标段穿新南路处采用SP钢管(壁厚3cm)做单向双排顶管施工,管道工作压力0.4MPa,试验压力0.6MPa。顶管长108m×2,2根管道平行布置,中心间距8m,管底埋深10.7m。地基土从上至下分别为粘性素填土、花斑粘土、粉质粘土、全风化泥质粉砂岩,顶管穿越土层位于花斑粘土层。据地勘资料地下水位较高,水量较少。接收井靠近东引河河堤。
1顶管工作井布置内容
分为地面布置、井内布置和管内布置。
(1)?地面布置:
在工作井范围内实行全封闭隔离施工并布置以下必要的设施,顶进控制室、配电间等。井顶布置一台80t履带吊车负责钢管及顶铁吊运和井内、地面的吊装工作。现场内另设临时堆场,供管节及半成品、周转材料等堆放,顶管现场考虑一定管节的贮存量。
顶管机及基坑内重物吊装位置布置在旋喷桩土体加固区,吊装荷载不大于20KPa;其余基坑边荷载不得大于15KPa。
现场一侧布置泥浆房、进水排泥系统等,在泥水平衡顶管施工中由于用水量大,需在工作井附近设置4至6个容量30m3的沉淀池。对废浆要采取外运外排方法,不能污染路面。
由于顶管为24小时连续作业施工,在现场四个角上各安装錪钨灯一座,供夜间现场照明。
(2)?井内布置:
工作井内沿顶管轴线方向在后座墙上装刚性后座,主顶千斤顶、导轨、刚性顶铁、环形顶铁等顶进设备。工作井中部支撑两侧设置下井钢梯供施工人员上下。
沿工作井井壁依次安装2寸压浆管、4寸供水和出泥管、供电管线。井内二侧工作平台布置配电箱、电焊机、泥水旁通装置、后座主顶油泵车和顶铁堆放。
管内供电及工作井内电力配电箱均位于工作井内。动力电源一般是以三相380V直接接到掘进机的电气操纵台上。
(3)?管内布置:
管内进、排泥管、压浆管、供电、通风管分别安装于钢管左右偏下侧,需设防触电、漏电保护装置,进入管内的电缆须装防水接头,注意不要与油管、注浆及水管挂在同一侧。
管内照明采用36伏低压照明灯,每8m布置1只。
施工期间在工作井内及管道内应配置足量的排水设备。
2工作井内布置要点
(1)安装洞口止水圈时,其中心需与所顶管道中心轴线一致。
(2)在安放基坑导轨时,其前端应尽量靠近洞口。对大管径顶管需在底板上预埋好钢板,将导轨和预埋钢板焊接在一起,防止顶进时移动。导轨的水平状态应与所设计的管道坡度一致,同时还需将导轨比设计高程再提高3cm左右,控制轨距为0.6-0.7倍管径。
(3)安放后靠背,对大管径宜用钢结构制作,厚约300mm,注意后座平面要与顶进轴线垂直。
(4)安装主顶油缸于主顶油缸架上时,对大管径,主顶油缸的合力中心应比管中心低5%管内径左右。油缸架为可升降调节架,一般对称设置,中心距30cm。
(5)管内测量仪器平台,安装在主顶千斤顶之间轴线上,独立与砼底板连接,与千斤顶支架分离,确保顶进时测量平台的稳定。泥水式顶管,应先安装好基坑旁通、排泥泵及其管路后再安装仪器。
(6)工作井底板面加铺槽钢2层,以校正水平面。
3顶管机头选型
本工程一次顶进距离108m,主干道交通流量大,路面不得有大的沉降,需要控制地面隆起和沉陷。
泥水加压平衡顶管施工方法适用于工作面位于地下水位以下、渗透系数大于10-4cm/s的粘性土、砂性土、粉砂质土的作业条件,能控制地面变形小于3cm,因此本段顶管施工选用泥水加压平衡顶管机头。
3.1工艺原理
掘进机本体由壳体、密封舱、承压环、刀盘、刀盘驱动装置、刀盘加压装置以及进排泥阀开闭装置等设备构成,施工时随着工具管的推进,刀盘不停地转动,进泥管不断地进泥水,而排泥泵则不断地将混有弃土的泥水抽出密封舱。
泥水加压平衡顶管机机头设有可调整顶力的浮动大刀盘,在挖掘面上进行切削和支承墙体。顶力设定后,刀盘随顶进土压力大小变化前后浮动,始终保持对土体的稳定支撑力,刀盘的顶推力与正面土压力保持平衡。
机头密封舱中接入具有一定含泥量的泥水,并使泥水亦保持一定压力,一方面对切削面的地下水起平衡作用,另一方面又起运走刀盘切削下来的泥土的作用。进泥泵将泥水通过旁通阀送入密封舱内,排泥泵将密封舱内的泥浆抽排至地面的泥浆池或泥水分离装置内。顶进操控系统通过调整进泥泵和排泥泵的流量来调整密封舱的泥水压力以适应顶进需要。
3.2泥水加压平衡工法的优缺点
(1)泥水加压平衡顶管施工工法有以下优点:
适用于各种不同的土质条件,特别是地下水位很高、地下水压力又有较大变化范围时都能实施有效顶进。
对顶进管道周围地层扰动少,能维持不同土质挖掘面上稳定平衡,地层损失小,产生的地表面变形也小。
顶进施工时的总顶力较小,尤其在粘性土层中长距离顶进,可优于其他类型的顶管工法。
在工作井内的作业环境较好,能较安全地实现顶进作业。
顶进施工时的连续作业性能好,施工进度较快。
(2)泥水加压平衡顶管施工工法的不足之处:
各施工环节相互影响较