杜 紅 燕
(太原市市政公用工程質(zhì)量監(jiān)督站,山西 太原 030012)
本文針對太原市水西關(guān)街(新建路—濱河?xùn)|路)改造道排工程,西起濱河?xùn)|路,向東依次穿越勁松北路、桃園北路、新建北路;管道全長1 113.63 m,水西關(guān)街規(guī)劃紅線寬度為30 m,為城市次干路,新建路—濱河?xùn)|路為2根φ3 500鋼筋混凝土雨水管道,由于φ3 500鋼筋混凝土管道埋深為8.2 m~14.8 m,而且道路兩側(cè)均有建筑物,開挖施工難度太大,故采用頂進(jìn)法施工。本頂管方案以φ3 500泥水平衡頂管施工工藝來進(jìn)行施工,如表1所示。
表1 φ3 500泥水平衡頂管工作量表
大管徑頂管施工工序示意圖如圖1所示。針對本次頂管施工,對頂進(jìn)過程中會產(chǎn)生的不利因素提出以下幾點設(shè)想,并針對性的做出以下四點應(yīng)急措施:
1)設(shè)備下井前的調(diào)試。頂管機頭以及相關(guān)配套設(shè)施由專人制作設(shè)備調(diào)試報表。調(diào)試后確認(rèn)機械無任何潛在故障后,使用專用車輛將其運至施工工地。
2)機頭進(jìn)洞。管道埋深比較深,土壓力會較大。進(jìn)洞時機頭可能會受到土的壓力往后退出。針對這種情況在千斤頂縮回之前,同電焊將機頭與導(dǎo)軌的接觸面焊牢,待過渡環(huán)與機頭連接好再割開機頭與導(dǎo)軌之間的焊縫,繼續(xù)頂進(jìn)。
3)針對進(jìn)洞時機頭發(fā)生下沉,尾部上翹現(xiàn)象的情況,可以在機頭進(jìn)洞時用螺桿將過渡環(huán)和第一節(jié)管節(jié)連接并拴牢。
4)假設(shè)頂進(jìn)時路面的沉降與隆起。頂管施工前在沿線上布置沉降觀測點,測量頻率為3次/d,測量數(shù)據(jù)仔細(xì)分析后并存檔。如有沉降,加快千斤頂?shù)捻斶M(jìn)速度,同時調(diào)節(jié)泥艙的壓力和減少出土量,如果發(fā)生路面隆起,放慢千斤頂?shù)捻斶M(jìn)速度,嚴(yán)格控制泥艙壓力。
采用激光經(jīng)緯儀來控制工作井洞口至接收井洞口之間的頂進(jìn)軸線,頂進(jìn)軸線測量頻率為每頂進(jìn)100 m就采用經(jīng)緯儀對頂進(jìn)軸線進(jìn)行復(fù)測,并且每頂進(jìn)一節(jié)管子測二組數(shù)據(jù)。
安拆頂管設(shè)備主要安拆機頭部分和其他設(shè)備如下。
1)機頭部分。本段頂管工程采用泥水平衡頂進(jìn)設(shè)備為φ3 500,共2套。機頭自重85 t,故頂管機頭吊裝采用260 t汽車吊進(jìn)行。
2)其他設(shè)備。其他設(shè)備自重最大為主頂10 t系統(tǒng),采用25 t行車吊進(jìn)行吊裝。
在工作井預(yù)留孔處安裝橡膠止水圈外,根據(jù)地質(zhì)情況,有必要在洞口外進(jìn)行土體加固,其范圍深度為管底以下3 m,寬度、高度為管外徑外面3 m。當(dāng)工具管推進(jìn)完畢,安放第一節(jié)管時,應(yīng)將工具管與導(dǎo)軌焊接牢固,亦可在洞口內(nèi)壁的C型預(yù)埋件用型鋼拉住工具管,防止主千斤頂縮回以后,由于正面土壓力的影響使工具管退回。
管材進(jìn)場主要包括卸車、驗收和管材堆放安裝三個方面:首先,卸車采用專用卸車工具。其次,由于段頂管均采用混凝土管,管材尺寸精度要求較高,控制好管材的質(zhì)量是本段頂管施工的重要步驟。管材的管口平整度偏差不得大于2 mm,平直度偏差不得大于1 mm/m。最后,為了保護(hù)管材,應(yīng)在木頭墊塊上放置管材并跟地面保持一定的間隙,間隙一般控制在150 mm~200 mm,木頭墊塊應(yīng)放置于管材兩端。
3.4.1注漿工藝
本工程每個注漿斷面布置6個注漿孔,頂管機頭后三節(jié)管均采用有注漿孔的混凝土管,其余注漿孔縱向間距為5 m,即每2節(jié)管布置1組注漿孔,每組6只,呈45°環(huán)向布置。管底不布置注漿孔,注漿孔與混凝土管呈90°夾角,外覆梯形套。在頂進(jìn)過程中,將減摩泥漿通過壓漿管注入管外壁來填充管外壁和圍巖之間的空隙,目的是減少管節(jié)與圍巖間的摩擦力。注漿順序為:地面拌漿→儲漿罐/恒壓罐儲存→啟動壓漿泵→打開送漿閥→送漿(頂進(jìn)開始)→管節(jié)閥門關(guān)閉(頂進(jìn)結(jié)束)→總管閥門關(guān)閉→井內(nèi)快速接頭拆開→接長總管,以上過程重復(fù)進(jìn)行如圖2所示。
3.4.2注漿質(zhì)量的控制措施
注漿質(zhì)量的控制措施需要考慮以下四個方面:
1)一定保證減摩泥漿的物理化學(xué)性能的穩(wěn)定,在注漿過程中保證不能失水以及不能固結(jié)。
2)制定科學(xué)合理的注漿工藝,制定精細(xì)的注漿流程,注漿過程嚴(yán)格按照流程進(jìn)行。
3)如果頂進(jìn)距離過長,超出地面注漿泵的極限動力,則需要在管道內(nèi)設(shè)置中繼注漿站。
4)保持管節(jié)在圍巖中的力學(xué)平衡。在深層圍巖中,靜態(tài)摩擦力和動態(tài)摩擦力的之差很大,如果頂進(jìn)中斷時間較長,管節(jié)和圍巖在注漿后容易固結(jié),在重新頂進(jìn)施工時容易產(chǎn)生很大預(yù)緊力,需要的頂力要比正常情況下的大1.4倍,因此縮短中斷頂進(jìn)時間來保持施工的連續(xù)性是保持管節(jié)在圍巖中的力學(xué)平衡的主要措施。
3.4.3注漿過程的注意事項
注漿過程的注意事項主要考慮以下三點:
1)注漿管與注漿孔的連接處安裝單向注漿閥,防止在注漿停止時管外的泥砂倒流到漿管內(nèi)。
2)特殊區(qū)域的壓漿管布置,在前幾節(jié)注漿管處設(shè)多個注漿孔,注漿開始時漿液滲透大,過量的漿液會逐漸形成漿套,后面的管節(jié)可以通過補注漿得到補足。
3)頂進(jìn)施工中,減阻泥漿的用量主要由頂管與圍巖之間的間隙和圍巖的力學(xué)特性來決定。由于受泥漿流失量及地下水壓力等因素影響,泥漿的實際用量要比理論用量大0.5倍~2倍。
3.5.1糾偏控制措施
頂進(jìn)軸線的偏差與管道頂進(jìn)阻力、地面沉降及機頭正面土壓力等條件相關(guān),根據(jù)測量的機頭位置數(shù)據(jù),結(jié)合機頭的前后殼體間折角、機頭滾動角以及傾斜儀讀數(shù),就可算出機頭的當(dāng)前偏差及變化規(guī)律。特別在前頂進(jìn)15 m~20 m過程中,要嚴(yán)格控制頂進(jìn)軸線的偏差值。
3.5.2管內(nèi)排風(fēng)
本段管道施工中在管內(nèi)空氣流通較差的情況下進(jìn)行管內(nèi)排風(fēng)措施,掘進(jìn)機機頭為密封設(shè)備,內(nèi)部產(chǎn)生的氣體和熱以及外部巖層產(chǎn)生的氣體要通過管道和風(fēng)機排出外部。同時,定期要把地上新鮮空氣引入掘進(jìn)機內(nèi)部。
工程嚴(yán)格工地制定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系和保障體系,認(rèn)真實行施工程序文件,組織不同工作間的協(xié)調(diào),同時進(jìn)行科學(xué)化施工。施工質(zhì)量的檢查主要可以通過自檢、互檢和專檢相結(jié)合的方式實現(xiàn)。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系的保證主要采取三點措施:
1)掘進(jìn)機頂進(jìn)施工過程中,嚴(yán)格監(jiān)測管道軸線;2)掘進(jìn)機頂進(jìn)施工過程中,嚴(yán)格控制地面沉降;3)掘進(jìn)機頂進(jìn)施工過程中,嚴(yán)格保護(hù)各類管線。
頂進(jìn)施工質(zhì)量保證措施主要采取施工技術(shù)參數(shù)的確定和頂進(jìn)軸線的控制兩個主要方面:
1)掘進(jìn)機要匹配頂進(jìn)速度。頂進(jìn)速度是保證圍巖壓力穩(wěn)定、出土量正常的重要措施,因此要不斷調(diào)整頂進(jìn)速度,計算出頂進(jìn)速度、圍巖壓力和出土量之間的相互關(guān)系,以此來保證掘進(jìn)機的施工質(zhì)量。
2)掘進(jìn)機在頂進(jìn)過程中,必須嚴(yán)格控制頂進(jìn)軸線的偏差。每節(jié)管節(jié)頂進(jìn)結(jié)束后隨時測量機頭的姿態(tài),如果出現(xiàn)偏差隨時進(jìn)行糾正。施工過程中頂進(jìn)速度不宜過快,一般控制在0.5 cm/min左右。
各班組機修工必須定期對設(shè)備重點部位進(jìn)行檢查、維修和保養(yǎng),使設(shè)備能始終處于良好的工作狀態(tài)。施工人員在施工過程中,若發(fā)現(xiàn)設(shè)備運轉(zhuǎn)情況異?;蛟O(shè)備故障,應(yīng)及時通知維修人員盡快修理,并填寫設(shè)備故障保修單,不得使設(shè)備帶傷運行。