用于多管間距斷面的矩形頂管施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種隧道施工方法領(lǐng)域，特別是一種用于多管間距斷面的矩形頂管施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]頂管法是一種類(lèi)似于盾構(gòu)法的地下工程非開(kāi)挖管道鋪設(shè)技術(shù)，采用頂管掘進(jìn)機(jī)成孔，將預(yù)制成形的管道從頂進(jìn)工作井頂入，形成連續(xù)襯砌結(jié)構(gòu)的管道鋪設(shè)技術(shù)。
[0003]早期的頂管施工作業(yè)是在1896?1900年間由美國(guó)北太平洋鐵路公司完成的，隨后該項(xiàng)技術(shù)逐漸被許多鐵路公司確定為在鐵道下頂進(jìn)鑄鐵管道的標(biāo)準(zhǔn)方法。1911和1915年，美國(guó)西部以及南太平洋地區(qū)也出現(xiàn)了關(guān)于鐵道下面進(jìn)行頂管施工作業(yè)的相關(guān)公開(kāi)報(bào)道，但均屬圓形頂管法施工，且管徑較小，最大的斷面直徑為4.Sm。20世紀(jì)30年代，英國(guó)某供水供水公司開(kāi)始頂進(jìn)鑄鐵管道管道，我國(guó)頂管技術(shù)最早施工始于1953年的北京，上海在1956年也開(kāi)始了頂管試驗(yàn)。但最初采用的均是手掘式頂管，設(shè)備比較簡(jiǎn)陋。在1964年前后，上海首次使用了機(jī)械式頂管；1967年前后，上海研制了人不必進(jìn)入管子的小口徑遙控土壓式機(jī)械頂管機(jī)，口徑有700?1050mm多種規(guī)格。20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始研制了土壓平衡式頂管機(jī)。
[0004]矩形頂管運(yùn)用于地下工程的施工是在20世紀(jì)初期的上海、浙江、寧波等地區(qū)，主要用于市政過(guò)街的地下通道，其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)地面現(xiàn)有交通不造成影響，且不進(jìn)行管線迀改，地質(zhì)條件較差，用暗挖法施工無(wú)法保證工程和施工安全的均質(zhì)軟土地層。
[0005]現(xiàn)有矩形頂管施工方法大多數(shù)應(yīng)用于單根管的施工，但是實(shí)際過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到多管間距斷面的施工，通道之間的凈距低于0.6m以下，其頂進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生的側(cè)壓力易對(duì)鄰近已成型通道產(chǎn)生影響，引起相鄰管節(jié)發(fā)生變形、位移、破壞，多條頂管沉降效應(yīng)疊加易造成地面塌陷；同時(shí)，頂進(jìn)中一側(cè)為成型通道，一側(cè)為原生土體易產(chǎn)生“偏壓”現(xiàn)象，造成頂進(jìn)路線偏離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的發(fā)明目的在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在現(xiàn)有矩形頂管方法采用單根管的施工無(wú)法解決多管間距斷面的頂管施工出現(xiàn)的如容易產(chǎn)生鄰近已成型通道變形、位移、偏離的問(wèn)題，提供一種用于多管間距斷面的矩形頂管施工方法。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0008]一種用于多管間距斷面的矩形頂管施工方法，包括以下步驟:
[0009]步驟一、確定頂進(jìn)順序，選用矩形頂管機(jī)，針對(duì)多管通道，采用“跳格”頂進(jìn)施工順序，為盡可能減小偏壓對(duì)后續(xù)相鄰?fù)ǖ理斶M(jìn)施工的影響；
[0010]步驟二、渣土改良，采用調(diào)節(jié)漿液對(duì)所挖渣土進(jìn)行改良，其中調(diào)解漿液包括混合液和水，其質(zhì)量比為1:0.25-0.35，其中混合液質(zhì)量配比為膨潤(rùn)土:水玻璃:鈉基聚丙烯酸酯=20:3:1，這樣可以頂進(jìn)機(jī)使開(kāi)挖下來(lái)的碴土具有一定的流動(dòng)性和止水性，保證頂管機(jī)的正常推進(jìn)；
[0011]步驟三、減摩泥漿選擇，減摩泥漿由膨潤(rùn)土、水、純堿、CMC/CMS、乳化油組成，選用減摩泥漿粘度在30s-38s之間、比重為1.1-1.16g/cm3，漿壓力控制在0.15-0.3MPa ；
[0012]步驟四、管節(jié)縱向拉結(jié)，由于頂管段鄰近地下管線及建(構(gòu))筑物，且每條頂管施工時(shí)會(huì)對(duì)已經(jīng)施工完成的頂管可能產(chǎn)生側(cè)向不平衡推力，采用槽鋼、預(yù)應(yīng)力鋼錨索拉結(jié)，具體是采用后張法預(yù)應(yīng)力鋼絞線將待頂管通道的管節(jié)縱向拉結(jié)為一起，將管節(jié)縱向拉結(jié)在一起增強(qiáng)通道縱向剛度加強(qiáng)，以減小相鄰管節(jié)的影響；預(yù)應(yīng)力張拉完畢后采用真空灌漿工藝，錨索張拉鎖定完成后，切去多余的鋼絞線，澆筑C25細(xì)石混凝土包住錨頭，保證錨頭凈保護(hù)層不小于50mm作為永久防銹；
[0013]步驟五、頂進(jìn)施工，調(diào)整頂進(jìn)施工參數(shù)，在砂性土中施工兩條頂管通道之間的通道時(shí)，土壓力值控制在0.13MPa，彎矩為205KN.m，掘進(jìn)速度為正常階段2_3cm/min，保持勻速頂進(jìn)，能夠減小土壓力以便能更好的控制地面沉降；
[0014]步驟六、根據(jù)步驟二至步驟五的方法，重復(fù)采用所述步驟一中的“跳格”頂進(jìn)的方式，完成多管間距斷面的頂進(jìn)作業(yè)。
[0015]優(yōu)選地，還包括步驟七地面沉降監(jiān)測(cè)，具體是沿頂管軸線方向的地面每4-5m布設(shè)一個(gè)點(diǎn)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，垂直于軸線布設(shè)至少3個(gè)橫向斷面。
[0016]其中監(jiān)測(cè)方法為，在頂管通道掘進(jìn)過(guò)程中，每次沉降監(jiān)測(cè)從水準(zhǔn)基準(zhǔn)工作點(diǎn)起算，按二等水準(zhǔn)測(cè)量的要求，測(cè)量各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程。在每次沉降觀測(cè)路線中一并完成，并統(tǒng)一計(jì)算整理數(shù)據(jù)，前后兩次測(cè)量值之差為本次沉降變化量；測(cè)量值與初值之差為累計(jì)沉降變化量。
[0017]優(yōu)選地，所述步驟一中的“跳格”頂進(jìn)方式為相鄰奇數(shù)號(hào)通道和相鄰偶數(shù)號(hào)通道頂進(jìn)，即采用1-3-5…號(hào)通道，2-4-6…號(hào)通道的順序進(jìn)行頂進(jìn)。
[0018]如需要需要頂進(jìn)4個(gè)通道，則采用1-2-3-4的頂進(jìn)順序施工，這樣的好處是可以避免I號(hào)通道施工完成后，立即施工2號(hào)通道時(shí)，2號(hào)通道一側(cè)為已成型的I號(hào)頂管通道管節(jié)，另一側(cè)為地下原狀土體易形成2號(hào)頂管通道偏壓，有利于控制頂管姿態(tài)及地面沉降。
[0019]優(yōu)選地，所述步驟二中調(diào)解漿液中混合液和水的質(zhì)量比為1:0.3，實(shí)驗(yàn)表明碴土的流動(dòng)性和止水性效果更佳。
[0020]優(yōu)選地，所述步驟三減摩泥漿是通過(guò)在矩形頂管機(jī)的內(nèi)壁開(kāi)設(shè)的若干個(gè)注漿孔，從機(jī)尾注射到注漿孔，然后再流向機(jī)頭位置。
[0021]在矩形頂管機(jī)的上下左右分別開(kāi)設(shè)兩個(gè)注漿孔，在頂進(jìn)的過(guò)程中通過(guò)注漿孔進(jìn)行注漿，使注漿形成的漿液泥套將頂管機(jī)機(jī)頭包裹。期間注漿為減磨泥漿，即可減少頂進(jìn)過(guò)程中的阻力，又可以形成保護(hù)泥漿膜，防止背土的發(fā)生。
[0022]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
[0023]1、本發(fā)明所述用于多管間距斷面的矩形頂管施工方法，通過(guò)對(duì)渣土進(jìn)行改良、選擇適配的減摩泥漿、對(duì)頂管通道管節(jié)縱向拉結(jié)、采用了“跳格”頂進(jìn)施工順序?qū)崿F(xiàn)對(duì)多管間距斷面頂進(jìn)施工，確保了相鄰管節(jié)結(jié)構(gòu)安全，有效控制了地面及管線沉降，對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行了保護(hù)；
[0024]2、該方法在軟土地層及地下水位高等地質(zhì)條件中施工中，較其他明挖法、暗挖法、凍結(jié)法等傳統(tǒng)工法具有施工占地面積小，對(duì)城市干擾少，無(wú)阻礙城市交通，無(wú)需迀改管線，對(duì)地面環(huán)境影響較小，施工安全性高，工程綜合成本低等優(yōu)勢(shì)，形成了良好的環(huán)保效益、節(jié)能效益以及社會(huì)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本發(fā)明所述用于多管間距斷面的矩形頂管施工方法的施工工藝流程圖；
[0026]圖2為本發(fā)明所述施工多管間距斷面示意圖；
[0027]圖3為本發(fā)明所述多管間距斷面的矩形頂管施工方法采用的地面沉降監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布示意圖。
[0028]圖中標(biāo)記:
[0029]1、頂管通道。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說(shuō)明。
[0031]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0032]如圖1所示，一種用于多管間距斷面的矩形頂管施工方法，包括以下步驟:
[0033]步驟一、確定頂進(jìn)順序，選用矩形頂管機(jī)，針對(duì)多管通道，采用“跳格”頂進(jìn)施工順序，為盡可能減小偏壓對(duì)后續(xù)相鄰?fù)ǖ理斶M(jìn)施工的影響；
[0034]如圖2所示，考慮需要頂進(jìn)的為四條并行頂管通道1，通道內(nèi)凈空尺寸(aXb)為6mX4m，管節(jié)壁厚0.45m，管節(jié)混凝土為C50P10，標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)寬1.5m，共120節(jié)，7.5m異形管節(jié)2節(jié)，5.45m異形管節(jié)10節(jié)，每個(gè)通道各長(zhǎng)I為60.5m，間距d為0.5m。該“跳格”頂進(jìn)方式為相鄰奇數(shù)號(hào)通道和相鄰偶數(shù)號(hào)通道頂進(jìn)，即采用1-3-5…號(hào)通道，2-4-6…號(hào)通道的順序進(jìn)行頂進(jìn)。如需要需要頂進(jìn)4個(gè)通道，則采用1-2-3-4的頂進(jìn)順序施工，這樣的好處是可以避免I號(hào)通道施工完成后，立即施工2號(hào)通道時(shí)，2號(hào)通道一側(cè)為已成型的I號(hào)頂管通道I管節(jié)，另一側(cè)為地下原狀土體易形成2號(hào)頂管通道I偏壓，有利于控制頂管姿態(tài)及地面沉降。
[0035]步驟二、渣土改良，為了使開(kāi)挖下來(lái)的碴土具有一定的流動(dòng)性和止水性，保證頂管機(jī)的正常推進(jìn)，頂管機(jī)土倉(cāng)內(nèi)的土體必須保證一定含量的微細(xì)顆粒，因此采用調(diào)節(jié)漿液對(duì)所挖渣土進(jìn)行改良，其中調(diào)解漿液包括混合液和水，其質(zhì)量比為1: 0.3，其中混合液質(zhì)量配比為膨潤(rùn)土:水玻璃:鈉基聚丙烯酸酯=20:3:1，這樣可以頂進(jìn)機(jī)使開(kāi)挖下來(lái)的碴土具有一定的流動(dòng)性和止水性，保證頂管機(jī)的正常推進(jìn)；
[0036]步驟三、減摩泥漿選擇，減摩泥漿由膨潤(rùn)土、水、純堿、CMC/CMS、乳化油組成，選用減摩泥漿粘度在30s-38s之間、比重為1.1-1.16g/cm3，漿壓力控制在0.15-0.3MPa ；
[0037]該減摩泥漿是通過(guò)在矩形頂管機(jī)的內(nèi)壁開(kāi)設(shè)的若干個(gè)注漿孔，從機(jī)尾注射到注漿孔，然后再流向機(jī)頭位置，使注漿形成的漿液泥套將頂管機(jī)機(jī)頭包裹；期間注漿為減磨泥漿，即可減少頂進(jìn)過(guò)程中的阻力，又可以形成保護(hù)泥漿膜，防止背土的發(fā)生；