2050m超長距離砼頂管施工技術(shù)一、工程概況排海管道工程是是嘉興市污水水處理工程的的一個重要組組成部分。正正常排放管總總長2050m，管道內(nèi)徑Φ2000mmm，從高位井井向大堤外頂頂進(jìn)，出洞口口管內(nèi)底標(biāo)高高-20.223m，前747.55m為下坡頂進(jìn)進(jìn)，坡度-2.5‰，最后302.55m為平坡頂進(jìn)進(jìn)，終點管內(nèi)內(nèi)底標(biāo)高-24.660m。采用"F-B"型鋼承口式式鋼筋砼管，楔楔形橡膠圈接接口，多層膠膠合板襯墊。在在平坡段內(nèi)設(shè)設(shè)有16根內(nèi)徑Φ380mm的擴(kuò)散上升升管，用垂直直頂升工法施施工。二、地質(zhì)資料第④層，砂質(zhì)粉粉土夾粉砂?；一疑?，飽和，稍稍密~中密，中等等壓縮性土，強強度較高。頂頂板高程-13.770~-111.10m，層厚4.90~~6.60mm；第④a層，粉質(zhì)質(zhì)粘土。飽和和，流塑，局局部分布，中中等偏高壓縮縮性土，強度度一般。頂板板高程-16.220m，層厚2.00m。第⑤層，淤泥質(zhì)質(zhì)粉質(zhì)粘土~淤泥質(zhì)粘土土。灰色，飽飽和，流塑，高高壓縮性土，強強度低，滲透透系數(shù)K<10--6cm/ss。頂板高程-19.550m~-113.60mm，層厚7.30mm~9.400m，淺灘區(qū)未未鉆穿；第⑥層，粘土-粉質(zhì)粘土?；一揖G~黃色，硬塑~可塑，中等等偏低壓縮性性土，強度較較高。頂板高高程-23.000~-222.60m，層厚0.60~~1.80mm。三、工具管選型型正常排放管在出出洞后的150m~~200m范圍內(nèi)將遇遇到④層砂質(zhì)粉土土夾粉砂、④a層粉質(zhì)粘土土、⑤層淤泥質(zhì)粉粉質(zhì)粘土~淤泥質(zhì)粘土土中進(jìn)行，隨隨后的頂進(jìn)主主要在⑤層淤泥質(zhì)粉粉質(zhì)粘土~淤泥質(zhì)粘土土中進(jìn)行。土土層變化大，地地質(zhì)狀況不理理想，由于一一次頂進(jìn)距離離2050m，在國內(nèi)是是絕無僅有的的，目前在世世界上也是頂頂程最長的一一條頂管，施施工難度極大大。經(jīng)多次比比選論證，最最終決定采用用密封式大刀刀盤泥水加壓壓平衡工具管管施工?；炷凉芄?jié)堆場場(1)泥水加壓壓平衡工具管管工作原理泥水加壓平衡工工具管設(shè)有可可調(diào)整推力的的浮動式大刀刀盤進(jìn)行切削削和支承正面面土體。推力力設(shè)定后，刀刀盤隨土壓力力大小變化前前后浮動，始始終保持對土土體的恒定支支撐力，使土土體保持穩(wěn)定定，即刀盤的的推力與開挖挖面的土壓力力保持平衡。機機頭泥水倉中中加入有一定定含泥量的泥泥水，保持一一定的壓力，一一方面對切削削面地下水起起平衡作用，另另一方面又能能起到運載切切削下來的泥泥土作用，加加入泥水倉中中的泥水壓力力，通過旁通通閥來調(diào)節(jié)。(2)結(jié)構(gòu)特點點本機采用二段一一鉸承插式結(jié)結(jié)構(gòu)，在鉸接接處設(shè)置二道道密封裝置，并并設(shè)有4只注漿孔，便便于施工時同同步注漿，泥泥漿套厚度20mm。有4只雙作用油油缸編組進(jìn)行行糾偏，糾偏偏角度α=±2o。浮動的大大刀盤由4臺液壓馬達(dá)達(dá)驅(qū)動，二段段殼體之間設(shè)設(shè)有止轉(zhuǎn)裝置置，可防止殼殼體相對轉(zhuǎn)動動。設(shè)有3只土壓傳感感器，顯示正正面土體壓力力值，工具管管的運轉(zhuǎn)情況況、各種儀表表值，測量信信息、糾偏油油缸動作狀況況均通過電視視攝象機反映映到操作臺屏屏幕上，操作作人員可以根根據(jù)這些信息息進(jìn)行遙控操操作。(3)適用范圍圍泥水加壓平平衡工具管與與其他工具管管相比，具有有平衡效果好好，結(jié)構(gòu)緊湊湊，技術(shù)先進(jìn)進(jìn)，由于出土土方式是用水水力機械化連連續(xù)出土，所所以頂進(jìn)速度度快，對土質(zhì)質(zhì)的適應(yīng)性強強。無論是粘粘性土還是砂砂性土，均能能收到良好的的效果。四、頂進(jìn)技術(shù)措措施1、出洞的技技術(shù)措施由于出洞出覆土土很厚，且地地下水位高，此此次出洞特采采用了井內(nèi)外外封門。出洞洞時將封門里里的密封槽鋼鋼一根根拔出出，然后將封封門上口及時時封閉，拔完完槽鋼后工具具管即可安全全出洞。采用用這種出洞措措施確保了出出洞是的安全全，并提高了了工具管在出出洞階段的穩(wěn)穩(wěn)定性。2、泥漿減阻技技術(shù)頂管掘進(jìn)施工加加注減阻泥漿漿對于長距離頂管管施工中，減減阻泥漿的應(yīng)應(yīng)用是減小頂頂進(jìn)阻力的重重要措施。泥漿潤滑減摩劑劑又稱觸變泥泥漿，是由膨膨潤土、CMC(粉末化學(xué)漿漿糊)、純堿和水水按一定比例例配方組成。不不同的土質(zhì)，應(yīng)應(yīng)采用不同的的配方，才能能滿足不同的的需要。觸變泥漿配比，根根據(jù)不同土質(zhì)質(zhì)和某些特定定的需要通過過試驗確定。本本頂管出洞200m范圍內(nèi)為砂砂性土，含水水量高，滲透透性強。因此此要求該段的的漿液粘度要要高，失水量量要小，并對對土層要起一一定支承作用用。頂管出洞洞后管節(jié)周圍圍能迅速形成成泥漿環(huán)套。觸變泥漿減摩效效果的好壞，除除了與上述選選用的漿液材材料和配比有有關(guān)以，還與與注漿孔的布布置、注漿泵泵的選用、注注漿壓力及注注漿量有關(guān)。由于頂進(jìn)距離長長，一次壓漿漿無法到位，需需要接力輸送送，為此在管管道內(nèi)設(shè)置5只泥漿接力力站，平均每每隔300m設(shè)一站，解解決了頂進(jìn)時時同步跟蹤壓壓漿和沿線補補壓漿的難點點。頂進(jìn)施工中，減減阻泥漿的用用量主要取決決于管道周圍圍的空隙的大大小及周圍土土層的特性，由由于泥漿的流流失及地下水水等的作用，泥泥漿的實際用用量要比理論論用量大得多多，一般可達(dá)達(dá)到理論值的的4~5倍，但在施施工中還要根根據(jù)土質(zhì)情況況、頂進(jìn)狀況況、地面沉降降的要求等做做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整整。根據(jù)規(guī)范，使用用減阻泥漿后后，管壁的側(cè)側(cè)向摩阻力為為3~5Kppa，經(jīng)過計算算，本工程頂頂進(jìn)施工時管管壁的側(cè)向摩摩阻力遠(yuǎn)小于于上述值，泥泥漿的減阻效效果十分明顯顯，為頂進(jìn)施施工的順利進(jìn)進(jìn)行創(chuàng)造了有有利的條件。下下面是頂力與與壓漿量的關(guān)關(guān)系曲線圖3、中繼間應(yīng)用用正常排放管全長長2050m，原來布置置了十四只中中繼間。在頂頂進(jìn)過程管節(jié)節(jié)外壁和周圍圍土體的實際際摩阻力比較較小，就對中中繼間的位置置做出了調(diào)整整，調(diào)整后，正正常排放管共共設(shè)置九只中中繼間。在實際頂進(jìn)進(jìn)過程中主頂頂最大頂力沒沒有超過850t，正常頂進(jìn)進(jìn)中沒有使用用中繼間，只只是在停頂?shù)鹊却^長時間間后，起頂時時使用2#、4#中繼間。4、軸線控制在實際頂進(jìn)中，頂頂進(jìn)軸線和設(shè)設(shè)計軸線經(jīng)常常發(fā)生偏差，因因此要采取糾糾偏措施，減減小頂進(jìn)軸線線和設(shè)計軸線線間的偏差值值，使之盡量量趨于一致。頂頂進(jìn)軸線發(fā)生生偏差時，通通過調(diào)節(jié)糾偏偏千斤頂?shù)纳焐炜s量，使偏偏差值逐漸減減小并回至設(shè)設(shè)計軸線位置置。在施工過過程中，應(yīng)貫貫徹"勤測、勤糾糾、緩糾"的原則，不不能劇烈糾偏偏，以免對管管節(jié)和頂進(jìn)施施工造成不利利影響。頂進(jìn)時應(yīng)及時掌掌握工具管的的走勢，頂進(jìn)進(jìn)時可以通過過觀察工具管管的趨勢指導(dǎo)導(dǎo)糾偏。5、水力機械化化施工Φ2000mmm頂管正常排排放管頂進(jìn)距距離為2050m，采用大刀刀盤泥水加壓壓平衡工具管管施工，因此此泥水系統(tǒng)的的配置是工程程成敗的關(guān)鍵鍵之一。由于本次頂進(jìn)距距離長達(dá)2050m，泥水管理理顯得極為重重要。工具管管切削下的土土體中會有顆顆粒較大的石石塊，當(dāng)其粒粒徑大于排泥泥管內(nèi)徑的三三分之一時，有有可能發(fā)生管管路堵塞。另另外，如果泥泥水管內(nèi)泥水水的流速過慢慢，泥漿就會會沉淀在泥水水管內(nèi)，引起起回路不暢，嚴(yán)嚴(yán)重時會發(fā)生生管路堵塞，因因此泥水管內(nèi)內(nèi)的流速必須須大于一定速速度，防止產(chǎn)產(chǎn)生沉淀。在發(fā)生管路堵塞塞后，可采用用特殊點法及及二分法進(jìn)行行管路清理。五、超長距距離供電及照照明長距離供電為了了解決電壓降降問題，一般般采用高壓輸輸電，在盾構(gòu)構(gòu)施工中，都都是采用高壓壓輸電解決降降壓問題的。但但是頂管施工工有其特殊性性，其管徑小小，若采用高高壓供電安全全缺乏保障，因因此必須采用用380V低壓輸電。采采用低壓供電電，就必須加加大電纜容量量，并且設(shè)置置增壓設(shè)備，以以便在壓降過過大時起穩(wěn)壓壓作用。為了了防止不可預(yù)預(yù)見情況的發(fā)發(fā)生，還安裝裝了一套自動動增壓裝置，當(dāng)當(dāng)線路壓降過過大時，增壓壓裝置開啟，穩(wěn)穩(wěn)定施工用電電電壓，保證證頂進(jìn)設(shè)備的的正常運作。照明采用安全電電壓，由管道道內(nèi)電箱中的的變壓器提供供36V電源，每只只變壓器連接接9~10只行燈進(jìn)行行照明，根據(jù)據(jù)頂進(jìn)長度來來決定使用變變壓器的數(shù)量量。六、超長距離頂頂管通訊、監(jiān)監(jiān)控長距離頂進(jìn)必須須保證信息交交換渠道的暢暢通，同時對對施工操作人人員要進(jìn)行監(jiān)監(jiān)護(hù)，防止發(fā)發(fā)生安全事故故，因此需要要設(shè)置通訊、監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)。通訊采用數(shù)字程程控交換機，各各聯(lián)絡(luò)點之間間可以通過電電話聯(lián)系，由由于管道內(nèi)空空氣潮濕，應(yīng)應(yīng)使用防潮、防防爆的礦用電電話機，以保保證通話質(zhì)量量。監(jiān)控采用了兩臺臺監(jiān)視器，分分別對工具管管操作面和主主頂操縱臺進(jìn)進(jìn)行監(jiān)控。這這樣地面人員員能及時了解解施工情況，發(fā)發(fā)生問題可以以及時解決。為為了解決傳輸輸信號長距離離輸送衰減的的問題，將信信號通過放大大器放大后再再送上地面，保保證圖像的清清晰。七、超長距離通通風(fēng)、氣體監(jiān)監(jiān)測為了改善管道內(nèi)內(nèi)的工作環(huán)境境，施工時對對管道進(jìn)行強強制通風(fēng)，由由地面空壓機機提供的經(jīng)過過濾清、除濕濕、降溫的新新鮮空氣通過過氣管送到施施工作業(yè)面，管管道內(nèi)的渾濁濁空氣則由作作業(yè)面向工作作井自然流通通。實行強制通風(fēng)后后，管道內(nèi)的的環(huán)境有很大大改善，改善善了工作環(huán)境境，保證了各各種機械設(shè)備備的正常運行行。由于頂進(jìn)進(jìn)是在海底進(jìn)進(jìn)行，地層中中可能存在遠(yuǎn)遠(yuǎn)古海洋生物物遺體形成的的沼氣等可燃燃性氣體，在在施工中，這這些氣體可能能會從管道的的縫隙處滲入入管道內(nèi)，危危及施工人員員的安全。為為此，每次下下井時，都由由施工人員攜攜帶便攜式可可燃性氣體監(jiān)監(jiān)測儀器進(jìn)行行測試，確保保安全才能進(jìn)進(jìn)行施工，否否則必須進(jìn)行行強制通風(fēng)，待待氣體濃度恢恢復(fù)正常后，再再進(jìn)行頂進(jìn)施施工。八、超長距離頂頂管施工管理理由于超長距離頂頂管有較高的的技術(shù)難度和和許多不可預(yù)預(yù)見的不利因因素，因此加加強施工管理理是確保頂管管獲得成功的的重要環(huán)節(jié)。1.砼管節(jié)的的吊裝、對接接、就位時應(yīng)應(yīng)確保密封圈圈、傳力襯墊墊板和管口的的完整，嚴(yán)禁禁使用不合格格的管節(jié)。2.頂進(jìn)施工工中應(yīng)隨時觀觀察頂進(jìn)軸線線和設(shè)計軸線線的偏差，做做到"勤測勤糾"，并隨著頂頂進(jìn)距離的增增長做好管內(nèi)內(nèi)測站的測量量，在工具管管出洞后20米更應(yīng)注意意軸線的精度度。3.土壓力的的設(shè)定和排土土量及頂進(jìn)速速度的控制，是是超長距離頂頂管成功的關(guān)關(guān)鍵。土壓力力的設(shè)定應(yīng)根根據(jù)施工地質(zhì)質(zhì)狀況、地下下水位高低、管管道埋深等因因素初步設(shè)定定，并根據(jù)施施工實際情況況和地表沉降降的實測結(jié)果果隨時進(jìn)行調(diào)調(diào)整。4.采用膨潤土土泥漿減摩時時，對膨潤土土的產(chǎn)地、質(zhì)質(zhì)量、泥漿配配比要嚴(yán)格控控制，泥漿的的注入量、注注漿壓力等技技術(shù)參數(shù)，應(yīng)應(yīng)根據(jù)施工地地質(zhì)狀況的不不同做相應(yīng)變變化。5.頂進(jìn)時盡盡量做到全斷斷面出土，嚴(yán)嚴(yán)禁在擠壓狀狀態(tài)下頂進(jìn)，防防止管道周圍圍土體的反彈彈，破壞直線線通道。6.做好頂進(jìn)進(jìn)速度、頂力力、土壓力、軸軸線偏差和沉沉降量變化等等原始數(shù)據(jù)的的記錄、收集集、整理工作作，供施工管管理人員分析析預(yù)測施工中中可能發(fā)生的的問題，及時時采取相應(yīng)的的技術(shù)措施。九、結(jié)束語此次排海頂管工工程一次頂進(jìn)進(jìn)距離2050m，創(chuàng)造世界界紀(jì)錄，實際際頂進(jìn)時間為為144天。在沒有有采用中繼頂頂接力頂進(jìn)的的情況下，頂頂力有效地控控制在850t以下，軸線線的最大偏差差在5cm以內(nèi)，取得得了良好的社社