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1、一、工程概况1、工程情况（1）沿江北路（濠城泵站疏港大道）污水管道工程濠城泵站进厂道路管道：主要收集礐石、塔头、磊口、松山、三联工业区、珠浦工业区、茂州次中心和濠城等区域的污水，同时接收马窖泵站转输河浦片、以及中信汕头南滨片区的污水。该段污水管道管径为d1800、d2200，濠城泵站污水压力管道管径为D122012。（2）疏港大道进厂道路管道：主要收集北山湾、东湖、保税区等区域的污水。该段污水管道管径为d1350。上述两条干管在南区污水厂进厂道路处汇合成d2400进厂干管，最终进入南区污水处理厂濠江分厂。该污水管道工程d1350、d2200采用顶管法施工。管道埋深5.47.3m，d1350长度
2、641m，最大顶距180m；d2200长度3043m，最大顶距206m。管材采用钢承口、胶圈接口的C型三级钢筋混凝土管。其中d1350及d2200管段大部分位于深层软土位置，深层软土采用水泥搅拌桩进行处理。d2200局部穿过覆土较浅的细砂层，最小覆土深度2.9m左右。顶管需穿越经深层水泥搅拌桩处理的复合地基土层及覆土相对较浅的饱和细砂层。地基搅拌桩处理如下图2、地质情况本污水管道工程位于濠江南侧，广澳湾北岸陆域。地貌上属滨海近岸低地。沿线田地、积水盐田、养殖池已进行路基填筑至标高1.50m。土层由上到下是：填土、表土层：层厚0.303.50m； 粉、细砂层：层厚0.507.20m。 淤泥层：全
3、区分布，层厚0.9012.60m。灰灰黑色灰黄色，饱和，流塑态。 砂土层：层厚1.006.40m。 杂色粘性土层：层厚0.405.70m，灰黄浅灰杂色，以可塑为主。灰色粘土、淤泥质粘土层：全区分布，未钻穿的钻孔大部分集中在zk2358。钻入及钻穿厚度1.9017.20m，灰灰黑色，饱和。地下水位距地面0.31米。管道大部分穿越第 淤泥层，一部分处于淤泥间细砂位置。二、施工技术难点1、顶管大部分穿越经过深层水泥搅拌桩处理的软土层，搅拌桩无侧限抗压强度达到1.6MPa的复合地基土。三、施工方法选择1、顶管机类型的选择顶管机是顶管的关键机具，按顶管机的不同顶管分为几个类型：（1）、开放式顶管；（2）
4、、气压平衡式顶管；（3）、土压平衡式顶管；（4）、泥水平衡式顶管。以下是几种类型顶管的比较：特点适用土质优点缺点对本工程的适用情况开放式挖掘面没有支撑，刃口切土，人工掘进。无地下水的对沉降要求不高的砂层，粘土层。工具管构造简单，掘进方便。不适用含水层，挖掘面不能自稳的土体。顶进速度慢。不适用。本工程穿越饱和淤泥层及细砂层，不适用。气压平衡式采用气压平衡挖掘面的压力。淤泥质土，粘性土，砂性土，碎石层，砾石层。排除挖掘面障碍物方便。不适合覆土浅的砂土层，压缩空气易冒顶。顶进速度慢不适用。本工程部分穿越覆土相对较浅的土层；土压平衡式采用搅拌仓的土压平衡挖掘面的压力，弃土是干土。粘土，粉质粘土，粘质粉
5、土，砂性土。适用土质广，挖掘面稳定，地面沉降小，弃土处理方便。在砂性土层中施工，需要添加土体改良剂；不适用渗透系数大的含水土层及有较大石块或障碍物。水位高，细砂渗透系数高。不适用。泥水平衡式采用泥水压力平衡挖掘面的压力，弃土以泥水方式排除。粘性土，砂性土，小粒径的砂砾层。适用土质广，挖掘面稳定，地面沉降小。弃土处理较难，不适用有较大石块或障碍物。适用。 根据地层地质情况，大部分管道穿越的地层为经过水泥搅拌桩处理的饱和淤泥层，部分地段穿越覆土较浅的淤泥间细砂层。经过对比土压平衡、泥水平衡顶管施工方法的特点，泥水平衡式顶管对地层地质的适用性较好。1）本工程选用的是一种具有破碎能力的泥水平衡的顶管机
6、，切削下来的泥土在泥土仓内形成塑性体，以平衡土压力，而在泥水仓内建立高于地下水压力1020KPa的泥水、泥浆，以平衡地下水压力。通过把进水添加粘土等成份的比重调整到一定范围内，即使挖掘面是砂的土质，也可形成一层结实的不透水泥膜，同时平衡地下水压力和土压力。2）顶管机的刀盘前面切割面安装有合金固定刮刀，刀座和刀盘焊接采用耐磨焊条。刮刀在刀盘的4把刀杆上的布置是全段面切割布置，刀盘每转动一周，滚刀和刮刀对前面土体是全段面的刮动。顶管机在主顶装置的推动下，使到坚硬的土体破裂；刮刀对破裂的土体进行切割，掏空前方土体，顶管机向前推进。3）顶管机的刀盘和泥土仓是个多棱体，且刀盘是围绕主轴作偏心转动，经过刀
7、盘对前方土体切割，碎块泥土小于顶管机的隔栅孔就进入泥水仓被泥水循环管输送走。 泥水平衡式顶管的顶管机示意图： 2、切削刀盘的选择泥水平衡式顶管的顶管机是一种全断面切削式的掘进机。切削刀盘位于顶管机前方，刀盘后面是搅拌仓，刀盘具有破碎、切削、平衡挖掘面土体的功能。当穿越砂层时，切削刀盘可采用普通切削刀盘。当穿越深层搅拌桩时，由于搅拌桩桩身强度大，对刀盘的破碎要求高，刀具的磨损也大，需要采用加强型的具有强大破碎功能的切削刀盘。这种加强型的大刀盘，正面密布刀具，为切削刀。切削刀刀把焊接在大刀盘上，刀尖采用特种合金铸成，坚硬耐磨。切削刀属于消耗性部件，磨损后需要更换。加强型的大刀盘增强了破碎土体的能力
8、，坚硬的土体被加强型刀盘充分破碎后，进入泥水仓中进一步破碎成小的碎块，最后由泥水循环带走。当穿越搅拌桩地层时，必须采用此加强型刀盘，保证顶管机具备破碎沿途所有搅拌桩的能力，以免顶进中途出现无法掘进需要更换刀具的问题。3、注浆减摩注浆减摩是顶管施工的一个重要节，尤其是顶距较长或长距离顶管，它是顶管成功与否的一个极其重要的关键性的环节。封闭式顶管顶进阻力由两部分组成：顶管机的迎面阻力，在覆土变化不大，土层分布均匀的情况下，通常为固定值。顶管机及管壁与土体的摩擦阻力。随顶距的增加而 增加，是顶进的主要阻力。顶进过程中，顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力最有效的方法是进行注浆减摩。
9、注浆使管外周形成一个比较完整的泥浆润滑套，从而降低了顶进时的摩阻力，顶进过程需要经常进行压灌触变泥浆工作，以减少顶进的阻力，触变泥浆系统由拌浆、注浆和管道三部分组成。拌浆是把注浆材料兑水以后再搅拌成所需的浆液(造浆后应静置24小时后方可使用)。注浆是通过注浆泵进行的，根据压力表和流量表，它可以控制注浆的压力和注浆量(计量桶控制)。管道分总管和支管，总管安装在管道内一侧，支管则把总管内压送过来的浆液输送到每个注浆孔上去。注浆孔布置为：掘进机后3节砼管各设一道、之后每间距5m 设一道补浆孔(间隔2节砼管)。注浆流程：地面拌浆- 启动压浆泵 -总管阀门开-管节阀门开- 送浆（顶进开始）-管节阀门关（
10、顶进停止）-总管阀门关-井内快速接头拆-下管节-接总管-循环复始四、施工方法1、正常顶进的过程控制顶进的程序如下：顶进前准备，所有机械设备交班检查工具头刀盘转动、开进出泥浆泵顶进、调整进出泥浆流量到达平衡泥水系统处理泥浆、装车外运测量工具头的偏位、记录、纠偏拆开各管线、混凝土管密封圈安装、吊装下井、各管线安装1个顶进循环结束、重复顶进1个行顶进系统回收、吊顶铁事前制作泥浆压触变减阻泥浆1个行程顶进结束1节混凝土管五、施工难点的解决措施(一)地基处理搅拌桩全部施工完成后进行管道顶进水泥搅拌桩的强度随龄期的增长而增长，在龄期超过28天后，强度仍有明显增长，设计以90天龄期为标准龄期。1）先进行地基
11、处理搅拌桩的施工，在搅拌桩完成后再进行顶管。这时搅拌桩的龄期较长，桩体强度较高，可采用加强型刀盘。2）采用加强型大刀盘并改进，具体是在刀盘外沿焊接超挖刀用来扩孔，使切削泥土的外径比管材外径略大。顶管机后面设置注浆孔，注入膨润土泥浆，这样可以减少土体对管道侧面的摩阻力。3）在搅拌桩复合地基顶进要降低顶进速度，降低了顶进速度的同时也增加对土体的切削破碎时间，将土体尽量破碎减少泥水系统被堵塞的机会。密切注意刀盘电机的电流情况，电流过大极可能是由于碰到坚硬的石块或遇到搅拌桩加固的砂层，这时候要减低顶进速度，增加大刀盘力矩和增加旋转次数。4）改进泥浆循环系统。使用的100mm的泥水管，可能经常被堵塞。因
12、此将泥水循环管更换成内径150200mm的大直径管，防止出土泥水管被杂物堵塞。同时更换了两个大功率的重型渣浆泵。出土泥水管到达工作井内，并不直接接上渣浆泵排出，而在渣浆泵的接口前，接上一个砂石过滤桶以过滤排出的杂物。针对搅拌桩的碎块比较多，泥浆适当加入添加剂，增加了泥浆的相对密度，改善了循环泥浆的性能。5）在搅拌桩复合地基中，顶力略有增加，但增加不明显，应该是正面压力的增大，侧面摩阻力增加不大。但由于搅拌桩龄期长，桩体强度较高，顶进时需破碎强度较高的搅拌桩，所以顶进速度相对较慢。（二）管道顶进与搅拌桩同步施工1）在进行地基处理搅拌桩施工的同时进行顶管，边打搅拌桩边进行顶管。即前面打搅拌桩，后面
13、跟着管道顶进。根据建筑地基处理技术规范JGJ792002，不同龄期的搅拌桩强度关系大致呈线性，其经验关系如下：fcu7=（0.470.63）fcu28fcu14=（0.620.8）fcu28fcu60=（1.151.46）fcu28fcu90=（1.431.80）fcu28fcu90=（2.373.73）fcu7fcu90=（1.732.82）fcu14地基处理搅拌桩设计90天标准强度为1.6Mpa，其7天强度为（0.5860.429）Mpa，14天的强度为（0.9250.567）Mpa。从上述关系可以看出，搅拌桩在14天龄期内的强度只有标准强度的2535%。根据实际施工经验，搅拌桩在深层淤泥
14、土中，早期强度增长偏慢。如果在搅拌桩施工完714天内顶管穿过搅拌桩，这时搅拌桩既有一定的龄期，桩体强度又不高，使淤泥软土层具有一定的承载力，解决了由于顶管机的比重较土重，会在淤泥中下沉造成管道脱节问题，又使刀盘比较容易的切削强度不高的搅拌桩，加快顶管速度，减少刀盘磨损。 六、施工中应注意的问题1、当顶管机停止工作时，要防止泥水从土层或洞口及其他地方流失。否则挖掘面会失稳，尤其在出洞时更应防止洞口止水圈漏水。2、在顶进过程中，密切注意地下水压力的变化随时调整，来保持挖掘面稳定。3、在顶进过程中注意相关设备及系统的运行，如进出泥泵等辅助系统是否正常等。4、对于覆土较浅的不稳定土层，应减慢顶进速度，
15、控制泥浆浓度及泥水仓压力，来保持挖掘面的稳定，控制顶进偏差及泥浆冒顶现象。七、泥水平衡式顶管施工的优点：泥水平衡理论就是以含有一定量粘土的且具有一定相对密度的泥浆水充满掘进机的泥水舱，并对它施加一定的压力，以平衡地下水压力和土压力的一种顶管施工理论，按照该理论，泥浆水在挖掘面上能形成泥膜，以防止地下水的渗透，然后再加上一定的压力就可以平衡地下水压力，同时也可以平衡土压力。（1）适用的土质范围比较广，如在地下水压力很高，以及变化范围很大的条件下，它都适用。（2）可有效地保持挖掘面的稳定，对所顶管子周围的土体扰动比较小。（3）与其他类型的顶管比较，泥水顶管施工时的总推力比较小，所以比较适用于顶距较长及长距离顶管。（4）工作坑内的作业环境较好，作业比较安全，由于它采用泥水管道，输送弃土，不存在吊土，搬运等危险的作业。（5）泥水输送弃土为连续作业，因此进度比较快。八、在地基搅拌桩施工的同时进行管道顶进的优点（1）搅拌桩与顶管同步进行，工序紧凑，缩短施工工期。（2）搅拌桩既有一定的龄期，桩体强度又不高，使淤泥软土层具有一定的承载力，解决了由于顶管机的比重较土重，会在淤泥中下沉造成管道脱节问题，又使刀盘比较容易的切削强度不高的搅拌桩，
