顶管电缆隧道工程施工监理(初稿)(5)

2019-03-09 15:19

5、角a2为全站仪从P2点向P1对准后再转到Q点测得的P1P2延长线与P2Q之间的夹角:

6、被测点Q的x坐标为:x=L0cosa0-Ld1+L1cos(a0+a1)+L2cos(a0+a1+a2): 7、被测点Q的y坐标为:y=L0sina0+L1sin(a0+a1)+L2sin(a0+a1+a2): 8、被测点Q与设计中心线的误差d为:d=R1-√x2-(R1-y)2: 9、d为正值偏右、d为负值偏左。 测量相关规定:

1、施工过程中应对管道水平轴线和高程、顶管机姿态等进行测量,并及时对测量控制基准点进行复核;发生偏差时应及时纠正:

2、顶进施工测量前应对井内的测量控制基准点进行复核;发生工作井位移、沉降、变形时应及时对基准点进行复核:

3、管道水平轴线和高程测量应符合下列规定:

1)出顶进工作井进入土层,每顶进300mm测量不应少于一次,正常顶进时,每顶进1000mm,测量不应少于一次:

2)进入接收工作井前30m应增加测量,每顶进300mm,测量不应少于一次: 3)全段顶完后,应在每个管节接口处测量其水平轴线和高程,有错口时,应测出相对高差:?

4)纠偏量较大、或频繁纠偏时应增加测量次数: 5)测量记录应完整、清晰:

4、距离较长的顶管,宜采用计算机辅助的导线法(自动测量导向系统)进行测量:在管道内增设中间测站进行常规人工测量时,宜采用少设测站的长导线法,每次测量均应对中间测站进行复核:

5、曲线顶进时?顶管机位置及姿态测量海米不应少于1次: 6、曲线顶管每顶入一节管,其水平轴线及高程测量不应少于3次: 5.12中继间设置的相关控制

中继间是长距离顶管中必不可少的设备,通过增加中继间的方法,就可以把原来需要一次连续顶进几百米或几千米的长距离顶管,分成如干个短距离的小段来分别加以顶进。

常用的中继间为钢管中继间,常用的中继间油缸为活塞式双作用油缸。中继

间油缸行程基本上为300~500mm之间。

当主顶的实际推力达到最大设计值得50%时,须安放第一个中继间。当主顶的实际推力达到最大设计值得60%时,必须启用第一个中继间。

第二台以后的中继间安放的时间:每当主顶实际推力达到最大设计值得70%时,须安放一个中继间。当主顶实际推力达到最大设计值的80%时,须启动该中继间。

中继间的间距为:L=P-PF/fsπ D1 P-计算的总顶力(kN) D1-管道外径(m) fs-管道外壁与土的平均摩阻力

PF-顶管机的迎面阻力 5.13减阻的控制

(1)长距离顶管施工中,降低顶进阻力最有效的方法是进行注浆。使管周外壁形成泥浆润滑套,从而降低了顶进时的摩阻力。

(2)顶管触变泥浆一般以膨润土为主要材料,CMC(粉末化学浆糊)或其他高分子材料等为辅助材料的一种混合溶液。 触变泥浆的性能要求

性能 胶体性能 触变性能 PH值 分散性能 要 求 泥浆胶体率≥98%,成胶后不析水 高剪切低黏度,低剪切高黏度,剪切稀释指数达6.0 PH值6~10范围内均可发挥增稠作用 在2800r/min转速下,搅拌10min,即成均匀的泥浆胶体,陈放过夜后,泥浆胶体充分膨胀,呈现较高的胶体黏度,具备良好的生物化学稳定性和热稳定性 触变泥浆的使用方法

项目 选材 配合比 施工时 施工后 方法 选用品质好、蒙脱土含量较高的膨润土,使用前应测定胶质价 按管道周围土层的类别、膨润土的性质以及触变泥浆的技术指标 顶管采用触变泥浆套法,一般在下管前,应预先在管壁上留出注浆孔、储备足够的泥浆。管前可加一超前环,以形成10~20mm的超挖量为触变泥浆层 根据需要将水泥砂浆或粉煤灰水泥砂浆压入管外壁与土层之间,将触变泥浆置换出来,以起到减少地面沉降的作用 (3)顶管施工中浆液的作用:①减阻作用,将顶进管道与土体之间的干摩擦转换为液体摩擦、减少顶进的摩阻力②填补作用,浆液填补施工时管道与土体之间产生的空隙③支撑作用,在注浆压力下,减少土体变形,使管洞

3.1、浆液套的形成及减阻机理

注浆时,从注浆孔注入的泥浆首先填补管节与周围土体之间的空隙,抑制地层损失的发展。泥浆与土体接触后,在注浆压力的作用下,注入的浆液向地层中渗透和扩散,先是水分向土体颗粒之间的孔隙渗透,然后是泥浆向土体颗粒之间的孔隙渗透:当泥浆达到可能的渗入深度之后静止下来,短时间内泥浆会变成凝胶体,充满土体的孔隙,形成泥浆与土壤的混合体:随着浆液渗透越来越多,会在泥浆与混合体之间形成致密的渗透块,随着渗透块的增多,在注浆压力的挤压作用下,许多的渗透块相互粘结,形成一个相对密实、不透水的套状物,即泥浆套。泥浆套能够阻止泥浆继续渗入土层,留在管道与泥浆套的空隙之间,在自重作用下,泥浆先流到管道底部,随后向上涨起。当管洞充满泥浆时,顶管周围被膨润土悬浮液包围,受到浮力作用,至少部分漂浮,有效重量减少,摩阻力减少。

3.2、浆液渗流距离

膨润土泥浆渗入土层的孔隙内,充满孔隙并继续流动,其流速取决于孔隙的横断面与泥浆的流变特性。土体孔隙将对泥浆的流动产生阻力,在克服流动阻力的过程中,泥浆压力与地下水压力之差即压浆压力将随着渗入的增加而成比例地衰减。每一种压浆压力都有一个完全确定的渗入深度,即渗流距离。浆液渗流距离相当于泥浆套厚度。

泥浆在土体中渗流距离计算公式

公式 特点 S=d10△p/3.5τs 考虑粒径及压力 S=d10△p/τs×n/1-n×f 考虑孔隙率n S=d10△p/2τs 引用德国标准DLN-4126(1986年)

S-渗流距离 d10-有效粒径,即小于该粒径的土颗粒质量占总质量的10% f-考虑土体中渗流路径的尺寸和弯曲程度的因素,一般为0.3 Τs—泥浆的流动阻力 3.3、填补及支撑机理

由于管径差以及纠偏操作会使管道与土体之间产生空隙,周围土体要填补这些空隙,进而产生地面沉降。当后续管节随顶管机一起向前顶进时,会对周围土体产生剪切摩擦力,产生拖带效应,使得土体产生沿管道顶进方向的移动:当更

换管节停止顶进时,土体会产生部分弹性回缩,向顶进的反方向移动。合理的注浆可以减小这些土层运动。

从注浆孔注入的泥浆会填补管节与周围土体之间的空隙,进而形成泥浆套。由于顶管机的开挖会对管道周围土体产生扰动,使部分土体结构遭到破坏而变成松散土体。在注浆压力作用下,泥浆套能够把超过地下水位、压力的液体压力传递到土体颗粒之间,成为有效应力压实土体。同时,泥浆的液压能够起到支撑管洞的作用,使其稳定,不让土体坍塌到管道上,从而减少地面沉降。

(4)注浆工艺及管理

注浆应该分为三条线,主要目的是在管外壁形成完整的触变泥浆套。 4.1、机尾同步压浆

同步压浆的目的是为了及时填充机头与管节之间的空隙及纠偏产生的空隙,在泥土接触管节前先一步填满空隙,建立泥浆套,软性土或纠偏动作小时少些:砂性土或纠偏动作大时就多些。同步注浆,首先要装压力表,控制好注浆压力。在每节管子开顶时打开机尾球阀之前先确定机尾的泥浆压力表是否已建立起压力,以确保将夜通达。只有当沿线所有管节上的补浆球阀全部关闭,而机尾的同步压出球阀开启时,才能保证机尾处定点定量地同步压浆。

4.2、沿线补浆

沿线补浆的目的是对管外壁渗透到土层中造成的泥浆套缺损进行修补。需逐一开启、逐一关闭,切忌浆液单侧、大量分布。沿线补浆一般2~3节管节设置一个断面,与同步注浆应分开。

4.3、洞口注浆

管节进入洞口时应立即注浆,否则土体会坍塌而裹住管节。 4.4、注浆质量的控制

为使注浆产生良好效果,保证注浆质量,对注浆每一个环节都需严格控制。 注浆质量控制

项目 控制要点 1、膨润土应取样测试。主要指标为造浆率、失水量和动塑比: 2、对膨润土进行过筛处理,清除其中的砂子、水泥、石块等杂物,保证注浆顺利,减少注浆泵堵塞磨损: 浆液质量控制 3、一般情况下,现场按重量进行泥浆配制,所有的主要材料包括:膨润土、水、Na2CO3和CMC,有时也可以加入其它掺合剂,如废机油、粉煤灰和其它高分子化合物等。材料的配比通常为: 水:土=(4~5):1土:掺合剂=(20~30):1

4、泥浆6个指标性能: a.比重:用于顶管施工的泥浆比重通常为1.1-1.16g/cm3。 b.静切力:测定静切力一般用1min和10min两个标准的终切力,一般很小,约100Pa左右,在实际顶管施工中可以不予考虑。 c.粘度:现场施工一般采用漏斗粘度,用漏斗粘度计进行测量,单位是秒(s)。顶管施工采用的触变泥浆粘度较大,一般大于30s。 d.失水量:顶管泥浆失水量要求较小,大于25cm3/30min,不宜用于顶管施工。 e.稳定性:指泥浆性能保持不变的持久性,以24小时后从泥浆中离析出来的水分与原体积的比作为稳定指标。用于顶管的泥浆要求无离析水。 h.PH值:在钢管顶进中,PH值<10,以防对钢管腐蚀: 5、浆液要充分搅拌,让其充分进行水化反应: 6、贮浆池上设置防雨装置,防止雨水对浆液黏度的影响: 7、在注浆过程中,应尽可能使浆液均匀地分布于管道的外表面,对于注浆压力、浆液的粘度和用量要经常进行检查: 8、对于浆液难以到达区域,可在切削刀盘位置或顶管机的尾部进行注浆;对于浆液容易到达区域,通过管道上注浆孔进行注浆: 9、注浆量按管道与其周围土层之间环状间隙体积3~6倍估算: 10、注浆材料在任何施工阶段都要保持其流动性,不能通过孔壁漏失到地层中(对于损失的注浆材料应及时在量上给以补充): 11、在注浆时必须密切进行沉降量的观测: 1、注浆时压力不宜太高,否则易冒降且不易形成泥浆套: 注浆压力的 2、注浆压力较大时,应调整浆液黏度、速度、配合比及外加剂,以保证压力调整与控制 持续和平稳: 1、注浆设备和管路要可靠,具有足够的耐压和良好的密封性能: 2、注浆泵选择脉动小的螺杆泵,流量与顶进速度相应配: 3、顶管线路长,为使全程注浆压力不致相差过大,可每隔400m增设压浆泵以增大压力,其中第一个压浆泵要尽可能地靠近顶管机布置: 注浆设备 4、注浆孔的位置应尽可能均匀地分布于管道周围,其数量和间距依据管道直的控制 径和浆液在地层中的扩散性能而定。每个断面可设置3~6个注浆孔,均匀地分布于管道周围注浆孔具有排气功能: 5、在注浆孔中设置一个单向阀,使浆液管外的土不能倒灌而堵塞注浆孔,从而影响注浆效果。 1、每次注浆后应压一定清水,防止浆液在管路与注浆泵中凝固: 控制压水量 2、压水量应严格控制,避免出现靠近浆管附近的浆液被稀释或浆液在管路中凝固 1、顶管管节采用钢筋混凝土F型管,其承口端与插口端之间有环形间隙: 02、在钢筋混凝土F型管橡胶密封圈外侧环缝交叉呈90环向布置4只压浆孔: 形成环状浆液 3、泥浆通过压浆孔充满环形间隙后向土体中扩散,形成有效的环状泥浆套,提高了压浆质量并能取得良好减阻效果

5.14地面沉降控制

1、开挖面的土压力与出土量控制

开挖面的土压力控制:以地面隆起3mm时的压力为宜: 出土排出量为理论值的98%:


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