长距离顶管法.ppt
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77长距离顶管施工技术施工技术长距离顶管施工技术施工技术概概述述中继环接力顶进中继环接力顶进顶管基本设备与工作状况顶管基本设备与工作状况本本章章内内容容触变泥浆减阻触变泥浆减阻7.17.1概概述述长距离顶管的施工程序是:
先在管道的一端挖掘工作坑长距离顶管的施工程序是:
先在管道的一端挖掘工作坑(井),完成后在其内安装顶进设备将管道顶入土层,边顶(井),完成后在其内安装顶进设备将管道顶入土层,边顶进边挖土,将管段逐节顶入土层内,直到顶至设计长度为止。
进边挖土,将管段逐节顶入土层内,直到顶至设计长度为止。
在顶进过程中,常采用润滑剂减阻和中继接力技术。
在顶进过程中,常采用润滑剂减阻和中继接力技术。
随着科学技术的发展,随着科学技术的发展,触变泥浆润滑技术和中继接力技术触变泥浆润滑技术和中继接力技术的应用,在长距离顶管方法已取得了良好的效果。
国外某一的应用,在长距离顶管方法已取得了良好的效果。
国外某一顶管工程,采用触变泥浆减阻和顶管工程,采用触变泥浆减阻和1616个中继接力顶进,一次顶个中继接力顶进,一次顶进长度达进长度达1200m1200m。
美国。
美国19801980年曾创造年曾创造9.5h9.5h顶进顶进49m49m的纪录。
的纪录。
我国在我国在19811981年年44月完成的浙江镇海穿越甬江工程,月完成的浙江镇海穿越甬江工程,2.6km2.6km的管道采用五只中继环从甬江的一岸单向顶进的管道采用五只中继环从甬江的一岸单向顶进58lm58lm,终点偏,终点偏位上下左右均小位上下左右均小10mm10mm。
19861986年,上海市基础工程公司,用四根长度在年,上海市基础工程公司,用四根长度在600m600m以上以上的钢质管道先后穿越黄浦江,其中黄浦江上游引水工程关键之的钢质管道先后穿越黄浦江,其中黄浦江上游引水工程关键之一的南市水场输水管道,单向一次顶进一的南市水场输水管道,单向一次顶进l120ml120m。
在此超千米顶。
在此超千米顶管施工中,成功地将管施工中,成功地将计算机、激光、陀螺仪计算机、激光、陀螺仪等先进技术有机地等先进技术有机地结合,结合,用计算机控制中继环、压浆系统和激光导向,计算机指用计算机控制中继环、压浆系统和激光导向,计算机指导纠偏施工导纠偏施工,顶进轴线精度达到左右,顶进轴线精度达到左右150mm150mm,高低,高低50mm50mm。
顶进施工还有效地控制了地面沉降,成功地穿越了地。
顶进施工还有效地控制了地面沉降,成功地穿越了地面建筑区,节省一只中间井,避免面建筑区,节省一只中间井,避免1.21.2万万mm22建筑物的拆迁,节建筑物的拆迁,节省投资省投资560560万元,创一次顶进国内新纪录,达到国际先进水平。
万元,创一次顶进国内新纪录,达到国际先进水平。
7.1.17.1.1长距离顶管的主要技术关键长距离顶管的主要技术关键11顶力问题。
顶力问题。
顶管的顶力是随着顶进长度的增加需不断顶管的顶力是随着顶进长度的增加需不断增大,但是又受到管道强度的限制,不能无限地增加,因此增大,但是又受到管道强度的限制,不能无限地增加,因此用普通顶管法只在管尾推进的方法。
目前,主要有两种方法,用普通顶管法只在管尾推进的方法。
目前,主要有两种方法,即采用润滑剂减阻和中继接力技术。
即采用润滑剂减阻和中继接力技术。
22方向控制。
方向控制。
管段能否按设计轴线顶进,这是长距离顶管段能否按设计轴线顶进,这是长距离顶管成败的关键技术。
上海基础工程公司顶管系统中,采用三管成败的关键技术。
上海基础工程公司顶管系统中,采用三段双铰型工具管来完成。
段双铰型工具管来完成。
33制止正面坍方制止正面坍方塌方危及地面构筑物,使管道方向失去控制,导致管道受塌方危及地面构筑物,使管道方向失去控制,导致管道受力情况恶化,给施工带来许多困难。
在深层顶管中,制止塌力情况恶化,给施工带来许多困难。
在深层顶管中,制止塌方实质上是制服地下水的问题。
方实质上是制服地下水的问题。
7.1.27.1.2长距离顶管的主要技术措施长距离顶管的主要技术措施11穿穿墙墙从打开穿墙管闷扳,将工具管顶出井外到安装好穿墙止水,从打开穿墙管闷扳,将工具管顶出井外到安装好穿墙止水,这一过程通称穿墙。
穿墙是顶管施工中一道主要工序,因为这一过程通称穿墙。
穿墙是顶管施工中一道主要工序,因为穿墙后工具管方向的准确程度将会给以后管道的方向控制和穿墙后工具管方向的准确程度将会给以后管道的方向控制和管道拼接工作带来影响。
穿墙时应注意,在墙管内事先填满管道拼接工作带来影响。
穿墙时应注意,在墙管内事先填满经过夯实的黄粘土,以免地下水和土大量涌入工作井,打开经过夯实的黄粘土,以免地下水和土大量涌入工作井,打开穿墙管闷板,应立刻将工具管顶进。
穿墙管闷板,应立刻将工具管顶进。
22纠偏与导向纠偏与导向顶管必须沿设计轴向顶进,应控制顶进中的方向和高程,若顶管必须沿设计轴向顶进,应控制顶进中的方向和高程,若发生偏差,必须纠偏。
以往纠偏工作是当管道头部偏离了轴线发生偏差,必须纠偏。
以往纠偏工作是当管道头部偏离了轴线后才进行;但这时管道已经产生了偏差,因此管轴线难免有较后才进行;但这时管道已经产生了偏差,因此管轴线难免有较大的弯曲。
大的弯曲。
管道偏离轴线,其一个主要原因是顶力不平衡而致。
管道偏离轴线,其一个主要原因是顶力不平衡而致。
如果事先能消除不平衡外力,就能更好防止管道的偏位。
如果事先能消除不平衡外力,就能更好防止管道的偏位。
33局部气压局部气压顶管在流砂层和流塑状态的土层中顶进,有时顶管在流砂层和流塑状态的土层中顶进,有时因正面挤压力因正面挤压力不足以阻止坍方,则易产生正面坍方,不足以阻止坍方,则易产生正面坍方,出泥量增加,造成地面出泥量增加,造成地面沉裂。
管轴线弯曲,给纠偏带来因难,而且还会破坏泥浆减阻沉裂。
管轴线弯曲,给纠偏带来因难,而且还会破坏泥浆减阻效果。
为解决这类问题,常采用局部气压。
局部气压的大小视效果。
为解决这类问题,常采用局部气压。
局部气压的大小视具体情况而定,一般土层以不坍方为标准。
具体情况而定,一般土层以不坍方为标准。
44触变泥浆减阻触变泥浆减阻为减少长距离顶管中管壁四周摩阻力,在管壁外压注触变为减少长距离顶管中管壁四周摩阻力,在管壁外压注触变泥浆,形成一定厚度的泥浆套,使顶管在泥浆套中顶进,以泥浆,形成一定厚度的泥浆套,使顶管在泥浆套中顶进,以减少阻力。
减少阻力。
55中继间接力顶进中继间接力顶进在长距离顶管中,只采用触变泥浆减阻单一措施仍显不够,在长距离顶管中,只采用触变泥浆减阻单一措施仍显不够,还得采用中继间接力顶进,也就是在管道中间设置中继环,还得采用中继间接力顶进,也就是在管道中间设置中继环,分段克服摩擦阻力,从而解决顶力不足的问题。
分段克服摩擦阻力,从而解决顶力不足的问题。
7.27.2顶管基本设备与工作状况顶管基本设备与工作状况顶管施工系统的基本设备主要包括管段前端的工具管,后部顶管施工系统的基本设备主要包括管段前端的工具管,后部顶进设备以及贯穿前后的出泥与气压设备,此外还有通风、照顶进设备以及贯穿前后的出泥与气压设备,此外还有通风、照明等设施。
明等设施。
7.2.17.2.1工具管及其工作状况工具管及其工作状况工具管是长距离顶管中的关键设备,它安装在管道前端,外工具管是长距离顶管中的关键设备,它安装在管道前端,外形与管道相似,其作用有定向、纠偏、防止坍方、出泥等。
形与管道相似,其作用有定向、纠偏、防止坍方、出泥等。
三段双铰型工具管如图所示。
三段双铰型工具管如图所示。
7.2.27.2.2顶进设备顶进设备顶进设备主要包括后座、主油缸、顶铁和导轨等。
后座设置顶进设备主要包括后座、主油缸、顶铁和导轨等。
后座设置在主油缸和反力墙之间,每只油缸配置一块,其作用是将油缸在主油缸和反力墙之间,每只油缸配置一块,其作用是将油缸的集中力分散传递给后墙。
的集中力分散传递给后墙。
主油缸主油缸是顶进动力,一般对称布置是顶进动力,一般对称布置4466台,其中顶力和行台,其中顶力和行程可根据工程实际选定。
程可根据工程实际选定。
顶铁顶铁主要是为了弥补油缸形成设置的,其厚度应小于油缸形主要是为了弥补油缸形成设置的,其厚度应小于油缸形成。
成。
导轨导轨起顶进导向作用,在接管时又起管道吊放和拼焊平台作起顶进导向作用,在接管时又起管道吊放和拼焊平台作用。
用。
7.2.27.2.2顶进设备顶进设备顶近设备主要包括后座、主油缸、顶铁和导轨等,如图7.2所示。
后座设置在主油缸与反力墙之间,每只油缸配置一块,其作用是将油缸的集中力分散传递给后墙。
7.2.37.2.3出泥设备出泥设备被水枪破碎的泥浆,通过吸泥口、吸泥管等被吸泥机排放到被水枪破碎的泥浆,通过吸泥口、吸泥管等被吸泥机排放到管外。
管外。
水力吸泥机结构简单,性能可靠,能连续运输,出泥效率高。
水力吸泥机结构简单,性能可靠,能连续运输,出泥效率高。
为了克服一般吸泥机中,泥水挟带着泥砂、块石等通过水力吸为了克服一般吸泥机中,泥水挟带着泥砂、块石等通过水力吸泥的弯道,撞击管壁、扩散管磨损严重、摩阻大,能量损失多、泥的弯道,撞击管壁、扩散管磨损严重、摩阻大,能量损失多、效率较低等弊端,现常采用高压水走弯道,泥水混合体走直道效率较低等弊端,现常采用高压水走弯道,泥水混合体走直道的吸泥机,它效率高,扬程大。
的吸泥机,它效率高,扬程大。
7.2.47.2.4气压设备气压设备在水下进行长距离顶管的工具管有时必须采用局部气压施工,在水下进行长距离顶管的工具管有时必须采用局部气压施工,而且时间较长,有时还需要在气压下排除故障,即所谓气压应而且时间较长,有时还需要在气压下排除故障,即所谓气压应急处理。
上述两种情况对压缩空气的要求不同。
急处理。
上述两种情况对压缩空气的要求不同。
局部气压要求局部气压要求气量大,允许气压波动且无净化要求。
而气压应急处理,是指气量大,允许气压波动且无净化要求。
而气压应急处理,是指在水力吸泥机停止运转的情况下需工人带压作业,压缩空气需在水力吸泥机停止运转的情况下需工人带压作业,压缩空气需要气压稳定外,尚需要符合卫生条件。
要气压稳定外,尚需要符合卫生条件。
三段双铰型工具管的压缩空气供气系统如图7.3所示。
从贮气仓和减压阀出来的压缩空气分成两个分支,一支供气量大,供局部气压使用,另一支空气经过滤清,专供气压应急处理使用。
7.37.3中继环接力顶进中继环接力顶进长距离顶管的阻力主要包括长距离顶管的阻力主要包括管道的正面阻力和管道周边的管道的正面阻力和管道周边的摩阻力摩阻力。
对某。
对某类型的工具管,正面阻力在施工过程中变化类型的工具管,正面阻力在施工过程中变化不大,但不大,但侧阻力与顶进长度成正比增加侧阻力与顶进长度成正比增加。
为了达到长距离顶。
为了达到长距离顶进的目的,采用中继环接力顶进是项有效的技术。
进的目的,采用中继环接力顶进是项有效的技术。
7.3.17.3.1中继环接力顶进原理中继环接力顶进原理中继环接力顶进是将长管段分成若干段,在段与段之间设中继环接力顶进是将长管段分成若干段,在段与段之间设置中继环(如图置中继环(如图7.47.4所示)。
每一中继环均置于前后两管段所示)。
每一中继环均置于前后两管段中间,中继环内若干中继油缸呈环状分布。
当中继油缸工作中间,中继环内若干中继油缸呈环状分布。
当中继油缸工作时,后面的管段成了后座,前面管段被推向前方。
中继环按时,后面的管段成了后座,前面管段被推向前方。
中继环按先后次序逐个启动,管道分段顶进,因此可减少阻力,达到先后次序逐个启动,管道分段顶进,因此可减少阻力,达到长距离顶管的目的。
图长距离顶管的目的。
图7.57.5为顶进中设有中继环时,管段在为顶进中设有中继环时,管段在顶进过程中顶力的分布状态。
顶进过程中顶力的分布状态。
若全部管段分成三段,中间安装两个中继环,其顶进原理如下:
若全部管段分成三段,中间安装两个中继环,其顶进原理如下:
11不启动不启动和和中继环,中继环,全部管段由后背全部管段由后背的主压力千斤的主压力千斤顶顶进,如图顶
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