頂管施工應(yīng)用方法技巧

　　頂管施工是非開(kāi)挖施工中的一種重要工法。各種頂管施工方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際施工中，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際，選取合適的頂管施工方法。在同一工程中，也可以根據(jù)施工地層的變化特點(diǎn)選取不同的頂管施工方法。下面小編為大家分享頂管施工應(yīng)用方法技巧，歡迎大家閱讀瀏覽。

　　1、頂管法

　　1、1頂管法簡(jiǎn)介

　　頂管施工主要應(yīng)用于Ⅲ級(jí)以下土層。在頂管施工中，通常采用大噸位的頂管機(jī)直接頂入管道或邊排土邊頂入，為了減小阻力，第一節(jié)管的前端一般制成楔形，對(duì)于大直徑的管道施工時(shí)，人可直接進(jìn)入前部進(jìn)行排土作業(yè)，楔形面處于上部，有利于防止地層坍塌，保護(hù)作業(yè)人員安全。如圖1所示。排土作業(yè)時(shí)，根據(jù)土層的穩(wěn)定程度，可以進(jìn)行一定程度的超挖，以減小頂入阻力和加快頂管速度。對(duì)于小直徑頂管，可以采用螺旋鉆、水力等方法輔助排土。該方法鋪管精度較難控制，特別是管道較重時(shí)問(wèn)題尤為突出。

　　1、2頂管法分類(lèi)及比較

　　根據(jù)頂進(jìn)時(shí)的工藝方法，傳統(tǒng)的頂管法可以分為以下幾種：

　　(1)靜壓式頂管，即單純利用給進(jìn)油缸頂推及后拉套管;

　　(2)水力沖刺靜壓式頂管，即采用高壓水力沖刺破土，油缸頂推套管，管外少量排渣;

　　(3)回轉(zhuǎn)式頂管，即鉆頭切削土層，套管同步跟進(jìn)，管內(nèi)排渣，它可分給水鉆進(jìn)和無(wú)水鉆進(jìn)兩種，又可分套管回轉(zhuǎn)和不回轉(zhuǎn)兩種。

　　靜壓式頂管工法最為簡(jiǎn)單，設(shè)備要求具有一定的頂推力和拔力即可。靜壓式頂管一般頂進(jìn)深度為50m～70m，還可以進(jìn)行多級(jí)頂管。其頂管力計(jì)算公式為：

　　式中：F——頂管阻力(kN);T0——頂管端部起始阻力(kN);D——頂管外徑(m);q——管周邊均布荷載(KPa);μ——管與土層之間摩擦系數(shù);c——管與土層之間的粘著力(kPa);L——頂管長(zhǎng)度(m);從上式可以看出：頂管直徑和頂管長(zhǎng)度越大，頂管阻力越大;水平管埋設(shè)越深，頂管阻力越大。此外，在工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)頂管速度與頂管阻力之間也存在有正比關(guān)系。若取靜壓式頂管管徑127mm，深20m，頂管長(zhǎng)度20m，頂管阻力達(dá)720KN。可見(jiàn)由于靜壓式頂管不排渣，對(duì)土層產(chǎn)生擠密壓實(shí)作用，頂管的阻力較大。

　　水力沖刺靜壓式頂管施工，即鉆頭部位給高壓水沖削土層，油缸給進(jìn)推力頂進(jìn)套管，水力沖削的土屑一部份從管外流入井內(nèi)，套管內(nèi)保持干凈。水力沖刺靜壓式頂管施工設(shè)備相對(duì)靜壓式頂管較為復(fù)雜。關(guān)鍵是鉆頭的加工及水力給與問(wèn)題。鉆頭應(yīng)大于套管，起擴(kuò)孔和封堵沖削下來(lái)的土層進(jìn)入套管。鉆頭的前端裝有給水噴頭,噴頭四周均布有3mm～ 4mm、8～10個(gè)向心角為30°～45°的噴嘴，高壓水泵將水通過(guò)鉆桿，由噴嘴射入土中，高壓水壓力一般為0.5Mpa～3.0Mpa。高壓水具有兩個(gè)作用：(1)沖削土層，對(duì)土層起著暫時(shí)的擾動(dòng)和液化，以減少阻力;(2)高壓水能帶動(dòng)管周的尾砂流動(dòng)，起排渣降阻作用。水量、水壓應(yīng)根據(jù)頂進(jìn)的深度而進(jìn)行調(diào)節(jié)。一般0m～5m以內(nèi)水壓為0.5Mpa;5m～15m以內(nèi)水壓為1.0Mpa～2.0Mpa;15m以上水壓為2.0Mpa～3.0Mpa。水量大約為25l/min～100l/min。

　　回轉(zhuǎn)式頂管工作原理與跟管鉆進(jìn)方法有許多相似之處，設(shè)備一般包括掘進(jìn)機(jī)工作頭、控制系統(tǒng)、泥水輸出系統(tǒng)、后方頂進(jìn)系統(tǒng)等。被頂推的管道接在掘進(jìn)機(jī)工作頭后，頂進(jìn)系統(tǒng)一般為一套4～6只成規(guī)律布置的液壓千斤頂，需設(shè)置反力墻。其適用管徑為 250～ 3000mm。

　　該工法具有以下特點(diǎn)：(1)頂管機(jī)前端部分采用條幅刀盤(pán)進(jìn)行偏心回轉(zhuǎn)，從而能破碎巖石，因而能在粘土、淤泥、礫石等地層施工;(2)頂管機(jī)具有糾偏功能，操作員通過(guò)定位系統(tǒng)來(lái)預(yù)測(cè)頂管機(jī)偏離頂進(jìn)計(jì)劃線的偏差值，從而進(jìn)行方向修正。偏差在30mm以內(nèi);(3)一次頂進(jìn)距離可達(dá)100m以上，頂進(jìn)速度為70～200mm/min。

　　在頂管施工技術(shù)中頂力是選用施工工法，確定后背墻加固方案和確定施工進(jìn)度的重要依據(jù)。根據(jù)施工實(shí)踐，靜壓式頂管阻力最大，需要的頂力最大，水力靜壓式次之，回轉(zhuǎn)式最小。但回轉(zhuǎn)式工法對(duì)機(jī)具要求最高，靜壓式頂管對(duì)機(jī)具的要求最簡(jiǎn)單。因此，在選擇頂管施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)頂進(jìn)需要的頂力和設(shè)備能力來(lái)選擇合適工法。

　　2、工程應(yīng)用

　　為降低某灰壩灰場(chǎng)內(nèi)的地下水對(duì)初期土壩的影響，在距初期壩93米處平行布置四口內(nèi)徑3m、間距60m的輻射井，井間鋪設(shè)Φ127導(dǎo)流鋼管相連，進(jìn)行輻射井對(duì)接。工程采用頂管施工方法。開(kāi)始采取靜壓式頂管，但導(dǎo)流鋼管大量擠土，排渣困難，管徑摩阻力大，施工困難。因此改用水力沖刺靜壓式頂管施工，但水力沖蝕導(dǎo)致施工地層“涌灰”嚴(yán)重。最后采取鉆機(jī)和頂管機(jī)結(jié)合作業(yè)的施工方法，完成對(duì)接井施工。

　　2、1頂管工藝方法及工序

　　(1)進(jìn)行初次頂管，按照設(shè)計(jì)圖紙及現(xiàn)場(chǎng)平面布置圖，在一號(hào)井內(nèi)測(cè)定開(kāi)孔位置后用空壓機(jī)開(kāi)孔;測(cè)定頂管機(jī)的安裝位置和走向，安裝、固定頂管機(jī);將頂管就位。尤其要注意第一節(jié)管作為工具管，其頂進(jìn)方向與高程準(zhǔn)確與否是保證整段頂管質(zhì)量的關(guān)鍵;頂進(jìn)時(shí)控制壓力在8-12MPa。頂進(jìn)困難時(shí)，回抽一段頂管后再頂進(jìn)，施工時(shí)需反復(fù)多次頂進(jìn)25～35m。

　　(2)換用鉆機(jī)以低于40r/min的轉(zhuǎn)速均勻鉆進(jìn)，鉆進(jìn)25～35m。壓力控制在7～8 MPa 。鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)保證均勻給進(jìn)。一旦進(jìn)尺緩慢，可能導(dǎo)致鉆孔偏斜。

　　(3)吊起鉆機(jī)，將頂管機(jī)下到工作井定位后，順著鉆桿進(jìn)行頂進(jìn)，以到達(dá)二號(hào)井。在二號(hào)井內(nèi)通過(guò)變徑接頭將需鋪設(shè)的Φ127導(dǎo)流管連接在頂管后，緩慢回拖完成導(dǎo)流管鋪設(shè)。

　　2、2注意事項(xiàng)

　　在實(shí)際施工中應(yīng)注意，頂進(jìn)時(shí)，為防止“涌灰”，采用一塊鋼板固定在井壁上。鋼板中央開(kāi)孔保證頂管穿過(guò);遇到地下水時(shí)，可以選擇適當(dāng)提高開(kāi)孔位置，以避開(kāi)地下水位。由于輻射井水平孔施工阻力大，套管頂進(jìn)后需反拔出來(lái)，套管系采用絲扣方式連接,而絲扣部位的抗扭、抗壓、抗拉強(qiáng)度相對(duì)要小得多。因此，頂管施工的管材需根據(jù)施工的最大頂推力和反拔力來(lái)選擇，管材選擇包括:材質(zhì)、管徑、壁厚、絲扣類(lèi)型、規(guī)格和尺寸。實(shí)際施工中選擇了厚壁的優(yōu)質(zhì)地質(zhì)鋼管。

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