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襄樊污水治理过江顶管施工方案

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※※污水治理项目过江顶管施工方案
1、 顶管工艺选择:
顶管有土压平衡法、 泥水平衡法、 气压平衡法等多种施工工艺, 应根据不同地质情况和工程情况选择最佳工艺。
根据地质资料显示, 顶管所穿土层为中砂夹少量砾石, 地下水由汉江补给, 十分丰富, 且是在汉江河床下穿越, 故应选用排水性能与排障碍( 砾石等) 能力较强的气压平衡顶管工艺。
气压平衡顶管工艺原理是向顶管机头的密封墙外侧按需要压入压缩空气, 以疏干地下水并支撑开挖面, 操作人员在气压密封墙内侧常压下操作顶头内的液压挖掘机在顶头内挖土, 同时将管道向前顶进, 挖下的土经不漏气的特殊螺旋输送机输至密封墙内侧, 再由运土车运至工作井吊至地面。在顶头后面几节管道处还装有一道带密封门的气压密封墙, 密封门平常开启, 供人员通行。当顶头内挖掘机等设备维修保养或排除顶头内的障碍时, 人员人进到密封墙前面并关闭墙上的密封门, 在顶头与密封墙间充入压缩空气, 当其压力与顶头内气压相等后, 即可打开顶头上的密封门, 人员即可进入顶头工作。工作结束后, 关闭顶头上的密封门, 放掉顶头和密封墙间的压缩空气, 顶管又进入正常工作状态。
2、 顶管设备选型
选配设备要求质量优良可靠, 操作方便快捷, 功率充分富余。
2.1顶管机头
选用气压平衡顶管机头, 包括:
液压挖掘机: 油泵电机功率30KW, 可挖到开挖面上任何一处;
螺旋输送机: 油泵电机功率 45KW
额定油压 29Mpa
螺杆转速 30转/min( 可正反转)
取土量 30m3/h
纠偏油缸四组八个, 额定油压25Mpa
油缸行程 100mm
顶力 60t/个
2.2主顶站千斤顶:
额定顶力 300t/个
行程 3000mm
额定油压 40Mpa
主顶站由四个千斤顶组成。
2.3主顶站液压油泵:
额定功率 3×15KW
最高压力 45Mpa
最大泵油量42L/min
2.4中继站千斤顶
额定顶力 75t/个
额定油压 35Mpa
行程 500mm
2.5中继站油泵
电机功率 15KW
最高压力45Mpa
泵油量 23L/min
2.6空压机DVY-12-7型
电机功率 110KW
排气压力 0.7Mpa
排气量 12m3/min
2.7膨润土注浆泵
电机功率 5KW
最大压力 1.2Mpa
流量 3m3/h
3、 顶管关键技术的施工方法。
顶管工程中关键技术包括顶管测量控制、 顶管进出洞技术及长距离顶管技术等。
3.1顶管测量控制
1) 根据业主提供的测量控制点, 在井周围布设一个高精度的控制网, 用以测放、 检查和修正工作井井区和井下的测量点, 如轴线点、 井下的测量起始点和后视点等。
2) 顶管方向与高程控制可直接用置于井下测量平台起始点上的激光经纬仪对顶管机头上的光靶即可。激光经纬仪发射的激光束偏离光靶中心的距离, 即顶管的偏差值, 但方向相反。
随着顶管进尺的增加, 激光发射距离的增长, 激光会发生散射, 即打在光靶上的激光点会扩大, 影响目视精度。此时顶管轴线采用支导线法控制, 标高采用支水准线路控制。
3) 顶管测量注意事项: 由于顶管的部分操作在工作井内进行, 顶管过程中起始点和后视点发生位移是完全可能的, 故每周均需对其进行检查校核, 发现偏移过大需查明原因并及时修正。
地面测量控制网上的部分点在顶管轴线上或工作井附近, 可能因地面沉降等原因而移动, 故也需不定期进行校核检查。
顶管测量计算全部用自编程序在计算机上计算, 分析, 速度大, 精度高。从未出现过差借。
3.2顶管出洞, 进洞技术
顶管出洞是指顶管机和第一节管子从工作井中破出洞口封门进入土中, 开始正常顶管前的过程, 是顶管中的关键工序, 也是容易发生事故的工序。
本工程地下水位丰富, 又是在透水性良好的砂土中顶进, 故采取井点降水疏干地下水出洞。
顶管机头在井内座床就位, 调试完毕, 地下水位已降到管口以下, 作好出洞的一切准备后, 便可迅速割开出洞口, 将机头穿进橡胶密封圈顶入土中, 同时在机头与井壁出洞口间的缝隙中注满膨润土泥浆, 以润滑管道, 支护土体。出洞操作速度要快, 以防出洞口外土体坍塌。
顶管出洞对操作者要求也很高, 这是因为出洞时顶管机未被土体包裹, 处自由状态, 另外, 沉井施工与封门拆除也会使洞外土体受到挠动, 使顶头出洞时正面阻力与周边摩阻力都很小。而使顶头出洞的主千斤顶顶力是巨大的, 因此, 控制操作哪怕是出现少量不均匀或土质不均匀, 使各千斤顶的行程不等, 也足以使顶头和第一节管子偏离设计轴线。此时的土体难以对机头产生较大反力, 难以对机头起到导向约束作用, 故此时产生的偏差很难纠正, 甚至是纠不过来的。因此, 出洞顶进时一定要十分小心, 不断测量, 保证顶头和第一节管子位置正确。
除上述严格操作外, 我单位还将采用国外出洞与初顶时管道正位的技术保障措施, 即前几节管子上增加一些特殊结构, 使前几节管临时成为整体, 提高其抗偏位能力, 确保顶管出洞万无一失。
顶管进洞, 是指一段管道顶完, 顶头机破进洞口封门进入工作井, 并作好顶头后1号管与进洞口的密封联接的过程。同样采取井点降水措施进洞。
当顶管机头顶至接收井进洞口外, 地下水位已降到管口以下, 接收井内机头支座等一切进洞准备工作就绪后, 迅速割开进洞口封门, 将顶管机顶入接收井, 使1号管就位, 并迅速处理好1号管与进洞口间的连接, 形成能止水、 挡泥的接口。
3.3实现长距离顶管的技术措施
1) 膨润土泥浆减阻
优质膨润土泥浆具有良好的触变性与润滑性, 将其压到管外壁, 包裹住管子, 可大大减小管外壁与土壤间的摩阻力。若压浆技术得当, 压浆管分布合理, 膨润土质量好, 单位摩阻力都可降至5KN/m2左右。
管节上的注浆孔应合理分布, 机头及其后面10～20节管每节都设一圈注浆孔, 使泥浆及时全部填充管壁与土间的空隙, 其后逐步过渡到每4节管设一圈注浆孔, 及时补浆, 使全线管壁都包裹在泥浆套中。
顶力在控制值之内十分重要。若顶力过大, 会带来一系列问题, 各方面的控制都会困难, 故膨润土泥浆压浆绝不可轻视。
2) 中继站的应用
本工程每个中继站拟由14个行程为50cm, 顶力为75t的千斤顶阻成。中继站间距应根据顶力、 膨润土润滑效果、 顶头正面阻力及充分的安全系数计算确定, 本工程204m顶管需设两个中继站, 距顶头的距离分别为20m及 100m。
中继站在管道顶进中要重复伸缩, 其结构必须可靠、 橡胶圈必须有抗磨损措施, 因中继站出问题可能会导致顶管全线失败。