頂進地道橋施工方案

2021-03-04 09:33:16 字數 4568 閱讀 2255

頂進施工法

頂進施工法,俗稱頂管法。適用於管道工程施工時不便於開槽埋設或開槽埋設費用過大的工程。

一、頂進地道橋施工方法及工藝

地道橋為砼箱形結構,箱形框架總寬1060cm,箱形框架總高720cm,箱內淨高570cm,沿橋中心方向總長19.8m,鐵路橋上設雙側鋼筋砼欄杆.根據現場情況,擬採用d16便梁加固線路,重力式填土漿砌片石後背,由南向北頂進施工。

詳見「圖9-2頂入法示意圖」。

工作坑內設有滑板,其上鋪設潤滑隔離層,地道橋在工作坑內預製,地道橋頂進工作能否順利進行與工作坑的布局關係很大,故工作坑根據鐵路線路、材料堆放、鐵路兩側的地面高程、土質和地形等情況全面考慮。

擬採用重力式填土、漿砌片石後背。

滑板用c15砼灌注並在滑板內安放鋼筋網,滑板厚度為15cm,滑板中的縱向鋼筋要與砼後背梁相連。為增加滑板與土層的摩阻力,以防止箱體起動時帶動滑板,在滑板底部相隔5m間距設一後梁。滑板必須保證平整度。

做好潤滑隔離層,在滑板上噴塗石蠟在石蠟層上鋪一層塑料薄膜保護層,以減少起動頂力。兩側設導向支墩。滑板做成1%的仰坡,防止頂進「扎頭」。

預製框架前做好測量放線工作,使框架身、滑板及頂進橋位的中心線一致。滑板頂面塗石臘3mm,其上撒滑石粉一層,再鋪塑料薄膜一層。支模時在框架兩側前端2m範圍內的外模向外放寬1cm,使預製好的框架形成倒楔形,以減少頂進阻力。

防水砼灌注分階段施工,先灌築底板,當底板混凝土強度達設計強度的75%後,再綁紮上部鋼筋,灌築上部的中邊牆及頂部混凝土。澆築前應檢查各預埋件是否齊全,避免遺漏。

現場制試塊,工地檢測站試驗,其它材料在預製前試驗,合格後方可採用。

框架預製好時,刃角和三角塊一併施工。

採用便梁加固路基。便梁採用寶雞橋梁廠生產的d16定型便梁,該便梁加固線路剛度大,穩定性好,安全可靠,拆裝方便。

框架預製完畢並養護達到設計強度的100%,即可開始開挖、灌注支墩,加固線路(在分局運輸部門批覆方案,下達慢行計畫後)。如「圖9-4 頂進地道橋施工既有線加固圖」所示:頂進裝置安裝、除錯及準備

選用std-1500kn的臥式千斤頂8臺,160scy14-1高壓油幫浦8臺,其它小型千斤頂若干以作後備。千斤頂的布置應以框架橋的中心線為軸,對稱布置。傳力裝置由頂鐵、頂柱、橫樑等組成。

頂進裝置的檢查可逐步加壓,並對裝置及滑板、後背等進行檢查並除錯,使其運轉正常。同時對傳力裝置進行檢查,以滿足頂進的需要。

開鎬頂進是現場頂進工作的中心環節,每次開鎬前應檢查油幫浦等液壓系統有無故障,挖土部位及尺寸是否符合要求,頂鐵安裝是否合格和後背變形情況有無發展等。

頂進工作的過程是:當前方刃角處挖土完成乙個頂程後,即開動高壓油幫浦,使千斤頂產生頂力,通過傳力裝置(頂鐵、頂柱),借助於後背的反作用力,推動框架橋前進。框架橋前進後,千斤頂回油復原。

然後在空擋處填放頂鐵,以待下次開鎬。如此迴圈往復,直至框架橋就位,頂進結束。頂進應利用列車執行的間隙進行,為了保證安全,在頂進施工人員和線路防護人員之間用對講機聯絡,以密切配合,步調一致。

框架橋的頂進速度主要取決於洞內的挖、運土速度。故應盡可能為挖、運土創造條件,提高效率。由於框架橋高度為5.7m,人工挖土宜分成上下兩層台階式進行。

每公尺寬工作面上布置1人挖土作業。其操作遵循如下要求:

每行頂鐵與千斤頂應成一直線,並與後背梁垂直,各行長度應力求一致。頂進時,頂鐵上不准站人,並注意觀察頂鐵受力情況,防止崩出。

為保證運土工作的連續進行,採用活動車道。活動車道由兩個互相穿插的木垛上鋪設方木作為路面建成。前木垛與框架橋底板相連,可隨框架橋一同前進,後木垛放在滑板上。

活動車道前端搭在前木垛上,後端連線在後木垛上。當框架橋前進時,車道在前木垛上滑動伸長,每頂進一定距離用捲揚機將後木垛拉進一次,並將後面的車道接長。

在框架橋的後方設定觀測點以觀測框架橋頂進時中線和水平偏差。為避免後背變形影響觀測儀器的穩定,觀測點設在離後背稍遠處,在框架橋四個角上進行高程測量。頂進方向偏差的觀測在框架橋一側的前後端各設乙個標尺進行。

為觀測頂進中後背的變形情況,在後背砼兩端設立感測器,進行後背變形觀測。每頂一鎬測量一次高程和左右方向偏差,做好記錄,以便及時糾正偏差。

框架橋在頂進過程中,不可避免地存在偏移,為使框架橋的高程和方向達到設計要求,施工中採取如下措施:

為保證箱體均勻受力,不准強行糾偏,不准強行上抬或下調,頂推時,力爭使結構平行移動。發生偏差時逐步糾正。

地道橋頂進到位後,即可進行欄杆施工,預留電纜槽。澆築進出口擋牆。拔後背鋼軌樁,拆除後背、刃角、滑板。補充道碴,拆除便梁,恢復線路。箱壁間填塞水泥砂漿。

便梁施工地點吊運,需進行線路封鎖。在封鎖前乙個月提出計畫報城市鐵路部門。做好充分施工準備,並在車站設聯絡員,接到排程命令後方可進行施工,保證在規定時間內完成。

施工地點兩端各1500公尺處設移動停車訊號牌,吊運完畢後,吊運負責人應檢查便梁與線路距離,經檢查達列車放行條件,移走停車訊號牌,撤除防護,與車站值班員聯絡開通區間。車站聯絡員、線路兩端防護員、施工負責人用**聯絡。

線路架空後直至線路恢復前,應設慢行防護。

在距施工地點1200公尺列車執行左側設立移動減速訊號牌(2個)及手訊號防護人員,並在距施工地點20m的地方設立減速地點標(2個),減速訊號昼間為黃色圓牌,夜間柱上黃色燈光。

二、主要裝置

頂管施工主要的裝置有三大類:

1、頂進裝置;主要是類似於液壓千斤頂的一種裝置,其作用是提供水平推力使管道向前運動。

2、掘土裝置:主要是挖除管道中的泥土,利用固定在支架上的電動刀盤,切削泥土。掘土刀盤又分為單刀盤和多刀盤兩種。

單刀盤是由乙個電機帶動分段安裝在旋轉支架上的許多小刀片,將土切削下來。土的切削斷面與管道外徑相同,也就是說土的切削率為100%,多刀盤一般為4個電機帶動4個刀盤,對稱均勻分布在管道斷面內,其切削面積約為需開孔面積的67%。另外,頂管中的掘土方式,還有另外一種簡單的方式:

即人工挖土。

3、泥土運輸裝置:主要有泥漿幫浦和泥土輸送機。泥漿幫浦主要適用於較小管徑的管道施工中,在電動刀盤切削土的同時,用水幫浦向機頭空腔內注水,在泥土切削下來時就形成了「三性土」(即塑性、防水性和承壓性),由於「三性土」具有塑性和承壓性,所以會自動進入泥漿幫浦的吸水管內,通過泥漿幫浦被抽到地面的泥漿池內;沉澱後,將土涼幹,即可作為其它用途。

這種工藝被稱為「泥水平衡法」。泥土輸送機一般用於管徑較大的管道工程中,隨著電動刀盤切削土量的增加機頭空腔內土的壓力會越來越大;土就會通過機頭上預留的出土孔被擠壓進泥土輸送機內。最後被送到地面。

這就是所謂的「土壓平衡法」。

與人工挖土對應的運土方式就是用簡單的圈揚機和鐵斗車將土運送地面。

三、減阻措施

在頂管施工過程中,隨著頂進管道長度的增加,管道外壁與土體之間的摩擦力會越來大,為了克服摩擦力就必須提供越來越大的動力。既增加了工程費用,又延長了工期,摩擦力過大時甚至無法施工。因此,工程施工中必須採取減阻措施。

常用的減阻措施是在管道外壁形成一種潤滑膜。這種潤滑膜是由膨潤土(主要成份高嶺土)、廢機油及其它潤滑劑混合成糊狀,通過管道上預留的注漿孔,由幫浦加壓注入到管外壁。由於是通過幫浦加壓的,所以這種潤滑泥漿能沿著管外壁流動,使四周都有這種潤滑劑,從而達到減小摩擦阻力的目的。

四、工作坑

要想使管道在地下近似水平的頂進施工,就必須在地下布置裝置,這就需要工作坑。工作坑的作用是給地下頂管提供工作場地,所以工作坑的側壁必須具有一定的強度和剛度,以免側壁土方塌方造成安全事故。工作坑的平面尺寸根據管徑、管長、裝置及現場具體情況確定,一般4公尺×5公尺,工作坑的深度一般比管道內底低0.

5公尺。根據上海市的頂管規範,一般當管道直徑小於1.5公尺或工作坑深度小於6公尺時,可以採用鋼板樁工作坑;否則必須採用鋼筋砼沉井工作坑。

五、頂管法中的幾個技術指標

1、頂管最小覆土:一般要求管頂覆土大於2.5倍的管道外直徑,其最小不得小於1.5倍的管道外直徑。

2、乙個工作坑的經濟頂管長度:由於工作坑的造價比等長度的管道造價高得多,所以乙個工作坑頂進的管道越長,每公尺管道造價分攤的比例就越少,但是頂進的管道越長,出土的費用就越高,頂進的速度就越慢,所以乙個工作坑的頂進距離即不能太長,也不能太短。一般泥水平衡法的每個工作坑經濟頂進長度為200公尺-250公尺,土壓平衡法的每個工作坑經濟頂進長度為120公尺-150公尺,人工挖法的每個工作坑經濟長度為35公尺-50公尺。

3、頂進速度:在機械掘土的頂管中,頂進掘土的速度很快,但是安裝裝置及輔助管線(水管、泥漿管、導軌等)較慢,同時施工過程中需要糾偏,所以每天的頂進速度並沒有想象的那麼快,對於機械掘出的較小管徑頂管每天可頂進25公尺左右,對於大管徑(直徑1.5公尺以上);每天可機進15公尺-20公尺;人工挖土的一般每天可頂進6公尺-8公尺。

4、泥漿池:一般乙個作業段要用2-3個泥漿池輪流使用,以減小沉澱的時間和泥漿池的尺寸。泥漿池的尺寸,根據施工場地的情況而定,一般乙個池子的容積15-20立方公尺。

六、材料

1、管材:目前頂管用管材,大都採用國家建材局頒布的行業標準jc/t640-1996。實際施工時可給據荷載情況及埋設位置,選擇管道級別及標準。

由於在頂管施工中,需要從注漿孔內注入膨潤土,所以,管材預製時要每三節中要有一節帶有注漿孔。注漿孔在管道的前端,一般每節管上有3-4個孔,沿管道四周均勻布置。注漿孔一般採用帶內絲的dg25鍍鋅鋼管,注漿結束後用,用給水管件的dg25悶頭,將其封堵,以免管道執行時發生滲漏。

2、管道內壁防腐塗層:一般採用在管道內壁塗刷氫凝或瀝青防腐柒進行防腐,以延長管道的使用壽命。在管道頂進過程中由於管內設有軌道,所以對防腐塗層沒有任何影響。

3、在管道頂進過程中,為了避免管口接觸處因應力集中而發生擠壓破壞,所以需要在兩管口之間加墊柔性材料,以減小應力集中的程度。柔性襯墊材料一般為本襯墊(厚12mm)或多層油氈。

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