運河污染綜合整治文一路小口徑長距離頂管施工總結(jié)

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1、工程內(nèi)容 
    該工程處于杭州市人口稠密、商業(yè)繁華的文一路上，地下管線縱橫交錯，水、電、氣、通訊、下水管線多達數(shù)十種，根據(jù)勘探資料土質(zhì)條件差別很大。（由于設計上的原因。突破國內(nèi)最長頂距不得超過150M的極限，設計值為：（單位M）井位號 井位中心距 10#～11# 200 15#～16# 170 。
    2、原理 
    在頂管施工中，把用水力切削泥土以及雖然采用機械切削泥土而采用水力輸送棄土，同時有的利用泥水壓力來平衡地下水壓力和土壓力的這一類頂管形式都稱為泥水式頂管施工。 
    泥水平衡理論就是以含有一定量粘土的且具有一定相對密度的泥漿水充滿掘進機的泥水艙，并對它施加一定的壓力，以平衡地下水壓力和土壓力的一種頂管施工理論，按照該理論，泥漿水在挖掘面上能形成泥膜，以防止地下水的滲透，然后再加上一定的壓力就可以平衡地下水壓力，同時也可以平衡土壓力。 
    泥水平衡式頂管施工最大的優(yōu)點是： 
    （1）適用的土質(zhì)范圍比較廣，如在地下水壓力很高，以及變化范圍很大的條件下，它都適用。 
    （2）可有效地保持挖掘面的穩(wěn)定，對所頂管子周圍的土體擾動比較小。因此，采用此方法頂管引起的地面沉降較小。 
    （3）與其他類型的頂管比較，泥水頂管施工時的總推力比較小，尤其在粘土層這種表現(xiàn)得更為突出，所以特別適用于長距離頂管。 
    （4）工作坑內(nèi)的作業(yè)環(huán)境較好，作業(yè)比較安全，由于它采用泥水管道，輸送棄土，不存在吊土，搬運等危險的作業(yè)。 
    （5）泥水輸送棄土為連續(xù)作業(yè)，因此進度比較快。（跳轉(zhuǎn)至卷首） 
    3、設備 
    本工程使用的主設備是：ISEKI公司Unclemole Z型泥水平衡頂管機。 
    該設備有新設計的三大功能： 
    頂管機主體可拆卸成四段。可以在接收時很方便地在人孔中回收。分段的設備在工地即可組裝投入運行。在投資上節(jié)省了接收井的費用。 
    第二是在機內(nèi)旁通裝置標準化，大大縮短安裝時間和防止泥水管道的阻塞。 
    第三新一代的激光反射型方向誘導裝置（RSG）能使操作簡單而精確。（RSG系統(tǒng)是帶反射鏡方向操作系統(tǒng)）。 
    改良TCZ600型的主要參數(shù) 
    1、尺寸 
    內(nèi)徑ID（mm） 600 
    外徑 （mm） 
    全長 （mm） 2482 
    最大回收度（mm） 928 
    重量 （Kg.f） 1850 
    2、切削刀盤 
    驅(qū)動電機 5.5KW 
    轉(zhuǎn)矩 KN.m(Kgf-M） 11.76[1200] 
    轉(zhuǎn)速 rpm 3.7 
    偏心次數(shù) 86 
    土壓（KPa[tonf/m2] 490[50] 
    可破碎礫石最大直徑[MM] 210 
    最大一軸壓縮強度（Mpa[kgf/cm2]） 196[2000] 
    破碎后粒徑（mm） max.20 
    3、糾偏油缸數(shù)量 2 
    推力（每個）（伸出tonf） 17.6 
    （縮回tonf） 15.3 
    糾偏角度 上下 1.0° 
    左右 1.8°
    4、 裝置 壓力（Mpa[kgf/cm2]） 13.7[40] 
    流量50Hze/min 1.0 
    電機 0.4KW 
    5、排泥系統(tǒng) 進出管徑mm 50 
    6、電源 220V 
    整套設置共有八大系統(tǒng) 
    1、頂管機主體 
    2、進排泥系統(tǒng) 
    3、泥水處理系統(tǒng) 
    4、主頂系統(tǒng) 
    5、測量系統(tǒng) 
    6、吊運系統(tǒng) 
    7、供電系統(tǒng) 
    8、洞口止水圈，基坑導軌等附屬系統(tǒng)。 
    4、施工概述 
    （1）選型、改進設計 
    根據(jù)設計勘察資料文一路工程的土質(zhì)，即有砂土、礫石層，還有部分砂礫混合卵石土N值較大。施工頂進距離遠超過設備的設計指標。施工工期很緊，綜合整個現(xiàn)場條件，選用了國際上最為先進的ISEKI機作本體。改良后的設備，有如下優(yōu)點： 
    A、適用性極強，可在各種土質(zhì)條件下，如粘質(zhì)土、砂土、礫土、砂礫混合卵石土和軟巖土。 
    B、掘進刀盤是帶有錐型破碎的條幅刀盤，能破碎小于外徑30%，一軸強度196Mpa(2000kg/cm2)的礫石。 
    C、安裝在軌道上的主頂油缸，一次頂進長度超過100M。 
    D、使用先進的RSG系統(tǒng)僅一人在地面遙控操作。 
    E、設計合理的泥水分離裝置，分離效果好、完全密封、現(xiàn)場清潔。 
    （2）施工過程 
    現(xiàn)將施工過程中的主要內(nèi)容分述如下： 
    從進場到出場時間共用11天。而實際頂進時間為7天。平均每天頂進速度為30M/d。在整個施工過程中通過試驗、采用合適的泥水平衡。根據(jù)理論、泥水的相對密度必須大于1.03，即必須是含有一定粘土成分的泥漿泥。在施工過程中，根據(jù)不同的土質(zhì)條件來控制泥水。見表： 
    不同土質(zhì)條件下的泥水相對密度 
    土質(zhì)名稱 滲透系統(tǒng)（CM/S） 顆粒含量（%） 相對密度 
    粘土及粉土 1×10-9～1×10-7 5～15 1.025～1.075 
    粉砂及細砂 1×10-7～1×10-5 15～25 1.075～1.125 
    砂 1×10-5～1×10-3 25～35 1.125～1.175 
    粗砂及砂礫 1×10-3～1×10-1 35～45 1.175～1.225 
    礫石 1×10-1以上 45以上 1.225以上 

    在粘土層中，由于其滲透系數(shù)極小，無論采用的是泥水還是清水，在較短的時間內(nèi)，都不會產(chǎn)生不良狀況，這時在頂進中應考慮以土壓力作為基礎。在硬的粘土層中，土層很穩(wěn)定，即使采用清水而不用泥水，也不會造成挖掘面失穩(wěn)現(xiàn)象。然而在較軟的粘土層中，泥水壓力大于其主動土壓力，從理論上講可防止挖掘面失穩(wěn)的。但實際上，即使在靜止土壓力的范圍內(nèi)，頂進停止時間過長時，也會使挖掘面失穩(wěn)，從而導致地面下沉。這時應適當提高泥水壓力。在施工中也曾發(fā)生意外事故使頂進停止。就采用提高泥水壓力來維持平衡很有效。
    在滲透系數(shù)較小，如K≤1×10-3cm/s的砂土中，泥漿相對密度應適當提高。這樣在挖掘面上使泥膜在短時間內(nèi)形成，從而泥水壓力就能有效控制住挖掘面失穩(wěn)狀態(tài)。 
    在滲透系數(shù)適中，如1×10-3cm/s ≤K<1×10-2cm/s的砂土中，挖掘面很容易失穩(wěn)。這時施工操作特別仔細保持泥水穩(wěn)定。即進入頂管機泥水倉的泥水中必須含有一定比例的粘土和保持足夠的相對密度。這時光加入粘土以外，還按比例加入膨潤土及CMC作為增粘劑來維持泥水性質(zhì)穩(wěn)定，達到保持挖掘面的穩(wěn)定。 
    在砂礫層施工、泥水管理極為重要，稍有不慎，即使挖掘面失穩(wěn)。教訓極多。由于這種土質(zhì)中粘土含量很低，所以在泥水的反復循環(huán)利用中就會不斷損失一些粘土，只有在循環(huán)泥水中不斷加入粘土，才能保持住泥水的較高粘度和較大的相對密度，也只能這樣才能杜絕挖掘面失穩(wěn)現(xiàn)象。 
    長距離頂管，還會有頂力增加，測量精度降低，供電衰減等不利因素，主要采用注漿減摩等技術(shù)來加以克服。本文不再詳述。
    5、結(jié)論及建議 
    在文一路施工過程中可得出如下經(jīng)驗： 
    （1）必須根據(jù)土質(zhì)條件、設計要求，認真選型、專項設計、合理配套，才能得到良好的效益。 
    （2）在小口徑超長距離頂管施工中。一定要施工技術(shù)設計嚴密，方案完善可靠。參數(shù)均要驗證。 
    （3）精心操作嚴格按技術(shù)規(guī)程運作，確保工程質(zhì)量優(yōu)異。 
    建議應該注意的是： 
    （1）當頂管機停止工作時，要防止泥水從土層或洞口及其他地方流失。否則挖掘面會失穩(wěn)，尤其在出洞時更應防止洞口止水圈漏水。 
    （2）在頂進過程中，密切注意地下水壓力的變化隨時調(diào)整，來保持挖掘面穩(wěn)定。 
    （3）在頂進過程中注意相關(guān)設備及系統(tǒng)的運行，如進出泥泵等輔助系統(tǒng)是否正常。