CN111503368B - 砂卵石地质条件下顶管施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了砂卵石地质条件下顶管施工方法，包括以下步骤：确定工作坑位置和坑中心位置，控制每层开挖深度，及时浇注砼；依次进行土方开挖、模板制作、钢筋工程、模板安装和砼工程；管道顶进：包括挖土、顶进、测量、纠偏过程，利用千斤顶出镐在后背退地情况下，将顶进管子推向前进，从管节位于导轨上开始顶进起，直至完成这一顶管段为止；无法一次顶进时，所述顶管段分成两节，采用中继间接力顶进方法，实行分段顶进；所述中继间设置有剪力楔；回填；该方法解决砂卵石段顶管的顶力问题。

Description

砂卵石地质条件下顶管施工方法

技术领域

本发明涉及地下给排水管道顶管施工领域，尤其涉及砂卵石地质条件下顶管施工方法。

背景技术

市政基础设施地下给排水管道顶管施工技术，在穿越城市建筑、公路、深埋等重难、复杂施工条件时，有其独到的优势。顶管施工技术对于大中型管径的非开挖埋设特别适用，具有经济、安全、环保和高效的综合功能。

在进行顶管施工时经常会碰到砂卵石地层，在这种地层中顶进施工远比在黏土、粉土和一般砂土层中困难，顶进过程中出现偏差增大，顶力增大，纠偏困难，甚至出现严重跑浆现象。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了砂卵石地质条件下顶管施工方法，该方法解决砂卵石段顶管的顶力问题。

本发明通过以下技术方案实现：

砂卵石地质条件下顶管施工方法，包括以下步骤：

1）测量放线、工作坑开挖；

确定工作坑位置和坑中心位置，依照工作坑中心桩利用钢尺放样出工作坑开挖边线，工作坑采用机械开挖与人工开挖结合的方式，控制每层开挖深度，及时浇注砼；

2）钢筋砼护壁：

工作坑挖好后，依次进行土方开挖、模板制作、钢筋工程、模板安装和砼工程步骤；

3）管道顶进：

包括挖土、顶进、测量、纠偏过程，利用千斤顶出镐在后背退地情况下，将顶进管子推向前进，从管节位于导轨上开始顶进起，直至完成这一顶管段为止；无法一次顶进时，所述顶管段分成两节，采用中继间接力顶进方法，实行分段顶进；所述中继间设置有剪力楔；

4）回填。

优选的，所述步骤1）具体包括：确定工作坑位置和坑中心位置，依照工作坑中心桩利用钢尺放样出工作坑开挖边线，工作坑采用机械开挖与人工开挖结合的方式，控制每层开挖深度，及时浇注砼。

优选的，所述步骤2）中土方开挖过程具体包括以下步骤：开挖前根据设计管道埋深计算出正确的上口开挖尺寸，采用机械开挖第一板3-4米，剩余至工作坑底均采用人工开挖；在接近地下水位时，护壁层高不超过1.5米，各段之间设置不小于10cm的平台；每层待混凝土强度≥80%后，进行下一次开挖；第二次及以后向下挖土，均只能先开挖一侧，待此侧混凝土强度达到80%后再开挖另一侧。

优选的，所述步骤2）中模板制作过程具体包括以下步骤：用人造竹胶板制成模板，模板外侧每隔40-60cm 加一道竖向加强板，模板接缝利用橡胶泥密实；模板外侧再用三角斜撑进行支撑，斜撑下加一块木板，并与斜撑牢固连接；在斜撑与模板接触面上下各加一横向木条，同时横向采用长钢管或方木进行加固。

优选的，步骤2）中模板安装采用逆作法钢筋砼工作坑模板支立方法。

优选的，步骤2）中所述砼工程中施工连接缝的处理，采用斜缝连接方式。

优选的，步骤3）中所述分段顶进是指当顶进阻力超过主千斤顶的允许总顶力或管节容许的极限压力或工作井后靠背极限反推力，无法一次达到顶进距离要求时，采用中继间接力顶进方法，实行分段顶进，中继间每次顶程不宜超过20厘米；所述中继间将管道分割成前后两个部分，中继间油缸工作时，后面的管段为后座，前面的管段被推向前方，中继间按先后逐个启动，管段分段顶进。

优选的，步骤3）中所述管道顶进过程中，随着管道的推进还可以采用注浆减摩方法，通过工具管及混凝土管节上预留的注浆孔，向管道外壁压入减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆套。

本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：

采用本施工方法，既能够节约一定的征地拆迁费用，又能够减少环境污染及对道路的阻塞，具有显著的社会效益和经济效益。

附图说明

图1为本发明的工作坑护壁中模板与斜撑关系及结构示意图。

图2为本发明的工作坑护壁中预留洞口示意图。

图3为本发明的第一节井壁中钢管搭设剖面示意图。

图4为本发明的模板与架管连接关系示意图。

图5为本发明的斜撑与模板连接关系示意图。

图6为本发明的斜撑与地基连接关系示意图。

图7为本发明的工作坑配筋示意图。

图8为本发明的中继间断面示意图。

图9为本发明的中继间正面示意图。

图10为本发明的中继间内侧面示意图。

图11为本发明的工作坑底板配筋平面示意图。

图中，1-第一节井壁，2-第二节井壁，3-第三节井壁，4-模板，5-预留洞口，6-素砼，7-小方木，8-大方木，9-顶托，10-调节螺杆，11-架管，12-加强板，13-斜撑，14-限位板，15-垫板，16-钢筋，17-前壳体，18-后壳体，19-止水带，20-油缸，21-千斤顶，22-剪力楔，23-钢承插混凝土管，24-顶背钢板，25-钢筋混凝土底板。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。

本施工方法主要有以下内容

1. 工艺流程

顶管工程施工工艺：测量放线→工作坑开挖→钢筋砼护壁→顶管设备安装→管道顶进→回填

2. 操作工艺

2.1测量放线

将工作坑位置设在离高压电杆和其他管线一定安全距离的位置（根据现场实际情况确定工作坑位置），根据每个工作坑的具体位置，利用全站仪和已布设的平面控制网放样出工作坑中心位置，然后用水准仪测量出工作坑的开挖深度。最后依照工作坑中心桩利用钢尺放样出工作坑开挖边线，放样完成后应及时报监理工程师验线。

2.2工作坑开挖

本工程雨污水管道设计最大埋深约14米。工作坑开挖前应先对该施工范围内的各种地下管线进行详细调查，对周围有影响的地面构筑物进行加固或迁移。工作坑开挖采用挖掘机开挖和人工开挖相结合，挖掘机开挖不到的采用人工开挖；开挖土方全部进行现场倒运，保证满足顶管工作场地需求。工作坑机械开挖后应及时刷坡、绑扎钢筋、支模、浇注砼，同时控制每层开挖深度，及时浇注砼，减少工作坑壁出现塌方，保证施工作业安全。及时做好排水设施、安全警示和现场便道等工作，工作坑平台采用方木和圆木作为横梁，木板铺装顶面，用Φ50㎜钢管做护栏，高度为不小于1.2米，中间设置下管及出土口。

2.3钢筋砼护壁

2.3.1施工工艺流程

根据以往施工经验，本工程逆作法钢筋砼支护采用如下施工顺序进行施工：土方开挖→钢筋制作→模板制作→第一段井体浇筑→第二段井体浇筑→第三段井体浇筑→封底；

第一段井体、第二段井体、第三段井体的内径依次缩小，第一段井体、第二段井体、第三段井体对应的第一节井壁1、第二节井壁2、第三节井壁3的厚度逐渐增厚。第一段井体内壁设置有模板4，第三段井体设置有预留洞口5，预留洞口横向贯穿第三段井体，第三段井体底部设置有素砼6和钢筋混凝土底板25。

模板4内侧通过小方木7连接有大方木8，大方木8内侧连接有顶托9，顶托上设置有调节螺杆10，并通过调节螺杆10连接架管11。

模板4外侧设置有加强板12，模板内侧采用斜撑13进行支撑，斜撑顶端紧密接触模板4，斜撑顶端还设置有两块限位板14，两块限位板14分别位于斜撑顶端上下，并连接于模板上，两块限位板为横板，两块限位板的位置与加强板12位置对应。

斜撑13底部压紧地基，并在地基与斜撑之间加设垫板15，斜撑13、垫板15与地基之间通过钢筋16栓接固定。

2.3.2施工方法

（1）土方开挖

为了保证工作坑底尺寸，在开挖前根据设计管道埋深计算出正确的上口开挖尺寸，在开挖第一板3.5米时，可采用机械开挖，剩余至工作坑底土用均采用人工开挖，电葫芦吊运土方。在接近地下水位时，护壁层高不超过1.5米，各段之间设置不小于10cm的平台。每层待混凝土强度≥80%后，方可进行下一次开挖。第二次及以后向下挖土，均只能先开挖一侧，待此侧混凝土强度达到80%后再开挖另一侧，循序渐进以防止井壁沉降。

（2）模板制作

为保证钢筋砼外观质量，本工程模板采用木模，木模用人造竹胶板制成，模板外侧每隔50cm 加一道竖向加强板，保证模板强度，模板接缝利用橡胶泥密实，以保证砼光洁度及方便脱模，同时也可以增加模板的周转使用次数。模板外侧再用三角斜撑进行支撑，为加大斜撑底部与地基的接触面，在斜撑下加一块木板，并与斜撑连接牢固；另外为保证模板横向强度，在斜撑与模板接触面上下各加一横向木条，木条长度70cm，保证压住两个竖向加强板。同时横向采用长钢管或方木进行加固，保证模板横向强度。为保证砼外观颜色，利用同一型号脱模剂。

（3）钢筋工程

1）第一节井壁的钢筋制作时，预留第二段井壁钢筋，其长度不小于50cm，受拉主筋的连接均采用焊接，同一断面焊接的数量≥50%，两个焊接断面间距＞30cm，预留出的钢筋均插入土中，并确保垂直。

2）锚固长度:钢筋混凝土墙(壁)的拐角处(包括池壁与底板拐角处)的钢筋,留有足够的长度锚入相邻的墙(壁)内,锚固长度自墙(壁)的内侧表面起算,不小于40d(HPB300级钢不小于30d),且直线长度不小于20d,如在同一平面内,锚入相邻墙(壁)内一侧的并排钢筋超过两根时,应将靠墙(壁)内侧钢筋适当向里放置,以保证同一平面内一侧的并排钢筋不超过两根。

3）用水泥砂浆垫块控制保护层。

4）钢筋遇直径不大于300mm 的孔洞时可绕过，遇直径大于300mm的孔洞时应切断，同时应配置加强钢筋。

5）在底板钢筋制作时，预留井壁的钢筋。

（4）模板安装

模板工艺流程如下：安装前检查→模板吊装就位→调整模板位置→安装竖向加强板→安装斜撑→斜撑固定→与相邻模板连接，

逆作法能够提高地下施工的安全性，可以大大节约工程造价，缩短施工工期，防止周围地基出现下沉。因逆作法钢筋砼工作坑模板支立具体施工方法除上下段接缝处需要特殊处理外，其它与普通钢筋砼一样，所以在此只对工作坑接缝处处理作一叙述，其它不再叙述。

（5）砼工程

1)砼拌和运输

为了保证护壁的浇筑质量，护壁混凝土采用商品混凝土，利用专用砼运输车运输进场，并采用混凝土泵送车或导流筒进行护壁浇筑。

2) 砼浇筑

由于采用逆作法施工，结构墙体分多次浇筑。施工连接缝的处理，采用斜缝连接。斜面的角度一般取小于或等于45度（视混凝土的坍落度而定），每层厚度按垂直于斜面的距离计算，不大于振动棒的有效振捣深度，一般取500mm左右。斜面分层有利于排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，减少内部微裂，增加混凝土密实度，使混凝土抗压强度提高，从而提高抗裂性。

混凝土浇筑及间歇的全部时间不得超过混凝土的初凝时间，同一井段的混凝土连续浇注，并在底层混凝土初凝之前将上一层混凝土浇注完毕。在下次砼浇筑前，先对已浇砼表面进行凿毛、冲洗干净、保持湿润，浇筑下部墙体时，在施工缝处先铺一层厚度为15-30mm 的砼配比相同的水泥砂浆、浇筑细致捣实，使新旧砼紧密结合。

3) 砼养护

混凝土采用自然养护法，现场制作三组试块。根据以往的施工经验，混凝土7 天抗压强度能达到设计强度的70%左右，为加快施工进度，在第七天进行一组试块试压，看其是否达到设计强度的70%，如达到则进行下一板墙浇筑。

2.4管道顶进

管道顶进的过程包括挖土、顶进、测量、纠偏等工序，从管节位于导轨上开始顶进起至完成这一顶管段止，施工过程始终控制这些工序，以保证管道的轴线和高程的施工质量。

2.4.1挖土

管前挖土是保证顶进质量及地上构筑物安全的关键，管前挖土的方向和开挖形状直接影响顶进管位的准确性，因此管前周围起挖应严格控制。对于密实土质管端上方可有大于1.5㎝空隙，以减少顶进阻力，管端下部135°中心角范围内不得超挖，保持管壁与土壁相平，也可预留1㎝厚土层在管子顶进过程中切去，防止管端下沉。管前挖土深度一般等于千斤顶出镐长度，严格控制超挖。

管内挖土采用人工挖土方式，人工挖土方法。管内土方运输采用人工翻斗车转运。顶进时应遵照先挖后顶、随挖随顶、顶前测量、顶后复测的原则。管道顶进与管道监测应同步进行，第一节管子下到导轨上，应测量管子的中线、前端及后端的管底高程，确认合格后，方可顶进。

在顶进过程中遇到下列情况之一时，应立即停止顶进，及时采取措施，处理完善后再继续顶进：

（1）发生塌方或遇到障碍；

（2）后背顶斜或严重变形；

（3）顶铁发现扭曲迹象；

（4）管位偏差过大，且校正无效；

（5）顶力较预计增大，接近管节端面许可承受的顶力。

2.4.2顶进

顶进是利用千斤顶出尬镐在后背退地情况下将顶进管子推向前进，其操作过程如下：

（1）安装好顶铁挤牢，管前端已挖一定长度后启动油泵，千斤顶进油活塞伸出一个工作行程，将管子推向一定距离；

（2）停止油泵打开控制阀，千斤顶回油活塞回缩；

（3）添加顶铁，重复上述操作，直至需要安装下一节管子为止；

（4）卸下顶铁下管，在混泥土管接口处放胶圈，以保证接口缝隙和受力均匀；

（5）在管口处安装一个内胀圈，作为临时加固措施防止顶进纠偏时错口，内胀圈直径小于管内径5-8㎝空隙用木楔背紧，胀圈用7-8㎜厚钢板，焊制宽200-300㎜；

（6）重新安装好顶铁，重复上述操作。

2.5工程质量及安全保证措施

①测量定位所用的全站仪、水准仪等测量仪器须经过鉴定合格，在使用周期内的计量器具按计量标准进行计量检测控制。

②轴线定位、控制点要严格保护，避免毁坏，在施工期间，定期复核检查定位是否位移。

③总标高控制点的引测，采用闭合测量方法，确保引测结果精度。

④砼振捣应密实，妥善控制好振捣棒布点、插入深度及振捣时间、次数。

⑤为保证砼的表面质量及拆模方便，模板采用同一品种的脱模剂，拆模后余留在模板面的砼必须铲清。

⑥做好砼的养护工作，保证养护时间。

⑦所有模板制作尺寸要准确、拼缝严密、刚度要好、支撑要牢靠。

⑧在结构施工过程中，对所有钢筋连续接头（除绑扎外），应在监理见证下现场取样，选专业测试单位进行复试，合格后方可进行下道工序施工。

2.6顶管工作坑平面尺寸

根据本次顶管的管径，为满足顶管施工需要确定顶管坑平面尺寸。

一般开挖工作坑，其底部的平面尺寸应根据管径大小、管节长度、操作设备、出土方式及后背长度等不情况而定。

2.6.1工作坑的尺寸计算：

矩形工作坑的底部尺寸一般可按下式计算其宽度（B）与长（L）：

B=D1+2b+2C

式中，B—工作坑的底部开挖宽度（m）；

D1—管外径（m）；

b—管两侧操作空间（m），一般为每侧1.2-1.6m；

C—撑板厚度（m），一般采用0.2m。

L=L1+L2+L3+L4+L5

式中，L—工作坑的底部开挖长度（m）

L1—管节长度（m）；

L2—顶镐机长度（m）；

L3—出土工作间长度（m）；

L4—后背墙的厚度（m）；

L5—稳管时，已顶进的管节留在导轨上的最小长度（m），一般为0.3m-0.6m。

经计算矩形工作坑的宽度：B=4.1米，工作坑的长度：L=6.1米。

根据现场实际情况，工作坑开挖尺寸定为长6m，宽4m。

2.6.2工作坑支撑及工作平台搭设

为便于完成顶管要求及进出场机械设备，选择顶管坑及现场地形和土质可作原土后背等实际情况，考虑单面顶管并选择控制井位或带支线井位。按照1：0.1的坡度根据管道埋深计算出工作坑地面开挖宽度，并放出道路占用边线，将工作坑四周用彩板围档。机械开挖人工修坡，开挖后，根据土质情况采用木板支护壁，工作坑木板支护完毕后，搭设平台和立顶管架，必须有专业人员进行指导监督。

工作坑基础、后背及导轨安装：根据实际开挖土质情况和设计要求，采用3：7灰土和混凝土相结合的基础，厚度各为30厘米。混凝土强度等级为C30，浇筑宽度较钢制导轨两侧各宽50 cm。并在混凝土内部埋设15 cm×15 cm的钢制导轨作轨枕，这种基础不扰动地基土，能承受较大的荷载。后背采用原土做后背，紧贴土体后背垫15㎝×15㎝×50㎝方木叠放，在其前面放置立铁，立铁前面放置横铁。原土后背墙安装时，应满足以下要求：

（1)后背土壁应铲修平整，并使土壁墙面与管道顶进方向相垂直；

（2)方木应卧入工作坑底0.5-1m，使千斤顶的着力点中心高度不小于方木后背高度1/3；

（3)方木断面可用15㎝×15㎝，立铁可用20㎝×30㎝工字刚横铁可用工字钢两根；

（4)后背不应出现上下或左右的不均匀压缩，否则千斤顶支撑在斜面后背的土上，造成顶进偏差；

（5)导轨作用是引导管子按设计的中心线和坡度顶进，保证管子在顶入土之前位置正确。导轨安装牢固与准确对管子的顶进质量影响较大，因此安装导轨必须符合管子中心、高程和坡度的要求。

导轨采用钢轨，用道钉固定导轨两侧坑木上，导轨安装高程的预抬量一般取10㎝。

导轨内距核算公式：

，

式中，A=两导轨内距，D=管外径， h=导轨高度， e=管外底距枕木的距离。

2.7顶进

2.7.1 顶进是利用千斤顶出尬镐在后背退地情况下将顶进管子推向前进，其操作过程如下：

（1）安装好顶铁挤牢，管前端已挖一定长度后启动油泵，千斤顶进油活塞伸出一个工作行程，将管子推向一定距离；

（2）停止油泵打开控制阀，千斤顶回油活塞回缩；

（3）添加顶铁，重复上述操作，直至需要安装下一节管子为止；

（4）卸下顶铁下管，在混泥土管接口处放胶圈，以保证接口缝隙和受力均匀；

（5）在管口处安装一个内胀圈，作为临时加固措施防止顶进纠偏时错口，内胀圈直径小于管内径5-8㎝空隙用木楔背紧，胀圈用7-8㎜厚钢板，焊制宽200-300㎜；

（6)重新安装好顶铁，重复上述操作。

（7）顶进时应注意事项：

1）顶进时应遵照“先挖后顶，随挖随顶”的原则。应连续作业，避免中途停止，造成阻力增加，增加顶进的困难；

2）首节管子顶进的方向和高程，关系到整段顶进质量，应勤测量、勤检查，及时校正偏差；

3）安装顶铁应平顺，无歪斜扭曲现象，每次收回活塞加放顶铁时，应换用可能安放最长顶铁，使连接的顶铁数目最少；

4）顶进过程中，出现管前上方塌陷、后背倾斜、偏差过大或油泵压力表指针骤增等情况，应停止顶进检明原因、排除故障后，再继续顶进。

2.7.2测量

测量必须按照设定的管道中心线和工作井位建立地面与地下测量控制系统，控制点应设在不易扰动、视线清楚、方便校核的地点，并加以保护，在施工期间应进行定期校核。

在顶管工作井内的后部设置测量平台，其临时水准点由地面水准点引入，在交接班时进行仪器高程的校对和调整。顶进轴线由设计管道轴线通过经纬仪引入工作内，然后对中观测。

管道是否沿着设计管轴线顶进，靠测量进行检查。管道轴线偏差采用经纬仪用支导线法测量与控制，高程偏差采用水准仪测量。测量频率一般每顶进一节管子测量一次，特殊情况次数应增加。

全段顶完后，应在每个管节接口处测量其中线和高程，有错口时，应测出相对高程。

2.7.3顶管质量应符合下列规定：

（1）接口必须密实、平顺、不脱落；

（2）内胀圈中心应对正管缝，填料应密实、均匀；

（3）管内不得有泥土、石子、砂浆、砖块、木块等杂物；

（4）管外壁与土体间的空隙，应填充处理完毕；

（5）有严格性要求的管道应经水压、闭水试验合格；

（6）顶管允许偏差值

注：表内D为管径（㎜）

当管段过长时一次顶进有困难，可分成两节采用中继间法顶进。在顶进过程中，由于砂卵石段管节重心轨迹不重合，在节与节之间容易出现相对错位和转动，本方法的特点是在中继间设置抵抗节间剪切的剪力楔22，保证了相邻两节在顶进时的连续性。

全钢中继间的使用：中继间外套采用Q235B，厚度8毫米，卷成φ1350长2000mm圆筒，前后用厚度40mm钢板做弧顶板，用厚度12mm钢板固定于圆筒上，内固定8个自身长940mm外径φ205，行程650mm的顶镐。

中继间包括前壳体17和后壳体18，后壳体连接油缸20，油缸连接千斤顶21，千斤顶21连接在后壳体的顶背钢板上，千斤顶21的前端增设一块环形钢板并均布剪力楔22，中继间接缝处预留缺口设置橡胶止水带19，使止水带既能止水又能适应管节的沉降要求。

本发明中继间增设剪力楔，解决砂卵石段管节重心轨迹不重合，在节与节之间容易出现相对错位和转动的问题；注浆减摩采用改良膨润土触变泥浆，对膨润土泥浆配比进行改良。

中继间原理：解决砂卵石段顶管的顶力问题，主要考虑如何克服管壁外周的摩阻力。当顶进阻力，即顶进迎面阻力和管壁周围摩擦阻力之和超过主千斤顶的允许总顶力或管节容许的极限压力或工作井后靠背极限反推力，无法一次达到顶进距离要求时，采用中继间接力顶进技术，实行分段顶进，使每段管道的顶力降低到允许范围之内。采用中继间将管道分割成前后两个部分，中继间油缸工作时，后面的管段为后座，前面的管段被推向前方。中继间按先后逐个启动，管段分段顶进由此达到减小顶力的目的。采用中继间技术后，管的顶进长度不再受后座顶力的限制，只要增加中继间的数量，就可延长顶进的长度。顶管结束后把中继间的油缸和千斤顶依次拆掉，将中继间后壳体顶入前壳体内，把伸缩缝焊接好，用聚氨酯膏处理好中继间与管道之间的接缝，对中继间内壁进行防腐和防锈处理。

改良膨润土触变泥浆注浆减摩：注浆减摩是砂卵石段顶管施工中的一个重要环节，由于随着管子的不断推进，推力会随之增加，而降低顶进阻力最有效的方法是注入膨润土泥浆，使之在管外壁与土层之间形成一个完整的环状泥浆润滑套，改变原来的干燥摩擦状态为液体摩擦状态，这样就可以大大地降低顶进阻力，减小地面沉降。改良膨润土泥浆配比如下表：

采用改良膨润土触变泥浆进行减阻，注浆浆液是在地面注浆系统配制后，经过充分搅拌发酵，再通过液压注浆泵进入输浆总管及管节上的环形分管，压入管节上的注浆孔形成管节外围泥浆套。经过改良膨润土触变泥浆减阻后理想的地层土特性：1）塑性变形好；2）流塑至软塑状；3）内摩擦小；4）渗透性低。改良膨润土触变泥浆既有减阻触变性又有可固化性，还具有较好的稠度可形成优质泥浆套产生一定的支撑性，可保证顶管顶进过程中其上方土体的安全和稳定，避免土体坍塌和路面下沉。

改良膨润土触变泥浆在静置时处于凝胶状态，扰动后变成溶胶，再静置一段时间后又恢复成凝胶状态。它在长时间静置时也不发生聚沉和离析现象。在扰动时具有足够的流动性，即触变性。触变性是顶管中泥浆能发挥作用的基本因素。在与土壁接触处，泥浆靠自重向土壁内渗透，此时它失去部分水分而变稠，静切强度增加，形成一层薄而坚韧、不透水的固体颗粒胶结物，即泥皮。泥皮能有效地维护土帮的稳定性。因此，衡量改良膨润土触变泥浆的性能指标，除密度、含砂率、胶体率外，还有失水量、静切强度和泥皮厚度等，这些参数可用专门仪器测定。

注浆压力控制在0.15Mpa以内，达到压力后注浆孔封堵密封。顶进施工中，减阻泥浆的应用是减少顶进阻力的重要措施。顶进时，通过工具管及混凝土管节上预留的注浆孔，向管道外壁压入一定量的减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆套，减少管节外壁和土层间的摩阻力，从而减小顶进时的顶力。泥浆套的好坏直接关系到减阻效果。为了保证压浆效果，在工具管尾部环向均匀地布置了4个压浆孔，顶进时及时进行压浆。工具管后面的3节混凝土管节上都有压浆孔，以后每隔2节设置1节有压浆孔的管节。混凝土管节上的压浆孔有4个，呈90°环相交叉布置。压浆总管用φ50mm钢管，除工具管及随后的3节混凝土管节外，压浆总管上每隔6米装1个三通，再用压浆软管接至压浆孔处。顶进时，工具管尾部的压浆要及时，确保形成完整有效的泥浆套。混凝土管节上的压浆孔供补压浆用，补压浆的次数及压浆量需根据施工时的具体情况确定。

施工期间要求泥浆不失水、不沉淀、不固结，既要有良好的流动性，又要有一定的稠度，顶进过程时要不断地观测泥浆流量，使流量控制在需用量的1.2-1.5倍内，随时检查泥浆是否到位、是否渗透，并及时处理。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (7)

1.砂卵石地质条件下顶管施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）测量放线、工作坑开挖；

确定工作坑位置和坑中心位置，依照工作坑中心桩利用钢尺放样出工作坑开挖边线，工作坑采用机械开挖与人工开挖结合的方式，控制每层开挖深度，及时浇注砼；

2）钢筋砼护壁：

工作坑挖好后，依次进行土方开挖、模板制作、钢筋工程、模板安装和砼工程步骤；

3）管道顶进：

包括挖土、顶进、测量、纠偏过程，利用千斤顶出镐在后背退地情况下，将顶进管子推向前进，从管节位于导轨上开始顶进起，直至完成这一顶管段为止；无法一次顶进时，所述顶管段分成两节，采用中继间接力顶进方法，实行分段顶进；所述中继间设置有剪力楔；

步骤3）中所述管道顶进过程中，随着管道的推进还可以采用注浆减摩方法，通过工具管及混凝土管节上预留的注浆孔，向管道外壁压入减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆套；

采用改良膨润土触变泥浆进行减阻，注浆浆液是在地面注浆系统配制后，经过充分搅拌发酵，再通过液压注浆泵进入输浆总管及管节上的环形分管，压入管节上的注浆孔形成管节外围泥浆套；改良膨润土触变泥浆在静置时处于凝胶状态，扰动后变成溶胶，再静置一段时间后又恢复成凝胶状态；在与土壁接触处，泥浆靠自重向土壁内渗透，此时它失去部分水分而变稠，静切强度增加，形成一层薄而坚韧、不透水的固体颗粒胶结物；

注浆压力控制在0.15Mpa以内，达到压力后注浆孔封堵密封，顶进时，通过工具管及混凝土管节上预留的注浆孔，向管道外壁压入一定量的减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆套；为了保证压浆效果，在工具管尾部环向均匀地布置了4个压浆孔，顶进时及时进行压浆；工具管后面的3节混凝土管节上都有压浆孔，以后每隔2节设置1节有压浆孔的管节；混凝土管节上的压浆孔有4个，呈90°环相交叉布置；压浆总管用φ50mm钢管，除工具管及随后的3节混凝土管节外，压浆总管上每隔6米装1个三通，再用压浆软管接至压浆孔处；顶进时，工具管尾部的压浆要及时，确保形成完整有效的泥浆套；混凝土管节上的压浆孔供补压浆用，补压浆的次数及压浆量需根据施工时的具体情况确定；

顶进过程时要不断地观测泥浆流量，使流量控制在需用量的1.2-1.5倍内，随时检查泥浆是否到位、是否渗透，并及时处理；

4）回填。

2.根据权利要求1所述的砂卵石地质条件下顶管施工方法，其特征在于，所述步骤1）具体包括：确定工作坑位置和坑中心位置，依照工作坑中心桩利用钢尺放样出工作坑开挖边线，工作坑采用机械开挖与人工开挖结合的方式，控制每层开挖深度，及时浇注砼。

3.根据权利要求1所述的砂卵石地质条件下顶管施工方法，其特征在于，所述步骤2）中土方开挖过程具体包括以下步骤：开挖前根据设计管道埋深计算出正确的上口开挖尺寸，采用机械开挖第一板3-4米，剩余至工作坑底均采用人工开挖；在接近地下水位时，护壁层高不超过1.5米，各段之间设置不小于10cm的平台；每层待混凝土强度≥80%后，进行下一次开挖；第二次及以后向下挖土，均只能先开挖一侧，待此侧混凝土强度达到80%后再开挖另一侧。

4.根据权利要求1所述的砂卵石地质条件下顶管施工方法，其特征在于，所述步骤2）中模板制作过程具体包括以下步骤：用人造竹胶板制成模板，模板外侧每隔40-60cm 加一道竖向加强板，模板接缝利用橡胶泥密实；模板外侧再用三角斜撑进行支撑，斜撑下加一块木板，并与斜撑牢固连接；在斜撑与模板接触面上下各加一横向木条，同时横向采用长钢管或方木进行加固。

5.根据权利要求1所述的砂卵石地质条件下顶管施工方法，其特征在于，步骤2）中模板安装采用逆作法钢筋砼工作坑模板支立方法。

6.根据权利要求1所述的砂卵石地质条件下顶管施工方法，其特征在于，步骤2）中所述砼工程中施工连接缝的处理，采用斜缝连接方式。

7.根据权利要求1所述的砂卵石地质条件下顶管施工方法，其特征在于，步骤3）中所述分段顶进是指当顶进阻力超过主千斤顶的允许总顶力或管节容许的极限压力或工作井后靠背极限反推力，无法一次达到顶进距离要求时，采用中继间接力顶进方法，实行分段顶进，中继间每次顶程不超过20厘米；所述中继间将管道分割成前后两个部分，中继间油缸工作时，后面的管段为后座，前面的管段被推向前方，中继间按先后逐个启动，管段分段顶进。

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