穿越铁路顶管施工方法

穿越铁路顶管施工方法随着国家现代化进程，城市建设的脚步越来越快，地面上公路、立交桥、高楼大厦等建筑物星罗棋布，地面下热力、通讯、燃气等各种市政管线纵横交错、层叠密布，新的市政管线仍在不断铺设。开挖施工影响地面建筑、使道路变差、破坏环境，给人们的生活、工作带来诸多不诞生了一项新的施工技术——非开挖技术。一、非开挖技术简介目前，地下管线铺设的施工方法主要有开挖与非开挖两种施工方法，开挖施工方法的优点是施工简单、直接施工成本低，适于在宽阔的够在施工不会影响交通的条件下铺设管线。近来，在城区采用开挖法施工，越来越受到来自政治、经济和环境方面的压力和限制。非开挖技术施工是指不开挖或只开挖少量作业坑，利用岩土钻掘技术进行铺设、修复、更换各种地下公用设施的施工方法，与开挖施工法相比，它高效、优质、成本适中、对环境友善，具有不影响地面建筑、不影响交通、不污染环境等特点，在许多情况下，比开挖法施工的周期农作物和植被保护区等不允许或不能开挖的条件下进行煤气、电力、电讯、有线电视线路、石油、天然气、热力、排水等管道的铺设、更换和修复。目前，国家提倡建立和谐、优美的社会环境及人际关系，更显出这种施工方法的优势，与开挖施工相比，非开挖施工的主要优点主要表现在：周边建筑基础的破坏和不良影响。深、并可使管线绕过地下障碍。益和社会效益均高于开挖法施工，在穿越河流、交通干线时，非开挖施工更是一种经济可行的施工方法。它不仅成为地下管线工程的一个新技术增长点，并以其自身的技术优势和广阔的市场前景逐渐发展成为一个新兴的产业，广泛用于市政管线的1953在管线铺设中，非开挖施工中常用的方法有：隧道法、盾构法、顶管法、定向钻进、气动矛、夯管法等等。每种方法各有其适用的范围和其局限性，根据所铺设的管材、管径、长度、地层及周围环境综合考虑选择。二、顶管施工技术顶管法是使用最早、发展较为成熟的一种非开挖的施工方法，并在不同的工程中应用，获得了巨大成就，穿桥过物、跨河越路，特别是在南水北调工程中成功地穿越了黄河，引起了世人瞩目。189660061953年在北京进行第一次顶管施工；19561978年上海开发了适用于软粘土和1984年开始引进国外的机械顶管设备，随之气压平衡理论等。1988年上海研制成功我国第一台土压平衡掘进机，为我国普及机械顶管施工创造了条件。我公司多年来关注这一技术，于2002年引入机械顶管设备，几年来，多次在北京的市政管线铺设中使用，并获得了成功，曾穿越过河流、高速公路、立交桥、铁路及建筑物；顶进过钢质、混凝土等材质的管材；铺设过热力、污水、燃气、供水、电力等多种管线，曾穿过粘土层、砂土层、全断面砂砾层等各种土质，已经累计顶管施工7835米，积累了大量的施工经验，集聚了一批本行业的优秀人材。顶管是利用主顶千斤顶及管道中继间千斤顶的推力，将工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直顶推到接收坑，同时，将紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两坑之间。顶管法有人工顶管与机械顶管之分：人工顶管：施工人员位于所铺设管道的最前端，直接与土体接触，采用人工挖土的方式破碎工作面的土体，工作面的土体为自然平衡，适于地层不含地下水(或已经采取降水处理)、工作面稳定、土体能够实现自支撑的情况下施工。机械顶管：在所铺设的管道最前端由顶管掘进机代替人工挖土，掘进机的前端封闭，将土体与施工人员及管道隔开，它在顶进操作时，掘进机与土体处于平衡状态，不会发生塌方、流沙、透水等危害人身安全的事故，施工过程中不需降水，适于在各种土层中施工，不但适于粘性土层，也适于无粘性的松散土层，甚至在硬岩层及破碎岩层中也能正常顶进，顶进长度可达上千公里。相比而言，机械顶管比人工顶管的优势更明显，顶进过程中沿线不须降水，顶进距离较长，适于穿越高速公路、铁路，也可以进行绕过障碍物的曲线顶管，适应的土质范围宽广。三、人工顶管施工方法介绍顶管施工工艺如下图1所示：顶管施工需开挖两个工作坑，一个是顶进坑，为了布置顶管施工设备而在地下设立的井坑；另一个是接收坑，是为了回收顶管施工工具管面在地下开挖的井坑。如果地下水丰富，工作坑开挖前需进行降水处理，甚至在人工顶管顶进过程中均需进行降水处理。图1 顶管施工工艺流程图 四、井坑降水地下水埋深较浅，土质含水量大具较强的流动性时，工作坑开挖前需进行降水处理。计划在井坑周围打四～六口降水井，其平面位置在工作坑外边缘以外2m钻孔孔径φ600DN400DN300的无砂混凝土管，滤料使用3mm的豆石或石屑。降水施工工艺流程：场地平整—井点放样—钻机对位—成孔—下放井管—填充滤料—洗井—下放水泵—抽水降水施工在工作坑开挖前5～10天进行，降水工作持续整个顶管工作的全过程。降水施工方法为： 打孔采用QJ150过滤层。4001米。 10～303%。 中的泥浆与孔壁的泥浆，疏通透水层。 装泵每口井内设置l台Φ25mm、扬程为20开关后可以开始正式抽水。 降水后的水位要在工作坑底面下l米，若出现降水井不能完全有效置集水井，及时排除开挖过程中的渗透水。 量进行同步监测。 D100PVC水系统中。五、工作坑施工40米×20米。工作坑尺寸顶进坑：6米（长米（宽。为保证安装顶管设备，顶进坑底板应较管道内底高程的深度不小于米。接收坑：5米（长米（宽接收坑深度与管外底高程相同。工作坑做法工作坑采取大板+工字钢的支护方式。管线的保护方案，施工中不得损坏原有管线。探槽：工作坑施工须先开挖探槽，开挖相互垂直的二条探槽，分别平行于工作坑的两边，其长度须大于工作坑开挖范围1米，深度的确定须配合地下管线调查资料，通常在2米左右。下进行工作坑的施作。30cm以内。排渣方式：采用堆放场地，然后用装载机装入自卸汽车外弃。25#工字钢做支撑，每道支撑分步采用盘撑与角撑，盘撑环绕工作坑一周形成封闭框架结构，相互间焊接牢固；角撑在盘撑的四个方角内侧，长度为米。垂直方向工字钢2最后一道支撑安装到工作坑底部，作为扫地撑。4度不小于30毫米。将大板插放到工字钢与土壁之间，与土体接触密实，大板之间相互密排。石，碎石粒径30～100毫米，碎石厚度不小于200毫米，碎石层进行夯实处理。500×500×500毫米集水坑一个。六、顶管设备安装顶进坑内需安装顶管设备，主要有顶进后背、机坑导轨、止水圈等。顶管后背将主顶千斤顶推力的反作用力传递到工作坑后部土体中的装置。隙以C10素混凝土浇灌填充。作用力；受压。机坑导轨机坑导轨是承托工具管与所铺设管道的工具，安装的准确与否直接影响管道的顶进质量，其安装要求如下：①两导轨要平行、等高，或略高于管道设计高程的2厘米左右，其坡度与管道坡度一致；②安装后导轨要牢固，不得在使用中产生位移，且需设专人经常进行检查；③将机械顶管导轨安放在工作坑底板上，导轨两侧牢固地焊接工字钢，工字钢须另一端须牢牢抵在侧墙上。止水环安装水环。首先，进行测量，确定止水环安装的位置；其次，将止水环底圈固定到墙壁上，用混凝土封闭底圈与墙壁之间的缝隙；然后，在底圈上固定水环。首先，进行测量，确定止水环安装的位置；其次，将止水环底圈固定到墙壁上，用混凝土封闭底圈与墙壁之间的缝隙；然后，在底圈上固定防水橡胶板；最后，安装止水圈压板。在掘进机入洞之前才允许将止水环内的墙壁凿除。七、顶管施工方法工作平台及起重架⑴工作平台平台主梁采用I40型钢，上铺15×15cm方木。⑵起重架4根L=9mφ150mm圆钢连接，两端锁紧。架底部焊接在平台下横向置放的脚加肋。⑶起重设备15t110t（下管。工具管就位工具管需加设帽檐，帽檐长度为米。使用25吨吊车吊装，将工具管放入顶进坑内的导轨上，前端距井壁约300毫米。就位后先检查工具管的轴线是否与顶进坑轴线、导轨轴线以及主顶油缸的轴线保持一致，发现偏差立即调整。工具管入洞先将洞口处的墙壁凿除，并向前方挖土200毫米深，再将工具管徐徐推进洞口，将帽檐顶入土体后，方可在帽檐下挖土。待工具管全部入洞后，连接第一节混凝土管做反封闭，推进机与首节管要连接牢固并安拆方便。正常顶进求平整。管材的质量是整个工程的关键，要严把质量关；方，应随挖随顶，管前挖土长度控制在200毫米以内。工作坑，并卸至临时存土场，由汽车外运弃土。顶进开始时应缓慢进行，待各接触部位密贴后再按正常速度顶及时采取措施，处理完善后再继续顶进：发生塌方或遇到障碍；后背倾斜或严重变形；顶铁发生扭曲现象；管位偏差过大，且纠偏无效；顶力突然增大，接近管节端面许可承受的顶力。题等，交接班时应将施工记录向下一班交待清楚。 膨润土泥浆重量配合比膨润土胶质价膨润土水膨润土胶质价膨润土水碱60～701005242～370～80100524～280～901006142～390～100100614～280表（重量比：膨润土泥浆的拌和时间一般为10至20分钟。泥浆制备后，须静置24小时可以使用，使其充分吸水，膨润成胶体，使用比重计测其比重，掌握在cm3为宜。在每节混凝土管道的尾部设置有触变泥浆注浆孔，顶进施工的同步注入触变泥浆，以形成原始浆套；在每节混凝土管均有三个注浆孔，顶进过程中，通过注浆孔持续补浆。注浆使用挤压式注浆泵，注浆口压力控制在～MPa。视储浆池内触变泥浆下降的速度及顶镐压力表读数调节注浆压力。1绘制出管道中心及高程曲线图；出洞：推进机推进到距接收坑约2与出洞口的大小、位置合适时，启动主顶油缸继续推进，将推进机全部推入接收坑内；使用吊车将推进机吊运出坑。顶进纠偏顶进过程中出现中心偏差±20mm10mm就应采取纠偏措施。纠偏主要采用挖土纠偏方式，纠偏时每50cm次，并做机头和机尾数据比较，有回归趋势后，保持一段顶进距离，就要停止纠偏，防止左右摆动，纠偏原则是勤纠、微纠。顶进中的沉降控制对于人工顶管施工，地面沉降最不易控制，顶进施工中必须严格管理、严格监控。一是控制超挖，派专人负责监控超挖量：管前挖土长度控制在15135°范围内不得超挖。一旦发现不符合规定者，必须严惩。二是防止塌方，不能出现任何程度的土体塌落，挖土前必须安排专人检查土体固结程度，土体不稳定时须进行超前小导管注浆。只有做好土体稳定，才能保证施工中的人员安全、保证地面不沉降，施工中须认真对待。三是加强施工过程测量，及时获取顶进过程数据，及时纠偏，做到信息化施工。泥浆置换顶管施工完成后，需对钢筋混凝土管节之间的缝隙进行填充处理，一般使用油麻、石棉水泥进行封闭。并及时对管道外壁进行充填加固，把原注入的膨润土浆置换掉。使用的泥浆置换材料为水泥加粉煤灰浆，其配比为水：水泥：粉煤灰=6：1：3。由管道内部的压浆孔压注，注浆次数不少于三次，两次间隔时间不大于24小时。泥浆置换时，每二节管定为一组，每组管分为注浆口与出浆口两部分，注浆孔用于注入灰浆，出浆口用于排出膨润土浆。将注浆泵清洗干净，吸浆龙头放入灰浆池内，开启注浆泵，打开第一组注浆口，当第一组出浆口冒出灰浆后，关闭阀门，再打开第二组，以此类推，直到全线完成。再关闭所有阀门，保压十分钟，保压时注浆压力为MPa。泥浆置换完成后，应拆除主通道浆管和管内弧形浆管就地清洗，以免浆液凝固堵塞。设施拆除导轨等顶管设备。八、施工安全防护为了保证本工程施工中的安全，公司、项目部及班组三级分别成立安全小组，以便加强安全管理工作。积极开展安全达标工作，切实贯彻安全生产责任制，强化安全意识，本工程杜绝重伤和死亡事故，轻伤事故频率控制在1‰以下。现场文明安全工作须目标明确、职责明确，从项目经理到施工员、作业队层层落实岗位安全责任制