引水工程中大口径顶管施工问题及处理措施.doc

精品论文 参考文献 引水工程中大口径顶管施工问题及处理措施 广州自来水公司 广东 广州 510000 【摘　要】顶管技术是一种非开挖式的管道施工技术，具有对周围环境影响小、施工速度快等特点，在大口径引水管道工程中起着至关重要的作用。本文主要针对大口径顶管技术在引水工程中的应用展开了探讨，结合工程实例，对施工关键参数计算作了系统的分析，并针对在施工中遇到的问题，提出了一系列的解决办法，仅供参考。 【关键词】大口径；顶管技术；管道；计算；措施引言 顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法。它是利用推进机等工具，非开挖敷设地下管线的先进施工方法，相对于传统的管道铺设方法而言，具有很强的优势。大口径引水管道是现今城市中常会面临到的工程类型，顶管技术在其实际应用中有一定的复杂性，因此，为了确保管道施工的顺利开展，保障施工的安全与质量，需要加强对顶管施工的主要应用技术的分析和研究。文章将以某大口径引水管道工程为例，对该工程应用顶管施工技术进行深入的探讨。 1 工程概况 1.1 管道情况 某顶管施工，管顶的覆土深度为4.1～9.6m。根据过水截面要求采用4条DM2.8m的钢筋混凝土管，管道净距3.54m，管材接口采用F形，顶管段长185m，采用泥水平衡时，顶管机逐根顶进施工。 1.2 工程地质 本工程地质勘察报告显示，施工场地内覆盖土层主要分为人工填土层、冲积土层、残积土层；基岩为石炭系灰岩、炭质页岩；具体分层情况如下: (1)人工填土层:人工填土，灰色、灰黑色、灰褐色、灰黄色等，为素填土，部分为杂填土，主要由粉质粘土、砂土、淤泥质土及碎石等回填而成，欠压实或稍压实，顶面高程4.60～7.60m，层厚2.0～3.0m，平均层厚3.0m。 (2)冲积土层: 层中砂、粗砂:灰色、灰白色、灰黄色，饱和，稍密状，大部分砂质较纯，局部含少量粘粒。顶面埋深2.0～4.50m，顶面高程2.0～5.20m，层厚4.50～12.70m，平均层厚6.85m。 层粉质粘土:灰黄色，可塑状，土质较软，粘性较差，局部含较多中细砂。顶面埋深8.50～11.8m，顶面高程-5.30～-1.90m，层厚0.70～4.60m，平均层厚2.08m。 层中砂、粗砂:灰黄色、灰白色，饱和，中密状，大部分砂质较纯，局部含少量粘粒。顶面埋深7.90～14.20m，顶面高程-7.70～-0.70m，层厚1.20～9.50m，平均层厚5.86m。 (3)残积土层:为粉质粘土，灰黑色、灰褐色、褐黄色，为炭质页岩或灰岩风化残积土，可塑状，局部软塑状，粘性较好。顶面埋深11.60～21.60m，顶面高程-15.1～-4.40m，层厚0.70～10.90m，平均层厚3.10m。 (4)石炭系基岩:场地内基岩为石炭系下统石磴子段炭质页岩或灰岩。 1.3 顶管机选型 由工程地质资料可知，顶管管道通过的地层主要处于中粗砂层。因此，工程中选用一种具有破碎能力的泥水平衡的顶管机，泥水平衡式工具头型号采用DN2800。其切削下来的泥土在泥土仓内形成塑性体，以平衡土压力，而在泥水仓内建立高于地下水压力10～20kPa的泥水、泥浆，以平衡地下水压力。 1.4 施工流程 根据施工现场环境和机械设备，本工程所采用的泥水平衡顶管顶进施工工艺流程，如图1所示。 2 施工关键参数计算 由于地质因素、土层改良方法、掘进参数等一系列因素的影响，顶管工作过程的力学参数计算是一个非常复杂的问题，在计算的方法上存在许多不确定因素。至今应用的顶管参数计算方法在很大程度上只是处于研究、探索阶段，甚至很大程度上是一些经验性的计算方法。本文根据该工程的地质勘察报告和水文地质资料选取适当参数，并结合顶管机生产厂家设计数据进行参数计算。 2.1 顶力计算 顶管计算的根本问题是要估计顶管的顶力。顶管的顶力就是顶管过程管道受的阻力，其包括工具头正面泥水压力、管壁摩擦阻力。计算顶力值计算公式为: F＝F0+F1 (1) F0为顶管初始顶力: F0＝alpha;peBc2pi;/4 (2) F1为顶管管壁摩擦阻力: F1=RSL (3) 式中，alpha;为综合系数；pe为土仓的压力，kMpa；Bc为管外径，m；R为综合摩擦阻力；S为管外周长，m；L为推进