩支护再行开凿不作结构的方法,注意到基坑转角的拉森桩的注射,对于承托城外檩体系留意仔细观察焊点的变化情况,想到是不是爆焊情况并立刻展开处置。拉森桩的凹槽位留意用黄沙填实,钢板桩的内壁铺设沥青纸等隔绝混凝土便于忽桩。

由于广州地区土层变化情况较小,下伏基岩的厚薄不一,很多时候再次发生拉森桩局部打不下去的现象,这时往往不会构成拉森桩底部的薄弱点,我们以前使用注浆方法以及使用钢套筒的方法展开施工获得了一定经验,考虑到该薄弱点的整体性,留意在该处展开适当的结构强化措施。下面方面留意掌控:①工作井及接管井的座标点最差使用座标掌控,防止误差。②钢筋绑扎好后竣工验收钢筋和模板,特别是在留意其纵向钢筋的间距和数量。③上层护壁的未初静之前,最差不要展开下圈的开凿。

④支护结构有漏水现象时,留意强化仔细观察水流量的变化及含砂情况。⑤拉森桩支护时,有漏水时一定要再行处置好漏水情况再继续向上挖土。⑥考虑到基坑工程的风险性,必需密切注意基坑周围任何情况变化。

⑦虽然作为临时结构,我们最差每圈护壁都作好试块便于以后分析。3.2覆以进前的打算机械设备进场后机头下井前,建议检查下面工作,在开顶前请求业主、监理、处涉及科室的领导到现场:1)项目部各小组人员做到并展开涉及项目检查。

2)按照预先明确提出的技术拒绝,现场竣工验收管材。3)预多1~2个用作机头和尾管相连的端面密封胶垫。

4)审核井两边定位吊,并采取有效措施维护。5)井内壁标高审核点并排定洞口的横竖轴线并标明在井壁上。

6)加装密封圈,并于空隙中焊砼或者止水化学浆液。7)机架定位调整后于后背焊砼,留意必需初静。8)充足量的膨润土做到,并合理堆满好,作好防雨与防潮措施。

9)清扫洞口的麻袋、沙包、沥青纸及封洞口砖石等。10)周围护栏设置并检查否稳固、横向交通梯的保护措施等。11)电器设备保护措施及各安全性警示牌的挂设。

12)校核激光发射装置并在地面用全站仪展开审核。13)发电机打地极调试,各泥水设备系统还包括泥水分离器等调试。

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14)机头在地面运转调试并调整涉及参数和指标。15)打算适当规格扳手等各种工具及适当口径的收缩螺丝等易损件。16)溶解槽的水位情况及线路相连整理。17)预先初排定该段地质情况的顶进参数并各技术部门达成协议共识。

18)机头或者尾管和混凝土管连接处相连方案。3.3覆以入过程的掌控要素一旦开始覆以入,就要倒数展开。

我们留意在下面一些方面留意掌控:  1)密切注意覆以入情况如偏差、顶力、滑动角、出入水流量、密封仓压力等。  2)定期到管材厂家理解先前管材的龄期、技术拒绝符合情况等。  3)各监测点的每天监测如地面隆沉、冒浆情况、周围地貌的变化。

  4)溶解槽中泥水的浓度、颜色及杂质情况,否必须换水等等。  5)留意油温及液压站的运营以及报警情况。

  6)泥水分离器排泥的情况变化,掌控土层的变化并将覆以入参数调整。  7)密封圈在泥水压力起到下的变形情况。  8)在韧分界面处留意覆以入速度的掌控情况。

  9)覆以完了一节管前进顶架时留意已覆以管材在土体压力下的重设情况。  10)出入泥泵的运转声音否长时间,机头喇叭爆出设备运转声音否长时间。

  11)定期进管检查管材、模块以及管道内积水情况。  12)膨润土的浓度以及流经情况并对照顶力情况展开分析。  13)每覆以入50m对覆以入轴线复测还包括激光的水平面和垂直面上的偏差。

  14)顶力与设计顶力的偏差情况并展开适当的分析。4、总结与未来发展关于技术管理方面,笔者有一些建议如下:(1)强化技术管理。土质情况的调查和分析在以往施工中由于各种原因过于详尽给我们带给了较小的困难,今后这方面必须强化。测量审核制度的继续执行和管理必须强化。

对一些事故的调查原因分析深化并找到原因,提高认识,防止下次犯并作好技术备案工作。方案编成必须再行细化强化,现行所编成方案大多过分非常简单和不规范。

编成技术工作进度图,分阶段项目部就适当技术工作情况汇报并书面报告递送各部门。创建完备的技术管理层次和体系。(2)人才培养。

要增加无谓犯规,必需强化土建和设备等各方面的交流,顶管施工技术为综合地质、机械及电气控制的特种技术,技术管理人员必需不具备多学科的科学知识,建议定期请求各专业的专家展开涉及学科的技术培训工作,使得我们对于岩土工程、电气控制工程、液压系统及机械学等有更为全面的了解,将不会有助我们对于顶管施工过程中各种情况的分析判断能力。(3)科研项目的积极开展。展开这方面工作可以提升我们的创新能力和施工的技术含量,对于我处以后接续可玩性大的工程、扩展施工领域都是很简单的。

我们的施工获得了一些定性的分析和经验参数,但是要加剧解读,必须我们展开一定科研来下降到理论的高度。笔者指出以下一些课题如顶力计算出来模型的优化设计、泥水均衡创建及浓度管理,管材的受力钢筋埋设及模块优化设计及掌控,管材在简单地层(硬、软或者混合)顶进的研究和技术措施、顶管施工对周围环境的影响分析、注浆的原理分析及效果的证实、人工挖孔护壁施工的理论分析及计算出来模型、顶管施工多参数系统的有限元分析、覆以入过程中管道受力的性态研究等等都有一定的实际意义。我们可以把科研研究和施工融合一起,在施工过程中展开适当分析,解决问题实际问题,从工程中来,服务于工程。

每单工程可以针对其中难题排定适当的科研题目,由技术负责人制作项目建议书(还包括研究方式、预期目标、阶段成果及人员决定等),审核后,处里拨款少量的资金,最后通过实践中和理论分析得出结论合理的说明和理论结论,最后由有关各方对成果展开评估。在领导和各职能部门的推崇和协助下,一年来顶管施工获得了较小的发展,通过实践中以及一些艰难的解决,我们加剧了对顶管施工的了解,早已累积了更为完备的管理和对各种状况的处置经验。通过大家的共同努力,我处的顶管事业终将步入一个光明的未来。.。


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