大直径雨水管顶管及曲线顶管施工技术10841.docx

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1、第1期 施工技术论文集-市政桥梁 总师办大直径雨雨水管顶顶管及曲曲线顶管管施工技技术摘要:介介绍了上上海浦东东新区张张江集镇镇1#、22#（合合建）泵泵站的雨雨水进水水管，管管径DNN27000和DDN30000的的大直径顶管管以及管管径DNN18000的曲曲线顶管管在复杂杂环境下下的施工工技术，由由于施工工措施合合理，使使顶管精精度达到到规范要求求，顺利利贯通，为为类似工工程施工工积累经经验。关键词：排水工工程；大大直径顶顶管；曲曲线顶管管；施工工技术；施工措措施；上上海市浦浦东新区区摘自：城城市道桥桥与防洪洪.20005.第6期1 工程程概况某雨水泵泵站工程程包括雨雨水泵站站和雨水水管道两

2、两部分。雨水管道有高科路东端工作井到泵站的DN2700顶管，西北方向高斯路的1#接收井到2#工作井的DN1800曲线顶管、西南2#接收井到2#工作井的DN2400顶管，2#工作井到1#工作井的DN3000顶管和1#工作井到泵站转折井的DN3000顶管（详见图1）2 工作作井施工工2.1 施工顺顺序该工程按按照设计计图纸，结结合现场场实际情情况决定定各工作作井施工工顺序为为先逆作作法施工工1#工作井井，再逆逆作法施施工2#工作井井，最后后逆作法法施工22#接收井井，1#接收井井属原井井改造，泵泵站转折折井随泵泵站施工工完成。顶顶管施工工顺序为为：从11#工作井井先顶进进DN30000管，穿穿越马

3、家家浜进入入2#工作井井，再从从2#工作井井顶进DDN18800曲曲线段，再再从2#工作井井顶进DDN24400管管进入22#接收井井，最后后从1#工作井井顶进DDN30000管管，进入入泵站的的转折井井。2.2 工作井井基坑SSMW工工法桩围围护施工工技术 工作井井为圆形形井，基基坑内径径10.6m，开开挖深度度13.62mm，SMMW工法法桩（12000双头头水泥搅搅拌桩一一隔一跳跳插HNN50002000型钢）围围护。地面标高高5.112m，卸卸载3mm深至2.12mm，卸载载宽6mm。卸载载后基坑坑开挖深深度100.622m。HH型钢长长18.50mm，顶标标高2.62mm，伸出出圈梁

4、面面0.55m。搅搅拌桩比比H型钢钢深2m。桩顶顶圈12200mmm6000mm，圈圈梁面标标高2.12mm。（见图22）2.2.1 搅搅拌桩施施工工艺艺流程水泥搅拌拌桩二次次喷浆三三次搅拌拌为宜，施施工流程如如下：2.2.2 HHN50002000型钢插插入 把H型型钢焊接接至188m长桩架就就位用水水准仪及及经纬仪仪定位HH型钢HH型钢打打入或振振动压入入制作钢钢筋混凝凝土圈梁梁6000mm12000mmm2.3 工作井井内衬结结构墙逆逆作施工工技术 结构全全高100.622m，分分四段施施工。圈梁和第第一段，标标高2.12mm0.000m，挖挖土，浇浇筑内衬墙墙和圈梁梁；第二段， 标标高

5、0.00mm-3.90mm，挖土土，浇筑筑内衬墙墙；第三段， 标标高-33.900m-6.50mm，挖土土，浇筑筑内衬墙墙；第四段， 标高-66.500m-8.50mm，挖土，先先浇垫层层和底板板，再回回筑第四四段内衬衬墙。每节内衬衬结构段段的施工工，土方方挖到分分段标高高后，沿沿基坑周周边往下下挖0.88m宽1m深的的沟槽，焊焊接内衬衬墙结构构钢筋，其其竖向钢钢筋下端端分别伸伸入沟槽槽0.33m和1m，然然后对沟沟槽分层层回填黄黄沙夯实实，再550mmm厚C110砼垫垫层铺平平到开挖面，接接着安装装节段模模板，浇浇注节段段砼。节段施工工缝的止止水，是是在节段段底部砼砼垫层面面，靠内内排钢筋筋

6、安设一一圈1550mmm1500mm的的木条。木木条于下下一节段段土方开开挖时扣扣出，形形成节段段间高低低差止水水缝。（见见图3）图3 内内衬墙第第一节段段施工3 大直直径（DDN30000）直直线顶管管主要施施工技术术3.1顶顶管掘土土机型式式选用顶管掘进进机的选选型，针针对该工工程覆土土层厚（223)D,DD为顶管管内径，“F”型钢筋混凝土承插管，沿线地面建筑物虽不多，但在顶进过程中，要穿越马家浜河，河中覆土厚度约h=22.5m ，过河之后要在张江路下穿过，进人2#工作井，张江路两侧各种管线较多，需要保护，根据这个特点，选用多刀（四个小刀盘）土压平衡掘进机。此种掘进机纠偏灵活，方向容易控制

7、，对土体扰动小，地面变形小，排除障碍物能力强。3.2 工具管管的出洞洞技术3.2.1 工工具管进进出洞地地基加固固措施顶管施工工中的进进出洞是是一项很很重要的的工作，由由于顶管管所处的的地层含含水量大大，扰动动后易塑塑流的特特点，为为防止机机头进出出洞时地地下泥水水的涌入入，确保保机头进进出洞时时的安全全性和可可靠性，我我们采用用压密注注浆技术术对进出出洞口周周围的土土体进行行“窗”式加固固措施，加加固范围围为上下下左右超超出洞口口边2.Om 、轴线线方向伸伸出搅拌拌桩3.Om 。加固固后，使使这一部部分土体体在工具具管进出出洞开洞洞时，不不发生土土体塌方方现象。3.2.2 工具具管出洞洞技术

8、措措施工具管全全部安装装调试完完毕后，准准备顶进进前，采采取如下下技术措措施：（1） 管顶进进至离洞洞口0.51.0m 处停停止。（2） 按照原原设计要要求，在在出洞前前将H 型钢全全部拔除除。为确确保安全全，增大大后靠背背承受的的顶力，后后靠背位位置处型型钢待顶顶进完成成，再将将其拔除除。考虑虑到DNN30000 顶顶管预留留洞口直直径为44.0m ，该该范围内内共计有有45 根根H 型型钢，如如果全部部拔除型型钢后，该该范围内内的搅拌拌桩将被被破坏，从从而人工工进行开开洞的时时候，带带来一定定的安全全隐患（如如搅拌桩桩土体塌塌落等），故故决定两两个洞口口处各留留2 根根H 型型钢，暂暂不拔

9、除除，待开开洞凿除除搅拌土土后再将将其拔除除。（3） 在确保保安全的的情况下下，用空空压机凿凿除井壁壁洞口，将将凿除物物清理完完毕。（4） 为防止止工具管管出洞时时产生叩叩头现象象，采用用延伸导导轨，并并将前33节钢筋筋混凝土土管与机机头做成成可调节节的刚性性连接。（5） 推进工工具管，直直到洞口口止水圈圈能止水水为止，静静候34h，测出出静止土土压力，结结合理论论数据定定出推进进土压力力控制值值。（6） 继续前前推工具具管，在在安装第第一节管管前，应应将工具具管与导导轨之间间进行限限位焊接接，以免免在管顶顶缩回后后，由于于正面土土压力的的作用，将将工具管管弹回。3.3 工具管管的进洞洞技术方

10、方案（1）当当工具管管推进至至距接收收井壁33050cm 时，停止推推进。（2）在在确保安安全的前前提下，拔拔除洞口口H 型型钢，用用空压机机凿开壁壁洞口，速速将工具具管推进进接收井井。（3） 继续推推进，直直至推进进至设计计要求位位置为止止，将工工具管与与最后一一节顶管管脱离。（4） 将工具具管吊起起，将井井内杂物物清理完完毕，然然后将顶顶管外壁壁与预留留孔间间间隙堵住住，并安安插好内内径为22cm 引引水管。（5） 洞口止水圈圈装置。3.4 顶力的的理论计计算1#顶管管工作井井2#顶管接收收井段的的顶力。F=F11+ FF2=29800 + 11880=441600kN式中：FF1正面阻阻

11、力F2顶顶管周边边摩擦力力顶管实际际最大顶顶力为337500kN，理理论值偏偏大111%。工作井内内布置44 只顶顶力千斤斤顶，每每只千斤斤顶顶力力2O00kN。3.5 中继间间设置根据设计计院提供供的资料料，工作作井所能能承受的的最大顶顶力为4480t（小小于管材材纵轴最最大允许许轴力），由由于泥浆浆剪力取取小值，为为安全起起见当总总推力达达到中继继间总推推力的770%时，开开始安置置中继间间，在长长距离大大口径的的顶管中中、，中中继间的的安放相相当关键键，在该该工程中中，顶管管的长度度为1334m ，由于于泥浆套套性能良良好，在在顶进了了6Omm 之后后，顶力力增加很很小，虽虽然在中中间设

12、置置了中继继间，但但一直没没有启用用，直至至顶进22#工作井井。3.6 顶管穿穿越马家家浜顶管穿越越马家洪洪河道时时，考虑虑到最大大覆土为为3m，属属于浅覆覆土。在在穿越河河道时，采采取以下下二种措措施：（11）当顶顶近至河河道边时时，放慢慢顶进速速度，一一般顶进进速度为为每分钟钟333.5ccm，由由于在穿穿越河道道时考虑虑到覆土土层较浅浅，顶进进过快会会使河道道底土体体开裂，故故采取放放慢顶进进速度，控控制在每每分钟112ccm；（22）减小小同步注注浆压力力，一般般注浆压压力为00.1 MPaa ，过过河道时时注浆压压力控制制在0.050.007 MMPa，并并随时观观测顶管管工具管管内

13、压力力表的变变化及工工具管和和管节接接口是否否渗水。一一旦发现现有渗水水现象，立立即停止止顶进。4 DNN18000 钢筋筋混凝土土曲线顶顶管施工工技术4.1 工程概概况该曲线顶顶管工程程位于张张江路22#工作井井至高斯斯路1#接收井井，全长长2155.5m，其中进进出洞口口为两段段直线段段，长度度分别为为21mm、13mm；曲线线段长1181.5m，曲线线半径为为4500m，顶管覆覆土层平平均厚为为H =6.8m，管径DNN18000mm，管材选选用“F”型钢筋筋混凝土土承插管管。顶管两侧侧为一排排居民楼楼，相距距10mm左右，由由于相距距较远，在在顶管施施工时对对居民楼楼影响较较小，并并且

14、在顶顶管施工工前，做做了详细细的勘察察工作，对对年代久久远的地地下管线线进行保保护，工工具管选选型同DDN30000顶顶管。4.2 曲线顶顶进推力力的理论论计算全程顶进进阻力F总=FF0+ FF1+ FF23122+4663+227088 =34883 kkN 式中: F0工具具管顶面面阻力F1直线段段管壁综综合摩阻阻力F2曲线段段管壁综综合摩擦擦力4.3 中继间间设置根据总推推力及工工作井后后靠背所所能承受受的最大大顶力以以及管轴轴向允许许推力，取取工作井井所能承承受的最最大顶力力为37700kNN （管管材大于于此值），而而顶进总总顶力为为34883 kkN,基基本相近近。故在在曲线中中间

15、设置置一个中中继间，完完成了该该段曲线线顶进。4.4 管接口口接缝张张开计算算管外接缝缝最大（S1)S1=(LD)/(Rr。）=(2.02.166)/(45001.088)=9.662mmm管内接缝缝最大张张开计算算（S2)S1=LL(Dt) /(RRr。）=2.OO(2.160.188)/(45001.088)=8.882mmm管内接缝缝最小张张开计算算（S33)S3=LLt/(Rrr。）=2.OO0.118/(45001.08) =0.8mmm4.5 曲线顶顶管管缝缝控制曲线顶管管的管缝缝控制非非常重要要，如果果管缝张张不开就就形不成成曲线，张张开过大大，将造造成顶管管纵向失失稳，特特别在

16、粉粉质粘土土中顶管管，在管管缝形成成后，如如果纠偏偏控制得得不好，其其偏离趋趋势会越越来越大大，虽然然可以通通过纠偏偏千斤顶顶纠偏，但但这种偏偏差不是是一下子子能纠回回来的，这这样顶管管的线形形往往形形成蛇行行，而且且最大偏偏差值往往往超过过规范允允许范围围，如果果管缝张张开过大大，会给给工程带带来危险险，故在在该工程程中管外外最大开开口间隙隙控制在在20mmm值，以避免免顶管接接口张缝缝过大造造成渗漏漏。该DDN18800顶顶管最小小曲率半半径：RRminn=（LDD+ SS1r0)/ S1=2177m4.6 曲线顶顶管的测测量曲线顶管管工程的的测量是是整个顶顶管工程程质量的的关键，它它的实

17、施施好坏影影响到管管线线形形的圆顺顺，甚至至影响到到顶管的的顺利贯贯通。因因此要精精心实施施确保无无误。该工程曲曲线测量量包括高高程测量量和左右右偏差测测量两部部分：（1） 高程测测量较简简单，在在地面上上把永久久性水准准点引测测至井边边，通过过垂直吊吊钢尺引引测至井井下，设设临时水水准点。再再在管道道内架设设水准仪仪测至机机关内标标靶，即即可知道道工具管管高程偏偏差。此此水准还还可从工工具管测测出来，闭闭合差按按二级水水准控制制。（2） 左右偏偏差测量量较复杂杂，在直直线顶管管中，我我们可以以在后座座设一激激光经纬纬仪，在在满足通通视的条条件下，直直接看工工具管内内标靶就就可知道道左右偏偏差

18、，而而曲线顶顶管却做做不到，因因为管线线线形是是圆弧形形的，后后座内激激光经纬纬仪不能能一镜子子看到底底。因此此需在管管道内布布置移动动测站。（3） 我们在在井内后后座处设设置一个个固定仪仪器墩，上上架测距距仪（测测角精度度2 ，测距精精度3+5ppp)：在管道道内布设设移动测测站，采采用弧形形钢板固固定在管管壁上；在井边边设置固固定脚架架，上架架棱镜，这这样管道道内就布布设成了了延伸导导线，按按导线法法进行测测量。方方法是从从井内测测井边固固定棱镜镜，作为为起始导导线边，然然后从井井内测管管道内第第一台全全站仪，通通过导线线法传递递，一直直测到工工具管内内棱镜，通通过测量量专用程程序算出出管

19、中心心坐标，与与设计坐坐标比较较，得出出工具管管的实际际偏差。（4） 井边棱棱镜的坐坐标和井井内对中中仪器墩墩中心坐坐标通过过地面上上已知的的控制点点放设，方方法是三三角测量量，其误差差控制在在允许范范围内。此此两个坐坐标是工工程曲线线管测量量的关键键，需定定期复核核，一般般每500m复核一一次，进进洞前加加密测量量。根据据复核的的结果修修正起始始点坐标标。（5） 接收井井预留洞洞间隙：考虑到到施工存存在误差差，机头头操作也也存在误误差，我我们把管管内导线线测量误误差控制制在1=25mmm，顶顶进误差差2=50mmm ，=1十2=75mmm ，因因此预留留贯通洞洞，每边边富裕量量定为77511

20、00mmm 是是合适的的。4.7 减阻泥泥浆的运运用顶进施工工中，减减阻泥浆浆的运用用是减少少顶进阻阻力的主主要措施施，顶进进时通过过管节上上压浆孔孔，向管管道外壁壁注入一一定量的的减阻泥泥浆，在在管道外外围形成成一个泥泥浆套，顶顶管顶进进时在泥泥浆中形形成一组组剪切面面，从而而减少顶顶进时的的顶力，泥泥浆套性性能的好好坏，直直接关系系到减阻阻的效果果，在工工具管尾尾部环向向均匀地地布置了了四个压压浆孔，用用于顶进进时同步步跟踪注注浆。减减阻浆液液的性能能要稳定定，施工工期间要要求泥浆浆不失水水、不沉沉淀、不不固结，既既要有安安全良好好的流动动性，又又要有一一定的稠稠度。在压浆支支管处的的浆液压压力一般般应控制制在略高高于静止止土压力力，在顶顶进施工工中，减减阻泥浆浆的用量量，主要要取决于于管道周周围空隙隙的大小小及周围围土层的的特征，一一般按管管壁外填填充空隙隙5cmm 计算算理论压压浆量，由由于泥浆浆的流失失、渗透透、地下下水的作作用，泥泥浆的实实际用量量要比理理论体积积大得多多，可达达理论体体积的445倍倍，但在在环境复复杂的地地段，还还要通过过地面的的变形测测试，适适当的调调整压浆浆量。