頂管施工應用方法技巧

　　頂管施工是非開(kāi)挖施工中的一種重要工法。各種頂管施工方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際施工中，應結合工程實(shí)際，選取合適的頂管施工方法。在同一工程中，也可以根據施工地層的變化特點(diǎn)選取不同的頂管施工方法。下面小編為大家分享頂管施工應用方法技巧，歡迎大家閱讀瀏覽。

　　1、頂管法

　　1、1頂管法簡(jiǎn)介

　　頂管施工主要應用于Ⅲ級以下土層。在頂管施工中，通常采用大噸位的頂管機直接頂入管道或邊排土邊頂入，為了減小阻力，第一節管的前端一般制成楔形，對于大直徑的管道施工時(shí)，人可直接進(jìn)入前部進(jìn)行排土作業(yè)，楔形面處于上部，有利于防止地層坍塌，保護作業(yè)人員安全。如圖1所示。排土作業(yè)時(shí)，根據土層的穩定程度，可以進(jìn)行一定程度的超挖，以減小頂入阻力和加快頂管速度。對于小直徑頂管，可以采用螺旋鉆、水力等方法輔助排土。該方法鋪管精度較難控制，特別是管道較重時(shí)問(wèn)題尤為突出。

　　1、2頂管法分類(lèi)及比較

　　根據頂進(jìn)時(shí)的工藝方法，傳統的頂管法可以分為以下幾種：

　　(1)靜壓式頂管，即單純利用給進(jìn)油缸頂推及后拉套管;

　　(2)水力沖刺靜壓式頂管，即采用高壓水力沖刺破土，油缸頂推套管，管外少量排渣;

　　(3)回轉式頂管，即鉆頭切削土層，套管同步跟進(jìn)，管內排渣，它可分給水鉆進(jìn)和無(wú)水鉆進(jìn)兩種，又可分套管回轉和不回轉兩種。

　　靜壓式頂管工法最為簡(jiǎn)單，設備要求具有一定的頂推力和拔力即可。靜壓式頂管一般頂進(jìn)深度為50m～70m，還可以進(jìn)行多級頂管。其頂管力計算公式為：

　　式中：F——頂管阻力(kN);T0——頂管端部起始阻力(kN);D——頂管外徑(m);q——管周邊均布荷載(KPa);μ——管與土層之間摩擦系數;c——管與土層之間的粘著(zhù)力(kPa);L——頂管長(cháng)度(m);從上式可以看出：頂管直徑和頂管長(cháng)度越大，頂管阻力越大;水平管埋設越深，頂管阻力越大。此外，在工程實(shí)踐中發(fā)現頂管速度與頂管阻力之間也存在有正比關(guān)系。若取靜壓式頂管管徑127mm，深20m，頂管長(cháng)度20m，頂管阻力達720KN�？梢�(jiàn)由于靜壓式頂管不排渣，對土層產(chǎn)生擠密壓實(shí)作用，頂管的阻力較大。

　　水力沖刺靜壓式頂管施工，即鉆頭部位給高壓水沖削土層，油缸給進(jìn)推力頂進(jìn)套管，水力沖削的土屑一部份從管外流入井內，套管內保持干凈。水力沖刺靜壓式頂管施工設備相對靜壓式頂管較為復雜。關(guān)鍵是鉆頭的加工及水力給與問(wèn)題。鉆頭應大于套管，起擴孔和封堵沖削下來(lái)的土層進(jìn)入套管。鉆頭的前端裝有給水噴頭,噴頭四周均布有3mm～ 4mm、8～10個(gè)向心角為30°～45°的噴嘴，高壓水泵將水通過(guò)鉆桿，由噴嘴射入土中，高壓水壓力一般為0.5Mpa～3.0Mpa。高壓水具有兩個(gè)作用：(1)沖削土層，對土層起著(zhù)暫時(shí)的擾動(dòng)和液化，以減少阻力;(2)高壓水能帶動(dòng)管周的尾砂流動(dòng)，起排渣降阻作用。水量、水壓應根據頂進(jìn)的深度而進(jìn)行調節。一般0m～5m以?xún)人畨簽?.5Mpa;5m～15m以?xún)人畨簽?.0Mpa～2.0Mpa;15m以上水壓為2.0Mpa～3.0Mpa。水量大約為25l/min～100l/min。

　　回轉式頂管工作原理與跟管鉆進(jìn)方法有許多相似之處，設備一般包括掘進(jìn)機工作頭、控制系統、泥水輸出系統、后方頂進(jìn)系統等。被頂推的管道接在掘進(jìn)機工作頭后，頂進(jìn)系統一般為一套4～6只成規律布置的液壓千斤頂，需設置反力墻。其適用管徑為 250～ 3000mm。

　　該工法具有以下特點(diǎn)：(1)頂管機前端部分采用條幅刀盤(pán)進(jìn)行偏心回轉，從而能破碎巖石，因而能在粘土、淤泥、礫石等地層施工;(2)頂管機具有糾偏功能，操作員通過(guò)定位系統來(lái)預測頂管機偏離頂進(jìn)計劃線(xiàn)的偏差值，從而進(jìn)行方向修正。偏差在30mm以?xún)?(3)一次頂進(jìn)距離可達100m以上，頂進(jìn)速度為70～200mm/min。

　　在頂管施工技術(shù)中頂力是選用施工工法，確定后背墻加固方案和確定施工進(jìn)度的重要依據。根據施工實(shí)踐，靜壓式頂管阻力最大，需要的頂力最大，水力靜壓式次之，回轉式最小。但回轉式工法對機具要求最高，靜壓式頂管對機具的要求最簡(jiǎn)單。因此，在選擇頂管施工時(shí)，應根據頂進(jìn)需要的頂力和設備能力來(lái)選擇合適工法。

　　2、工程應用

　　為降低某灰壩灰場(chǎng)內的地下水對初期土壩的影響，在距初期壩93米處平行布置四口內徑3m、間距60m的輻射井，井間鋪設Φ127導流鋼管相連，進(jìn)行輻射井對接。工程采用頂管施工方法。開(kāi)始采取靜壓式頂管，但導流鋼管大量擠土，排渣困難，管徑摩阻力大，施工困難。因此改用水力沖刺靜壓式頂管施工，但水力沖蝕導致施工地層“涌灰”嚴重。最后采取鉆機和頂管機結合作業(yè)的施工方法，完成對接井施工。

　　2、1頂管工藝方法及工序

　　(1)進(jìn)行初次頂管，按照設計圖紙及現場(chǎng)平面布置圖，在一號井內測定開(kāi)孔位置后用空壓機開(kāi)孔;測定頂管機的安裝位置和走向，安裝、固定頂管機;將頂管就位。尤其要注意第一節管作為工具管，其頂進(jìn)方向與高程準確與否是保證整段頂管質(zhì)量的關(guān)鍵;頂進(jìn)時(shí)控制壓力在8-12MPa。頂進(jìn)困難時(shí)，回抽一段頂管后再頂進(jìn)，施工時(shí)需反復多次頂進(jìn)25～35m。

　　(2)換用鉆機以低于40r/min的轉速均勻鉆進(jìn)，鉆進(jìn)25～35m。壓力控制在7～8 MPa 。鉆進(jìn)過(guò)程中應保證均勻給進(jìn)。一旦進(jìn)尺緩慢，可能導致鉆孔偏斜。

　　(3)吊起鉆機，將頂管機下到工作井定位后，順著(zhù)鉆桿進(jìn)行頂進(jìn)，以到達二號井。在二號井內通過(guò)變徑接頭將需鋪設的Φ127導流管連接在頂管后，緩慢回拖完成導流管鋪設。

　　2、2注意事項

　　在實(shí)際施工中應注意，頂進(jìn)時(shí)，為防止“涌灰”，采用一塊鋼板固定在井壁上。鋼板中央開(kāi)孔保證頂管穿過(guò);遇到地下水時(shí)，可以選擇適當提高開(kāi)孔位置，以避開(kāi)地下水位。由于輻射井水平孔施工阻力大，套管頂進(jìn)后需反拔出來(lái)，套管系采用絲扣方式連接,而絲扣部位的抗扭、抗壓、抗拉強度相對要小得多。因此，頂管施工的管材需根據施工的最大頂推力和反拔力來(lái)選擇，管材選擇包括:材質(zhì)、管徑、壁厚、絲扣類(lèi)型、規格和尺寸。實(shí)際施工中選擇了厚壁的優(yōu)質(zhì)地質(zhì)鋼管。

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