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河北顶管施工过程中产生地面变形

发布时间:2020年10月28日  来源:石家庄坤硕管件制品有限公司

河北顶管是一种管道不开挖施工方法,它的优势很明显:

1、不需要全线工程进行征地,只需征工作点的地就行,减少征地工作量,可以提前开工,增加对施工进度控制;

2、不影相交通,交通繁重城市,经常堵塞;

3、地面有众多建筑物及地下有众多管线部位,只能采用顶管施工;

4、采用顶管施工不会污染路面。

顶管施工分为两个方面:

1、工作井及接受井施工;

2、顶管施工。工作井是顶管机械工作地方,接受井是顶管施工完成一段距离后,出机头的地方。

河北顶管施工过程中产生地面变形的根本原因是顶管施工对周围土体的扰动,地面变形由一下五个部分组成:

(1)掘进机到达前的地面变形

当掘进机离测点较远时,由于刀盘的切削搅拌、振动,会对土体产生扰动。土体颗粒之间存在孔隙(孔隙中含有水和空气),在扰动作用下,孔隙中的水和气体被排出,土体颗粒相对移动,土体产生一定的压缩,地面会出现微小的沉降。

(2)掘进机到达时的地面变形

当掘进机距离很近时,位于掘进机正前方的土体,受到千斤顶推力的挤压、刀盘的切削剪切力以及振动荷载的作用,应力状态十分复杂。

(3)掘进机通过时的地面变形

当掘进机通过时,掘进机外壳与土层间会形成剪切滑动面,剪切滑动面附近的土层内产生剪切应力,剪切应力引起地面变形。推进速度越快,剪切应力越大,周围土体位移也越大。

河北顶管施工过程中产生地面变形

(4)掘进机通过后的地面变形

为减小摩擦阻力,后续管节的直径比掘进机的直径要小2-5cm。所以,当掘进机尾部通过后,管道周围的土体要向管壁移动,以填补后续管节外围的间隙,这样就会引起土体移动。为保持土层稳定及减小摩阻力,施工过程中必须在管节外周注浆,并保持适当的注浆压力。因此,这部分土层位移与间隙的大小、注浆压力、注浆方法等因素有关。

(5)受扰动土体再固结引起的地面变形

河北顶管管道周围土体受施工扰动后,将形成超静孔隙水压力区。在掘进机离开该区后,超孔隙水压力下降,孔隙水消散,土体发生固结作用,引起地面沉降。这部分为主固结沉降,随后,土体仍会产生蠕变,发生次固结沉降。

工作井及顶管井的施工有两方法:

(1)沉井;

(2)逆做法。沉井,先施工井壁,后先沉,到设计标高,进行封底;逆做法:先开挖一段深度,后做井壁,再开挖一段深度,后做井壁,施工到设计标高进行封底。两种方法各有优点,也有工程交叉采用施工方法。

工作井接受井施工完成后,顶管机械进场。顶管机械分为以下几部分:

1、控制系统,一般是一个控制箱,采用计算机计算控制顶力大小及顶管顶进的方向;

2、顶力系统,包括后背墙,导轨及千斤顶,施工时,通过这些工具将管道顶进土层;

3、动力系统,顶管机头选型的好坏将影响整个顶管施工过程,需按勘察土质进行选型,以达到顺利顶管;

4、泥浆系统,要求有进水管,水通过进水管从机头进入泥层,在机头的强力搅拌下,形成泥浆,用泥浆泵抽出泥浆,排放到泥浆池,后运走。