大口径顶管施工管道临时修复技术

  • 2022-03-08

  • 运营部

随着我国经济发展和城市化建设进程日益加快,城市道路负荷逐渐增大,地下管道错综复杂,顶管施工作为一种不开挖或少开挖的管道埋设施工技术,其占地面积小,不影响地面交通运输,又不破坏原有地下管线和基础设施等,特别适合城市等施工成本较高区域的管道施工,但施工过程中频发的管道破裂问题逐渐成为制约顶管施工进度及施工质量的重要难题。唐兴装备致力于非开挖设备设计与制造,本期将为您介绍大口径顶管施工管道临时修复技术。

一般情况下,顶管施工过程中采用的管节其直径允许施工人员直接进入内部进行修补,但与一般管道修补不同,管节修补后的强度要满足继续施工的需求。传统非开挖管道修补方法主要有碎裂管法、管片内衬法、内衬管法,其施工工艺复杂,修复时间长,修复成本较高。同时采用管片内衬法、内衬管法修复后的管道过流断面将会大大减小。另一方面,大量施工经验表明,管道修补部位易在后续顶进过程发生破坏,无法满足继续施工的需求。

目前顶管施工中对管节破裂通常的处理方式是开挖并更换破损的管节,然而城市地下管道错综复杂,地上建筑林立,开挖修复往往伴随安全隐患,城市主干道的开挖更会影响城市交通运输和人们的正常生活。

1钢筋混凝土顶管施工管道破损原因分析

1)钢筋混凝土顶管施工管道破损原因分析D受管材预制工艺水平影响,管材在预制中出现端头漏浆、混凝土蜂窝、断面不垂直等问题,导致部分管材质量不满足设计承载力要求。

2)管材在运输、装卸、码放、安装等过程中操作不当,造成管节损坏,降低管材承载能力。

3)顶进过程中停歇时间过长,特别是在黏土层或粉砂层中进行顶进施工时,由于土体的恢复和砂的沉聚,顶管外表面的压力和摩擦系数会显著增大,恢复到顶进初始阶段时,管材所受到的顶进力将会成倍增大,若顶进力大于管材所能承受的压力时,就会发生压碎破坏。

4)注浆量不合理或顶进前方出现砾石、塌方等不良地质情况,致使顶进过程中顶力超过管节的承压强度,造成管节损坏。

5)施工过程中未及时校正管道轴线偏差,致使轴线偏差过大,管材接口由整个端面受力变为局部受力,导致局部压力超过管材允许应力而被压碎、开裂。

6)施工队伍操作不规范,施工人员对土建知识掌握不足,施工过程中往往靠感觉操作,忽略在前期控制顶进力的重要性,往往造成顶进力超过管材的承压能力。

2工程概况

商丘市内河治理项目截污工程蔡河段(归德路一连霍高速)DW-09-DW-10段污水管网顶管长度为282m,顶管为管径2m的钢筋混凝土承插口管。沿线位于村庄内,地上构筑物密集,拆迁困难。施工过程中管节出现破裂,无法正常顶进,但由于破裂点上方为当地村民院落,不具备开挖处理条件,为及时修复损坏的顶管管道,保证后续施工进度,根据管道损坏情况及目前的修复技术,经多方论证后决定在现有大管径钢筋混凝土管道修复技术的基础上进行改进,提出一种大口径顶管施工管道临时修复技术。

3大口径顶管施工管道临时修复技术原理

本工程所使用的大口径顶管施工管道临时修复技术通过对现有非开挖管道修复技术进行改进,采用多段沿管节轴向并列拼合的固定连接的双层钢圈对管道进行支撑,通过双层钢圈间设置的微型千斤顶对外层钢圈施加的预压应力保证后续顶进过程中管材所需的强度。大口径顶管施工管道临时修复装置构造如图1所示。

4大口径顶管施工管道临时修复施工方案

本工程所使用的大口径顶管施工管道临时修复技术总体施工内容包括管道内壁处理、临时修复装置制作、临时修复装置安装、管道后处理。

4.1管道内壁处理

本工程采用的钢筋混凝土顶管表面坚硬、破裂点较多,结合临时修复装置安装要求,管道内壁处理方法包括以下方面。

1)管道内壁表面清理利用高压水枪对原有管道内部沉积物、垃圾及其他障碍物进行清理,清洗产生的污水和污物及时排出,以保证临时修复装置能与管道内壁密切贴合,并提高结构整体性。

2)钢筋混凝土管内止水处理为确保后续施工质量和安全,需对混凝土顶管渗漏点进行堵漏处理,堵漏材料可采用水性聚氨酯,对管道变形或破坏严重的部位可利用环氧胶泥进行修补。

3)管道内放样根据管道的中心线和转角与坐标控制桩的位置关系,用经纬仪测定管道的中心线,在管道内壁利用墨斗准确放样出临时修复装置外层钢圈位置。

4.2临时修复装置制作

临时修复装置外层钢圈由4块半径1000mm、厚8mm的圆弧形钢板围合而成,相邻的圆弧形钢板采用焊接连接;内层钢圈由2块半径1000mm、厚16mm的圆弧形钢板围合而成,相邻的圆弧形钢板满焊连接。相邻双层钢圈之间通过连接梁固定连接,固定梁采用工字钢。2层钢圈之间沿钢圈圆弧均匀间隔设置有微型千斤顶,微型千斤顶起升方向沿外层钢圈径向设置,且最高高度大于2层钢圈的间距。

4.3临时修复装置安装

内外层钢圈进入原有管道时需加强对原有管道的保护,不得对原状管道造成损伤,内外层钢圈拼装均采用人工拼装。

按照放样位置安装单段外层钢圈,并将微型千斤顶固定在外层钢圈的内壁上,视管节所处地层深度调整微型千斤顶高度,直至各微型千斤顶的压力之和不小于和外层钢圈面积相等的管节所承受的地层压力,注意各微型千斤顶的压力应相等。内外层钢圈安装完毕后,利用工字钢将各阶段钢圈连接在一起。

内外层钢圈各部分采用螺栓连接或焊接连接,并在连接部位注入密封胶或胶粘剂。

临时修复装置安装完成后进行整体检查,确保外层钢圈与原状管道内壁密切贴合。

4.4管道后处理

顶进工作完成之后,保留临时修复装置外层钢圈,拆除工字钢、内层钢圈与微型千斤顶,对拆除下来的构件进行回收利用。

5应用效果分析

1)施工时间短临时修复装置从工厂加工后运至工地,现场的施工从准备、吊装、安装一般只需约8h,对施工影响小。

2)技术操作简单,安全系数高该技术操作简单,交底后现场工人能很快熟练掌握安装技巧,不需要进行大面积开挖,易保障施工现场安全。

3)保护环境,节省资源不开挖路面,不产生垃圾,不堵塞交通,现场施工形象较好,同时修复装置主要采用预制而成的钢构件和微型千斤顶,各构件均可重复利用。

4)不影响管道过流面积由于施工完毕后对管道进行处理,仅保留厚度为8mm的外层钢圈,修复后的管道过流能力满足使用要求。

6结语

本文结合顶管施工过程中常见的管道破裂问题,提出一种大口径顶管施工管道临时修复技术,修补后的管道能满足后续施工强度要求,该方法具有施工简便、节能环保、安全高效的优点。在解决以往顶管施工破裂管道修复主要采用开挖地面替换引起的诸多问题的基础上,大大提高顶管施工管道修复的施工效率和质量,具有广阔的应用前景。

 

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