泥水式顶管施工的钢管顶进施工技术分析(doc5)(1)

泥水式顶管施工的钢管顶进施工技术分析地下管线顶管施工常采用机械刀盘切削泥土，由隔板密封的掘进机前部泥水仓压送泥水来平衡地下水压力和土压力，以保证切削刀盘的稳定。切削刀盘将切削下来的土砂混人泥水，通过流体输送装置排泥泵输送到顶管坑外的沉淀池里进行土和泥水分离。泥水仍由送泥泵送回顶管机泥水仓里。顶进管依靠后方千斤顶的推力压人地层。这一类顶管形式称为泥水式顶管施工。随着城市建设规模的不断扩大，城市道路等级也越来越高，交通量的不断上升，许多建成区内已无法采用开槽埋管施工工艺。泥水式顶管施工适应土质范围比较广，对所顶管子周围土体扰动比较小，顶管引起的地面沉降也比较小，在小口径顶管施工中采用泥水式顶管比较理想。泥水式顶管施工还可应用于自来水、天然气等钢管直顶施工中。一、泥水顶笛设备系列情况简介一个完整的泥水顶管系统分为八大部分:第一部分是掘进机。它有切削刀盘可浮动的泥水平衡顶管掘进机、具有破碎功能的泥水平衡顶管掘进机、气压式泥水平衡顶管掘进机、以及浓泥水式顶管掘进机。第二部分为进排泥系统。第三部分是泥水处理系统。第四部分是主顶系统，它包括主顶油泵、油缸、顶铁等。第五部分是掘进机操作控制系统，它包括机头泥水仓压力控制系统、机头激光导向控制系统、泥水泵控制系统、机头绕自身轴旋转控制系统等。第六部分是起吊系统。第七部分是供电系统。第八部分是洞口止水圈、基坑导轨等附属系统。二、施工工艺要点在泥水顶管施工过程中，必须注意以下几点:1、从理论上讲，如果泥水仓中的泥水压力小于土层的主动土压力时，地面就会下陷;反之，如果泥水仓中的泥水压力大于土层的被动土压力时，地面就隆起。施工时泥水压力应控制在主动土压力与被动土压力之间。2、粘土层中，由于基渗透系数极小，无论采用的是泥水还是清水，在较短时间内，都不会产生不良状况，这时在顶进过程中应考虑以土压力作为基础。在较硬的粘土中，土层相对稳定，这时，即使采用清水而不用泥水，也不会造成挖掘面失稳现象。然而，在较软的粘土中，泥水压力大于其主动土压力，从理论上讲是可以防止挖掘面失稳的。但实际上，即使在静止土压力范围内，顶进停止时间过长，也会使挖掘面失稳，从而导致地面下陷。这时应适当提高泥水压力。3、土质的渗水系数越大，挖掘面越容易失稳。这样，当土质的渗水系数增大时，可利用增加泥浆的相对密度，使挖掘面在较短的时间内形成泥膜，以保证泥水性质的稳定，从而达到保持挖掘面稳定的目的。4、掘进机停止工作时，一定要防止泥水从土层中或洞口及其它地方流失。不然，挖掘面就会失稳，尤其是在出洞这一段时间内更应防止洞口止水圈漏水。5、在掘进过程中，应注意观察地下水压力的变化，并及时采取相应的措施和对策，只有这亲，d能保持挖掘面的稳定。6、在顶进过程中，随时要注意挖掘面是否稳定，要不时检查泥水的浓度和相对密度是否正常。应防止排泥泵的排量过小而造成排泥管的淤积和堵塞现象。三、钢管顶进做业应注意的车项1、钢管直顶施工与砼顶管施工最大的区别在于钢管的接头是焊接的，呈刚性，而砼管的接头则呈柔性，由此带来了钢管顶管的利弊。有利的一面是:如果在初始顶进时中就掌握好顶进的方向，则在以后的顶进中，管子一般也不会产生较大偏差，使管子顶进非常顺利;不利的一方面是如果顶迸方向掌握得不好，就不容易纠正过来。如果纠得过猛，还会出现管子变形，接口脱开等毛病，甚至于会出现管子报废的恶果。另外，钢管顶进的推力一般比同口径的砼管要低许多。一是因为钢管管壁与土的摩擦系数较小，二是因为钢管较轻，三是因为钢管的直线性好。2、为了尽量克服钢管顶进过程中的不利因素。首先，要掌握好初始顶进的方向，顶进过程中通过操作台上的仪表和激光监视仪，发现偏差及时纠偏;其次，还要对洞口土壤进行注浆加固，防止掘进机出洞时洞口土壤塌方，而影响出洞效果。同时，如果是在长距离的钢管顶进中，为了使校正方向好一些，必须把机头后面三节管子的接口做成企口形柔性接口(即采用3根与顶进钢管同径的2m长钢管，管前焊接已加工好的钢制插口，掘进机后面前2根管管尾焊接已加工好的钢制承口;掘进机后面第3根管管尾与顶进钢管焊接)。这样，在纠偏过程中，前三根管子会形成一个过渡的区域，从而会使整体性好的钢管有个较好的适应性。待顶进结果三根过渡管。3、顶时钢管的外防腐一般采用环氧沥青涂料外防腐层构造，管口外防腐采用冷缠或热缠防腐胶带进行防腐;在长距离砂砾土中顶进时，为防止防腐外表涂料因磨擦而遭到破坏，可采用加大防腐层厚度或在钢管外用硅做外防腐。对需要管道内防腐的钢管，可视管内防腐的要求，采用普通的涂刷工艺漆防腐、或采用PVC等作为内衬用来防腐。4、管口焊接可采用手工电弧焊进行焊接，或采用氢弧焊打底，手工电弧焊进行堵充、罩面。管道焊接时，除必须保证焊缝焊接质量外，还必须保证管道的直顺、同轴。防止前后管子因焊接时不同轴而产生夹角，使顶进推力增大。同时，顶进管道在推力的作用下产生径向应力，而造成管口焊缝的破坏和因径向力的存在而增加了顶管出现偏差的因素。管道在进行焊接质量检验时，由于顶进钢管内钢制进排泥管道的存在，无法使用射线照像进行检验，可采用超声波进行管口检验。5、在钢管顶进时，为减少顶进管外壁与土层的磨擦力，降低顶进推力，减少地面沉降。可在掘进机的注浆口注入润滑材料。顶进所用钢管的壁厚除要考虑埋深、管径、腐蚀余量等因素外，还应考虑钢管所要承受的推力。钢管所承受的最大推力为:F=210000Π(D+t)式中:F-钢管所能能承受的最大推力(KN)D-钢管的内径(m)t-钢管的壁厚(m)(作者单位:许昌市市政工程公司)