高水位大粒径卵砾石地层钢管长距离顶管施工减阻技术.pdf

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1、管线工程器PipelineEng{neering高水位大粒径卵砾石地层钢管长距离顶管施工减阻技术郭彩霞(北京市市政四建设工程有限责任公司，北京100176)摘要：通过对泥水平衡顶管掘进机选型、顶进推力的计算、顶进过程的控制、泥浆减阻材料和减阻措施的创新性改进与应用，在未启动中继间的条件下，取得有效减阻60％的显著成果，使泥水平衡顶管掘进机在黄河河床下一次顶进6351／1(外径1650mm，t=25Inm钢管)，成功解决了高水位、大粒径卵砾石地层中钢管长距离顶管施工减阻技术难题。关键词：管道；顶管；高水位；卵砾石地层；长距离；减阻中图分类号：U455．47文献标志码：B文章编号：1009

2、～7767(2012)03—0095—03TheDragReductionTechnologiesforL0ng—distanceSteelTubePipeJackinginWater-richandLarge-sizedGravelStratum一般认为，长距离顶进是指连续推进400133以上以上的卵石含量为22％，最大可见粒径为55cm；的顶管施工。管线要穿越建筑物、构筑物等，且不具备4)需一次性长距离顶进DN1600钢管，穿越黄河设置工作井的条件，或者设置工作井将影响周围的环段635m境，增加工程造价和延长工期，则采用该法施工，因此2关键施工技术发展长距离顶进技术是大势所趋。但是

3、，目前用顶管法2．1顶管机选型在高水压、高卵石含量的复合地层长距离一次穿越仍根据工程地质条件和以往的施工经验，顶进设备是一大技术难题，尤其是一次长距离穿越河湖水体的选用具有破碎功能的DH一1350砾石型泥水平衡顶管风险极高，且可供参考的类似工程经验很少．于是长机。该顶管机前端设有适用于山地土质地层的挖掘刀距离钢管顶进的减阻措施就起到了最为关键的作用。头和用于破碎砾石的切削滚刀。切削刀盘与机械动力1项目难点分析室之间设有破碎室．经二次破碎后的砂砾石进入泥水内蒙古黄河镫口供水(一期)顶管穿越黄河工程位仓，经过轧碎后进入排泥仓。于内蒙古自治区包头市镫口扬水站管理区内，主要包括2．2顶力计算穿

4、黄顶管、工作井、接收井及其临时工程。该工程具有高为了确保顶管设备在土层中沿着预设轴线顺利水位、大粒径卵砾石含量高、地层稳定性极差、长距离顶进。千斤顶的顶力值F需要克服作用在管道及机头一次穿越施工难度大、工程风险极高等显著特点，主要上的外力(包括顶管机的正面阻力和管外壁与土体的表现在：摩擦阻力)可根据轴向力平衡原理求出。1)地下水水位高、补给丰富，供水管道施工竖井紧2．2．1顶管所需要的顶力临黄河岸边，净距仅10m(管道轴线位于黄河水位以F=+=xrD(P土+P水)1／4TrDLrl。下14m位置处)：式中：为顶管机正面阻力；为钢管与土的摩擦力；2)土质稳定性极差，顶管轴线350m范围内

5、上部D0为切削刀盘的外径，取1．65m；P±为切削刀盘前方为细砂、粉细砂，下部为壤土；的正面土压力，取300kPa；P水为切削刀盘前方的水压3)顶管穿越的地层卵石含量高，砾石层中粒径在力，取180kPa；D为钢管外径，取1．651TI；L为顶进长度，6cm以上的卵石含量为65％左右，其中粒径在10cm取635m；厂为摩擦系数，考虑到钢管与土的摩擦力和2012~3棚(5一)第3o拳啼荭投术95器管线工程PipelineEngineering用钢筋混凝土柔性接口企口管，管顶距规划河道底1I13直径在1000~2000mm管线占全线70％以上；管道以上，槽顶沿管道轴向两侧10m范围内设500

6、mm厚埋深最深处为地面下10in。混凝土顶板作为防冲刷层，为保证该顶板稳固，顶板4)地质情况复杂。顶管段约90％的管线位于现况两侧各设1000mlTl深趾角深入河底。砂卵石层，局部管段还遇到现况岩层，砂卵石含量不2)管道穿越现况南水北调及张坊应急供水管道均匀，最大石块直径50~60ClTI，稳定性差，极易塌方。现况南水北调干线为2xDN4000mmPCCP管道，5)地下水丰富。沿线地下水位高、降水战线长，其设计污水管道与南水北调管线交叉2次，交叉处管径中东沙河干线降水占降水1=程总量的45．9％，西沙河较小(D=400mm)，经与南水北调建设管理中心商议，干线降水约占66．3％，全线共

7、打降水井625眼。设计采用双排DN400nlm球墨铸铁管道自南水北调干6)拆迁范围大。拆迁范围包括地下市政管线(供线上方通过，2条管道1用1备，闸门切换，并在交叉处暖、供水、现况合流管道)，电信管道、电力管道、军用电两侧各50m沟槽范围内采用1。5mm厚的HDPE防渗缆及通讯光缆，居民住房、果树、苗圃、林木、养殖场、膜进行防渗处理。集贸市场等。现况张坊应急供水管道为DN2000mmPCCP压6结语力管，东沙河干线、西沙河干线各与其有1处交叉，管