【文章內(nèi)容簡介】 斤頂頂進(jìn)。隨著掘進(jìn)距離的延長，可繼續(xù)接長螺旋輸送器。一般情況下，管節(jié)和螺旋輸送器段節(jié)長度相等。 ? 這種施工方法安裝方便，但是頂進(jìn)過程小可能產(chǎn)生較大的下沉誤差。由于鉆扦與螺旋葉片的分量，當(dāng)鉆頭切削片安裝方向不準(zhǔn)時，也會產(chǎn)生較大的水平或垂直誤差。而且，誤差產(chǎn)生后不易糾正。因此，這種方法適用于短距離頂進(jìn)，一般最大頂進(jìn)長度在 70~80m。 ? 600mm以下的小口徑鋼管頂進(jìn)方法有很多種。如真空振動法頂進(jìn)。這種方法適用于直徑為200~300mm管子在松散土層。如松散砂土、砂粘土、淤泥土、軟粘土等土層內(nèi)掘進(jìn)。 ? 這種方法項(xiàng)距一般為 20~30m。 ? (三 )縱向切削挖掘 ? 圖 728所示的縱向切削挖掘設(shè)備。掘進(jìn)機(jī)構(gòu)為球形框架或刀架，刀架上安裝刀臂，切齒裝于刀臂上。切削旋轉(zhuǎn)的軸線垂直于管子中心線，刀架縱向掘進(jìn)，切削面呈半球狀。由于縱向掘進(jìn)，混凝土產(chǎn)生橫向掘進(jìn)力矩而使工具管轉(zhuǎn)動。同時，由于刀架高速旋轉(zhuǎn)而使切下的土借離心力向工具管右拋擲，便于運(yùn)輸出管外，這種掘進(jìn)裝置的電動機(jī)裝于工具管頂部，使工作面操作空間增大。該設(shè)備構(gòu)造簡單易于制作，拆裝、維修方便，便于調(diào)向，挖掘效率高，適用于粉質(zhì)粘土和粘土。 ? (四 )項(xiàng)管盾構(gòu)法 ? 在堅(jiān)硬或密實(shí)土層內(nèi)頂管，或大直徑管道頂進(jìn)時，管前端阻力很大。為了不減少工作坑，千斤頂?shù)捻斶M(jìn)長度，可采用盾構(gòu)頂管法施工。這種方法的特點(diǎn)是前方切土由一特制的頂管盾構(gòu)來完成工作坑千斤頂只是管壁與坑壁間的摩阻力，將頂管盾構(gòu)后的管子頂入盾尾。頂管厲構(gòu)法與一船盾構(gòu)法的區(qū)別是盾構(gòu)襯砌環(huán)內(nèi)不是安裝砌塊，而是項(xiàng)入管子。頂管盾構(gòu)的構(gòu)造與一般人工掘進(jìn)盾構(gòu)相同。 ? (五 )水力掘進(jìn) ? 水力掘進(jìn)是利用高壓水槍射流將切入工作管管口的土沖碎，水和土混合成泥漿狀態(tài)輸送出工作坑。 ? 在高地下水頭的弱土層、流砂層或穿越水下(河底、海底 )飽和土層，可采用水力掘進(jìn)頂管，見圖 729所示。 ? 水力掘進(jìn)工具的前段為沖泥艙。為了防止流砂或淤泥涌入管內(nèi)，沖泥艙是密封的。在刃腳處安裝網(wǎng)格，網(wǎng)孔的面積取決于土的性質(zhì)。在吸泥口處再安裝格柵，防止粗顆粒進(jìn)入泥漿輸送管道。水沖射方向可由人工控制，泥漿由于水射器的作用，進(jìn)入吸口并壓至泥漿輸送管道，在有充足工作水水源和泄泥場條件下，這種掘進(jìn)方法使飽和弱土層內(nèi)頂管過程大為簡化。 ? 掘進(jìn)方向由較正環(huán)控制。在校正環(huán)內(nèi)安裝校正千斤頂和校正鉸。沖泥艙和校正鉸之間由于校正鉸的鉸接而可做相對轉(zhuǎn)動，開動相應(yīng)的校正千斤頂可使沖泥艙作上下、左右轉(zhuǎn)動，調(diào)整掘進(jìn)方向。 ? 工具管的后段是氣閘室。為了在沖泥艙內(nèi)檢修、清理故障等，工人由小密門進(jìn)入沖泥艙。此時，應(yīng)維持工作面穩(wěn)定和防止地下水涌入，保證操作工人安全。為此，需要提高工具管內(nèi)的氣壓。氣壓系統(tǒng)包括設(shè)在工作坑地面的空壓機(jī)和輸氣管道。氣閘室是工人進(jìn)出高壓區(qū)時升壓和降壓之用。 ? 在沖泥艙、校正環(huán)和后段氣閘室之間應(yīng)有可靠的密封。通常采用橡膠止水帶密封，橡膠圓條填塞于密封槽內(nèi)，如圖 730所示。 ? 當(dāng)工作坑附近沒有方便的工作水水源和泥漿排放稀釋水系時，應(yīng)對泥漿進(jìn)行脫水處理，泥漿脫水處理可分一次分離和二次分離兩種。 ? 在高地下水頭及飽和弱土層內(nèi)水力掘進(jìn)，鋪設(shè)的管材采用鋼管和永久性焊接口。鋼管應(yīng)作防腐層。 ? 水力掘進(jìn)工作坑布置如圖 731所示。 ? 工作坑地面布置如圖 732所示。 ? 鋼管在地面進(jìn)行防腐處理與預(yù)接口，將短管節(jié)焊接，然后由門架起重機(jī)吊入工作坑內(nèi)。在坑內(nèi)與已頂入土中管子焊接連接。千斤頂呈環(huán)圓布置，后背為混凝土墻，與工作坑壁連接。工作水經(jīng)泵房加壓由進(jìn)水管輸入，泥漿由出泥管經(jīng)水射器作用輸送到地面。觸變泥漿在泥漿房拌制，經(jīng)泥漿泵加壓，由泥漿管輸送到管前端注漿口和中途泥漿槽。中途泥漿槽為中途補(bǔ)漿的貯漿槽，氣壓頂進(jìn)的壓縮空氣由空壓機(jī)房供給，經(jīng)進(jìn)氣管輸入。為了提供良好的工作條件，管內(nèi)空調(diào)的進(jìn)風(fēng)管和回風(fēng)管也鋪設(shè)進(jìn)出管道。各種管路系統(tǒng)郡應(yīng)采用可拆卸接口，以便在管道項(xiàng)進(jìn)延長時將各種 ? 管相應(yīng)延長。激光經(jīng)緯僅固定安裝在專門的機(jī)架上。 ? 混凝土沉井工作坑澆灌時，應(yīng)在混凝士墻上留設(shè)洞口，作為始頂時工具管的入口。用鋼板將預(yù)留洞口臨時封閉，以便工作坑內(nèi)安裝、調(diào)試工作進(jìn)行。始頂時，將鋼板切割取出。采用這種方法，鋼板只能從工作坑內(nèi)取出，不易保證施工安全。還有采用條木封口 (圖 733)方法，在工作坑前方鉆孔的目的是提供條木頂散的條件。當(dāng)工具管向前頂進(jìn)，數(shù)塊條木落入鉆孔內(nèi)時，整個封口就瓦解散卸。落人鉆孔內(nèi)的條木由泥漿吊桶取出，而大部分條木由沖泥艙取出。 ? 直徑 50~500mm管道也可采用水射頂管。水泵加壓的高壓工作水經(jīng)噴嘴噴出，沖成泥漿，由管道流至集水坑。 ? 此外，在工作坑壁應(yīng)做止水裝置，防止觸變泥漿或流砂滲入工作坑內(nèi)。在管線的另一端，也應(yīng)開挖工作坑，用以取出工具管。 ? 三、管子的臨時連接 ? 一節(jié)管子頂完，再將另一節(jié)管子下入工作坑。繼續(xù)頂進(jìn)前，應(yīng)將兩節(jié)管子連接好，以提高管段的整體性和減少誤差。 ? 頂進(jìn)時的管子連接，分永久性和臨時性兩種。鋼管采用永久性的焊接。頂進(jìn)過程中管子永久性連接，導(dǎo)致管子的整體頂進(jìn)長度越長，管子位置偏移隨意性就愈?。坏且坏┊a(chǎn)生頂進(jìn) ? 位置誤差積累，校正較困難。因此，整體焊接鋼管的始頂階段，應(yīng)在始頂時隨時進(jìn)行測量，避免積累誤差。 ? 鋼筋混凝土管通常采用鋼板卷圓的整體型內(nèi)套環(huán)臨時連接，在水平直徑以上的套環(huán)與管壁間楔人木楔如圖 734所示。這種內(nèi)套環(huán)的優(yōu)點(diǎn)是重量輕，安裝方便但剛性較差。為了提高剛性，可用肋板加固。兩管間設(shè)置柔性材科 (油麻、油氈 )，以防止管端壓裂。由于臨時連接口的非密封性，因而不能用于未降水的高地下水水頭的含水層內(nèi)頂進(jìn)，頂進(jìn)工作全部完成后，拆除內(nèi)套環(huán)，再進(jìn)行永久性內(nèi)接口。 ? 四、中繼間頂進(jìn)、泥漿套頂進(jìn)和蠟覆頂進(jìn) ? 頂端施工的一次頂進(jìn)長度取決于頂力大小，管材強(qiáng)度，后座墻強(qiáng)度，頂進(jìn)操作技術(shù)水平等。通常情況下，一次頂進(jìn)長度最大達(dá) 60~100m。當(dāng)頂進(jìn)距離超過一次頂進(jìn)長度時，可以采用中繼間頂進(jìn)，對向項(xiàng)進(jìn)，泥漿套頂進(jìn)，蠟覆頂進(jìn)等方法，提高在一個工作坑內(nèi)的項(xiàng)進(jìn)長度，減少工作坑數(shù)目。 ? (一 )中繼間頂進(jìn) ? 來用中繼間施工比當(dāng)工作坑達(dá)一次頂進(jìn)長度時，安設(shè)中繼間。中繼間為 — 種可前移的頂進(jìn)裝置。外徑與頂進(jìn)管的外徑相同，中繼間千斤頂在管全周上等距或?qū)ΨQ非等距布置。中繼間之前的 ? 管子用中繼間千斤頂頂進(jìn)，而工作坑內(nèi)千斤頂 (頂鎬 )將中繼間及其后的管子頂進(jìn)。中繼間施工并不提高千斤頂一次頂進(jìn)長度，只是減少工作坑數(shù)目，安裝一個中繼間，可增加一個一次頂進(jìn)長度。安裝多個中繼間可用于一個工作坑長距離頂管。圖735所示為一種中繼間。施工結(jié)束后，拆除中繼千斤頂而中繼間鋼外套環(huán)留在坑道內(nèi)。在含水土層內(nèi)，中繼間與前后管之間的連接應(yīng)有良好的密封。另一類型中繼間如圖 736。施工結(jié)束比拆除中繼間千斤頂和中繼間接力環(huán)。后中繼間將前段管頂進(jìn)，彌補(bǔ)前中繼間千斤頂拆除后所留下的間隙。采用中繼間的主要缺點(diǎn)是頂進(jìn)速度降低。通常情況下，每安裝一個中繼間，實(shí)際延長 ? 米頂進(jìn)速度降慢一倍。但是，當(dāng)安裝多個中繼間比間隔的中繼間可以同時工作，以提高頂進(jìn)速度。 ? (二 )泥漿套頂進(jìn) ? 在管壁與坑壁間注入觸變泥漿，形成泥漿套，減少管壁與土壁之間摩擦阻力，一次頂進(jìn)長度可較非泥漿套頂進(jìn)增加 2~3倍。長距離頂管時，經(jīng)常采用中繼間一泥漿套頂進(jìn)。 ? 觸變泥漿的觸變性在于，泥漿在輸送和灌注過程中具有流動性、可泵性和承載力，經(jīng)過一定靜置時間，泥漿固結(jié)，產(chǎn)生強(qiáng)度。 ? 觸變泥漿的主要成分是膨潤土。膨潤土是顆粒粒徑小于 2μ m．主要礦物成分是 Si— Al—Si(硅 — 鋁 — 硅 )的微晶高嶺土。礦物成分的組成和性能指標(biāo)因產(chǎn)地不同而不同。膨潤土的相對密度為 ~，密度為 ~。用于觸變泥漿的膨潤土的膨脹倍數(shù)應(yīng)大于 6。膨潤倍數(shù)愈大，其造漿率就愈高。還應(yīng)具有穩(wěn)定的膠質(zhì)價，不致因重力作用而顆粒沉淀，保證泥漿的稠度。曾經(jīng)用于頂管施工的兩種膨潤土的物理指標(biāo)，如表 71所列。 ? 觸變泥漿的相對密度應(yīng)為 ~，粘度60~80s，靜切力 15~25mg/cm2，膠體率不低于 98% ? 泥漿的失水量一般不應(yīng)超過 50mL/h，泥皮厚度為 2~5mm， pH值 ~。觸變泥漿的配合比應(yīng)由試配確定，曾經(jīng)采用過的重量配合比為： ? 膨潤土：水：堿＝ A： B： C＝ 23： 77： ? 膨潤土內(nèi)摻入工業(yè)堿是為了提高泥漿的稠度。泥漿稠度應(yīng)根據(jù)土的滲透系數(shù)和孔隙率確定，還應(yīng)具有良好的可泵性。此外，為了提高粘土顆粒的分散性，防止顆粒相互吸附凝聚，可摻入經(jīng)甲基纖維素。為了提高泥漿的泵送性，降低泥漿粘度和靜切力，可摻入占膨潤土重量 1~2%的腐植酸鹽，如硝基腐植酸鈉、腐酸銨等。鐵鉻木質(zhì)素硫酸鹽也可降低泥漿的粘度和靜切力。在不允許發(fā)生沉降的地面，頂管時，應(yīng)采用自凝泥漿。在自凝泥漿中，為了在頂進(jìn)完畢后使泥漿固結(jié)，摻入氫氧化鈣 (固化劑 )；并摻入松香酸鈉 (塑化劑 )以提高流動性，為了施工時保持流動性，可 ? 摻入工業(yè)萄糖 (緩凝劑 )。這些成分的摻人量都應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定。 ? 觸變泥漿由泥漿攪拌機(jī)拌制，儲于泥漿槽內(nèi)；由泵加壓，經(jīng)輸泥管輸送到前工具管的泥漿封閉環(huán)，經(jīng)由封閉環(huán)上開設(shè)的注漿孔注入到坑壁與管壁間孔隙，形成泥漿套，如圖 737所示。工具管應(yīng)有良好的密封，防止泥漿從土具管前端漏出 (圖738)。注入壓力根據(jù)地下水位而定，常用~。 ? 在管子頂入土內(nèi)的工作坑壁修建后封閉，防止泥漿從工作坑壁漏出。圖 739是橡膠止水帶的后封閉，在工作坑壁修建混凝土墻，預(yù)埋焊接有螺栓的鋼管，止水膠帶由螺母固緊。 ? 項(xiàng)進(jìn)距離過長，泥漿壓力下降，則應(yīng)在適當(dāng)部位補(bǔ)漿。泥漿從補(bǔ)漿罐，經(jīng)泵加壓從留設(shè)在管壁的補(bǔ)漿孔壓入泥漿套 (圖 740)。一般在離灌漿罐 15~20m處設(shè)第一個補(bǔ)漿孔，隨后補(bǔ)漿孔間距為30~6u0m。為了防止壓力泥漿破壞坑壁，應(yīng)在管子的泥漿流注孔外側(cè)設(shè)套環(huán)。 ? 管子在泥漿套內(nèi)處于懸浮頂進(jìn)，一般情況下，混凝土管所受浮力為管自重的 ，鋼管所受浮力為管自重的 。由于懸浮頂進(jìn)，不但減少了頂進(jìn)的摩擦阻力，而且改善了管道在頂進(jìn)時的約束條件，使管道的施工應(yīng)力減小。泥漿的厚度為 15~20mm。管四周的泥漿套厚度應(yīng)均勻。當(dāng)管道發(fā)生位置偏侈時，會使管四周泥漿厚度不均 ? 甚至 “ 消失 ” 泥漿。因此，適當(dāng)增加泥漿套的厚度是必要的。 ? (三 )蠟覆頂進(jìn) ? 管子表面覆蠟，在某些地段內(nèi)施工，曾減少了 20%的頂力。蠟覆是用噴燈在管表面熔蠟覆蓋。蠟覆既減少頂進(jìn)摩擦力，又提高管表面平整度。但是，當(dāng)熔蠟散布不均勻時，會導(dǎo)致新的 “ 粗糙 ” 。 ? 還有一種潤滑劑為瀝青混合料。材料配比為：30號石油瀝青：石墨：汽油＝ l： 2： 3或 1： 2：4(體積比 )。配制時，先把瀝青加熱至熔化，加入汽油稀，然后加入石墨攪拌成稠糊狀。頂管時，涂于管外壁表面。 ? 此外，為了減少工作坑數(shù)目，可同時采用對向頂和雙向頂。對向頂是在相鄰的兩個工作坑內(nèi)對向頂進(jìn)，管子在坑道內(nèi)吻合。雙向頂是在一個工作坑內(nèi)同時或先后向相對兩個方向頂進(jìn)。 ? 五、管道測量和誤差校正 ? 掘進(jìn)頂管敷設(shè)的管道，通常情況下，重力流管道的中心水平允許娛差為 177。 30mm，高程誤差為+10mm和 20mm。誤差超過允許值，就要校正管子位置。 ? 產(chǎn)生頂管誤差的原因很多，大部分是由于坑道開挖形狀不正確引起的。開挖時不注意、坑道形狀質(zhì)量、坑道一次挖進(jìn)深度較大、在砂礫石層開路都會導(dǎo)致開挖形狀不正確。工作面土質(zhì)不均，管子向軟土一側(cè)偏斜。千斤頂安裝位置不 ? 正確導(dǎo)致管子受偏心頂力、并列的兩個千斤頂?shù)某龀趟俣炔灰恢?、管子兩?cè)順鐵長度不等、后背傾斜，均會導(dǎo)致水平誤差。在弱土層或流砂層內(nèi)頂進(jìn)管端很易下陷，機(jī)械掘進(jìn)的機(jī)頭重量也會使管頭下陷；管前端堆土過多使管端下陷；頂力作用點(diǎn)不在管壁