土壓平衡頂管工法

1、土壓平衡頂管工法土壓平衡頂管工法是利用土壓平衡式頂管掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行地下鋼筋混凝土管道或其他管道的頂進(jìn)施工，能以有效的技術(shù)手段和措施，來確保整個(gè)頂管過程中不產(chǎn)生挖掘面土方的超挖和欠挖，僅僅取走頂入管子的這部分土體。它對(duì)周圍的土體擾動(dòng)很小，能使地表的沉降或隆起減小到最低限度。是由上海隧道工程股份有限公司于1990年開發(fā)成功的，適合在上海軟弱地層中進(jìn)行地下管道頂進(jìn)施工，它解決了傳統(tǒng)頂管施工所引起的道路破壞、構(gòu)筑物嚴(yán)重沉陷、變形和地下管線斷損等一系列問題，經(jīng)實(shí)踐證明其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益良好，是一項(xiàng)值得推廣應(yīng)用的新技術(shù)。該技術(shù)成果獲1992年上海市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。    1 

2、; 特點(diǎn)    1.1利用帶面板的刀盤切削、支承土體，對(duì)土體的擾動(dòng)??；    1.2采用干式排土，廢棄泥土處理方便，對(duì)環(huán)境影響和污染??；    1.3土壓平衡系統(tǒng)采用具有自整定功能控制的“760智能控制器”，土壓平衡控制精度高；    1.4施工設(shè)備投入較少，施工方法簡單，技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理；    1.5施工安全，速度快，工期短，質(zhì)量好。     2  適用范圍   

3、0;    2.1本工法適用于飽和含水地層中的淤泥質(zhì)粘土、粘土、粉砂土或砂性土，尤其適用于鬧市區(qū)或在建筑群、地下管線下進(jìn)行頂管施工，也可進(jìn)行穿越公路、鐵路、河流特殊地段的地下管道的施工；    2.2施工管道口徑以國標(biāo)下水道口徑系列尺寸中的16502400mm為宜；    2.3頂管管材為鋼筋混凝土；管節(jié)的接頭形式可按要求選用“T型”、“F型”鋼套環(huán)式、企口承插式等，也可按工程的要求選用其他材質(zhì)的管節(jié)和管口接扣形式。     3  原理 

4、0;  它是根據(jù)土壓平衡的基本原理，利用頂管機(jī)的刀盤切削和維持機(jī)內(nèi)土壓倉的切削土體壓力抵抗開挖面的土、水壓力達(dá)到土體穩(wěn)定；并以頂管機(jī)的頂速(即掘削量)為常量，螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速(即排土量)為變量進(jìn)行控制，達(dá)到使土壓倉內(nèi)的土、水壓力與掘削面的土、水壓力保持平衡，從而使開挖面的土體保持穩(wěn)定，控制了地表的沉降和隆起。     4  施工工藝    4.1施工順序    4.1.1頂管施工前的準(zhǔn)備    4.1.1.1作井(坑)、接收井(坑)的清理、測(cè)量、軸

5、線放樣；    4.1.1.2地面頂進(jìn)輔助設(shè)施的布置、安裝；    4.1.1.3井口龍門行車（吊機(jī)）的設(shè)置、安裝；    4.1.1.4洞口密封的安裝，主頂設(shè)備后靠背的安裝；    4.1.1.5主頂設(shè)備導(dǎo)向機(jī)架、主頂千斤頂?shù)陌惭b、調(diào)整；    4.1.1.6工作井(坑)內(nèi)的工作平臺(tái)、輔助設(shè)備、控制操作臺(tái)的布置、安裝；    4.1.1.7出洞輔助技術(shù)措施，井點(diǎn)降水或地基加固處理的實(shí)施；  &#

6、160; 4.1.1.8頂管機(jī)吊裝、下井、就位；    4.1.1.9頂管機(jī)井內(nèi)安裝調(diào)試，做好出洞準(zhǔn)備。    4.1.2頂管頂進(jìn)施工順序     4.1.3中繼頂井施工順序     本順序?yàn)樗奶字欣^頂控制方式。如頂進(jìn)施工中安置的中繼頂數(shù)量較多時(shí)，為縮短頂進(jìn)工作時(shí)間，提高工效，可采取“停2頂1”的原則(即1、4、7、10中繼頂頂進(jìn)時(shí)，2、3、5、6、8、9中繼頂停止頂進(jìn))。     5  施工要點(diǎn) 

7、;   5.1混凝土管吊裝、對(duì)接，就位時(shí)，應(yīng)注意密封環(huán)，傳力襯墊和管口的完好，防止發(fā)生人為的損壞，而影響管口的密封。    5.2頂進(jìn)施工中應(yīng)隨時(shí)觀察頂進(jìn)軸線偏差情況，要做到“勤測(cè)勤糾”。    5.3刀盤應(yīng)正、反兩方向交替使用，防止頂管機(jī)人為的發(fā)生偏轉(zhuǎn)。    5.4土壓力的管理和排土量的控制是控制地表沉降的關(guān)鍵，土壓力管理值(即設(shè)定土壓力)應(yīng)根據(jù)施工土質(zhì)狀況、地下水位、管道埋深等因素初步確定，并根據(jù)施工的情況和地表沉降的實(shí)測(cè)結(jié)果，隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。   

8、5.5在施工中應(yīng)視土質(zhì)的情況。注入一定量的水或合成泥漿對(duì)土砂進(jìn)行塑流性改良，在粉砂土、砂性土地層中施工，當(dāng)其粘粒含量小于10時(shí)，應(yīng)考慮對(duì)土進(jìn)行塑流性的改良。    5.6中繼頂裝置的配置，應(yīng)視頂進(jìn)施工距離、管節(jié)的混凝土抗壓強(qiáng)度、管壁減摩的效果、注漿的可靠程度等施工因素確定；當(dāng)頂進(jìn)阻力達(dá)到中繼頂進(jìn)裝置最大工作頂力的0.8時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)置。    5.7采用膨潤土泥漿減阻潤滑，是減小頂進(jìn)阻力、增長頂距的一種行之有效的方法，施工時(shí)，對(duì)膨潤土泥漿的配合比要嚴(yán)格控制，泥漿注入量、壓力等參數(shù)均應(yīng)視施工、地質(zhì)的不同條件作隨時(shí)的變化。 

9、60;   6  質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)    除應(yīng)遵照國家標(biāo)準(zhǔn)地基與基礎(chǔ)施工及驗(yàn)收規(guī)范、鋼筋混凝土工程施工及驗(yàn)收規(guī)范和上海市市政工程管理局標(biāo)準(zhǔn)市政工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)、頂管工程和長距離頂管標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定外，施工中還應(yīng)做到：    6.1管道接口橡膠防水密封環(huán)及管端傳力襯墊安放正確，不脫落，不損壞。    6.2做好頂進(jìn)施工的原始記錄，包括測(cè)量地表沉降記錄；    6.3頂管機(jī)正面土壓力應(yīng)保持平衡，要嚴(yán)格控制其壓力的變化，誤差不超過土0.015MPa；

10、60;  6.4當(dāng)管頂覆土厚度HID管徑時(shí)，地表最大的隆、陷量應(yīng)不超過+20mm、一40mm。    7  機(jī)械設(shè)備    施工機(jī)械設(shè)備主要包括頂進(jìn)設(shè)備和輔助施工設(shè)備，頂進(jìn)設(shè)備由頂管機(jī)主機(jī)、中繼頂進(jìn)裝置、主頂進(jìn)裝置三大部分組成。    以2200F型混凝土管施工為例，其主要施工機(jī)械見表1。     土砂改良和減阻潤滑用漿在某些場(chǎng)合下，可考慮合用同種漿，以減少設(shè)備配置。     8  施工安全

11、60;   除遵照國家頒發(fā)的建筑安裝工程安全技術(shù)規(guī)程和上海市市政工程管理局對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)安全的有關(guān)規(guī)定外，對(duì)土壓平衡頂管施工安全補(bǔ)充規(guī)定如下：    8.1頂管機(jī)及管道內(nèi)照明用電應(yīng)使用安全電壓；    8.2電機(jī)車在管道內(nèi)行駛時(shí)，嚴(yán)禁井下操作人員在管道內(nèi)來回走動(dòng)；    8.3動(dòng)力電纜轉(zhuǎn)換接插前，要先切斷電源，后拔除插頭；    8.4管節(jié)吊運(yùn)時(shí)，管節(jié)下嚴(yán)禁站人；    8.5管道過長，要考慮管內(nèi)的施工環(huán)境，要加強(qiáng)管內(nèi)的空氣流通，

12、防止混濁空氣影響施工人員的健康；    8.6管道內(nèi)的電力電纜、控制電纜應(yīng)懸掛固定，嚴(yán)禁隨地鋪設(shè)；    8.7管道內(nèi)的設(shè)備、管路布置應(yīng)確保運(yùn)輸通道的安全，并要求固定靠牢。電氣設(shè)備應(yīng)做好接地工作。      9 勞動(dòng)組織    土壓平衡頂管施工必須連續(xù)作業(yè)，實(shí)行4班3運(yùn)轉(zhuǎn)工作制。每班施工人員通常由10人組成，見表2。     10效益分析    10.1與開槽埋管法相比，施工場(chǎng)地占用小，

13、適應(yīng)在市區(qū)街道建筑密集的場(chǎng)合下施工，不需封閉道路、交通，對(duì)周圍環(huán)境、交通影響小。    10.2與普通擠壓式頂管施工相比，由于對(duì)土體的擾動(dòng)小，能有效地控制地表的沉降和隆起，可大大地減小由施工所引起的道路、地下管線、建筑物的破壞而帶來的損失，有明顯的社會(huì)、環(huán)境效益。     11工程實(shí)例    上海真西地區(qū)排水系統(tǒng)，大渡河大雨38雨水窨井至43雨水窨井2200mm混凝土管道施工于1990年開工，當(dāng)年12月竣工。一次頂進(jìn)管道長156m。管道底部埋深55.5m，覆土為2.53m，土層為粉質(zhì)粘土和粘質(zhì)粉土。鋼筋混凝土管節(jié)外徑2640mm，長2000mm，采用“F”型接口，接口處設(shè)水膨脹型橡膠密封圈，管節(jié)采用鋼模制作。    頂管機(jī)頭采用上海隧道工程股份有限公司研制的2200土壓平衡頂管機(jī)，最大頂力6000kN，頂進(jìn)速度05cm/min。配有大刀盤切削土體，螺旋輸送機(jī)出土，“760”智能微機(jī)控制的土壓平