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镇江宏宇机电设备有限公司

顶管施工技术及验收规范(十四)顶管施工测量和导向

发表时间:2018-12-14 09:38作者:马保松

10.11 顶管施工测量和导向

10.11.1在顶管施工中,特别是在施工污水管道等重力管道时,对施工精度要求特别高。所以,顶管施工必须严格按照设定的管道中心线和工作坑位建立地面与地下的测量控制系统,控制点应布置在不宜扰动、视线清晰、方便校核的地方,并加以保护。

10.11.2 在安装测量装置时,所用的测量仪器应和工作坑的坑底和坑壁分开,避免这些位置在施工由于顶进力的施加产生位移,从而和起始位置不一致,则很容易产生误差。

10.11.3 为了满足顶管施工精度要求,在施工中必须对下面几个参数进行测量:

l 顶进方向的垂直偏差;

l 顶进方向的水平偏差;

l 掘进机机身的转动;

l 掘进机的姿态;

l 顶进长度。

10.11.4 常用的测量方法主要有:

l 光学法(测量水平和垂直偏差)。主要装置包括激光和主动或被动目标靶、经纬仪、激光经纬仪和CCD 摄像机;

l 电磁法(测量垂直和水平偏差)

l 陀螺法(测量水平偏差)

l 液面水平法(测量绝对高度)

l 倾角计——主要是机械钟摆(测量掘进机的倾角和偏转)

l 路径测量(测量顶进长度)

10.11.5 顶管始发前必须认真测定掘进机头的轴线和标高,并将测量数据及时反馈进行调整。顶进施工中的原始数据记录必须连续、真实、完整,记录表格填写清楚。

10.11.6 交接班时,必须认真交接测量记录,交清管道轨迹和纠偏趋向。

10.11.7 每节管道顶进结束,必须进行复测,绘制管道顶进轨迹图(含管道高程、方向、顶进力曲线等),并由项目经理或监理人员检查复核。

10.11.8 在市区内施工时,为了不影响对其它地上或地下建筑物或构筑物的扰动,必须进行地面变形监测和建筑物的沉降观测,按建设单位的要求,在指定地段进行施工监测布置,观测在顶进过程中地面变形和土体位移情况,以便及时采取措施,保证地上或地下建筑物或构筑物的安全和正常使用。顶进结束后应绘制施工过程和竣工后的地面变形图。

10.11.9 在长距离曲线顶管施工时,推荐使用SLS-RV测量导向系统(10.11.9)该系统的设备包括硬件和软件两部分,硬件设备主要包括主动目标靶、激光经纬仪、反射棱镜、倾角测量仪、控制装置、顶距测量装置和导向系。该测量导向系统的主要性能如下:

l 在顶进过程中可以连续测量和计算掘进机的位置;

l 比传统的测量方法节约了大量的时间;

l 可以对水平和垂直方向上的曲线顶进进行测量和导向;

l 可提供大量详细的信息用于对方向的优化控制;

l 用户友好的软件系统;

l 对顶进管道进行自动测量;

l 掘进机的位置可以在远程计算机上显示。

图片5.png10.11.10 在采用装备先进的土压平衡或泥沙平衡掘进机施工时,可以将设备置于自动手动位置,系统则根据测量系统显示的测量结果和偏差情况,进行自动纠偏,或采用人工控制的方法进行纠偏。

10.11.11 挖土校正法即采用在不同部位增减挖土量,以达到校正目的的方法。例如管头误差为正值时,应在管底超挖土方(但不能过量),在管节继续顶进后借助管节本身重量而沉降。开始时管节后部已被土挤紧,而前节管的自重又不足以克服它,故管子可能先出现继续爬坡现象,经过一段距离,在管自重的作用下才趣于下降。这种方法校正误差的效果较慢,适用于误差值不大于10mm的情况下。挖土校正法多用于土质较好的粘性土内,或用于地下水位以上的砂土层中。

10.11.12 强制校正法是采用强制措施造成局部阻力,迫使管子向校正方向转移的方法。这类方法又可分为衬垫法、支顶法、支托法和主顶千斤顶校正法。

a) 衬垫法 在首节管的外侧局部管口位置垫上钢板或木板,用加工成短节的刃板亦可,造成强制性的局部阻力后,迫使管子转向。误差消除后撤出垫板,不易撤除时就被挤入土内。短节刃板可以取出重复使用。

b) 支顶法 采用支柱或50~100kN的千斤顶在管前设支撑,斜支于管内顶端。为了扩大承压面积,在支柱下垫上木托板。这样,边顶进,管节就随着被支顶起来。此种校正方法见效快。注意不要使管节调向过快,而应当缓慢地转向,否则支撑受力过大,管壁受到的局部压力也大,容易引起管体破坏。当管节接近设计高程时,可拆除支撑使管节缓慢地正常顶进。

c) 支托法 在流砂层顶进时,发现误差要立即校正。当采用支顶法无效时可采用支托法以增加支撑能力。但一般不采用。

d) 主顶千斤顶校正法 当顶距较短时 (≤ 15m), 如发现管中心线有误差,可以利用主压千斤顶进行校正。例如,管中线向右偏时,可将管口处右侧的顶铁比左侧顶铁加长10~15mm,当千斤顶向前推进时,右侧顶力大于左侧,从而校正右偏的误差。

10.11.13 校正工具管纠偏

校正工具管是顶管施工的一项专用设备。根据不同管径采用不同直径的校正工具管。校正工具管主要由工具管、刃脚、校正千斤顶、后管等部分组成。校正千斤顶按周向均匀布设,一端与工具管连接,另一端与后管连接。工具管与后管之间留有10~15mm的间隙。后管与工具管连接应牢固。顶进钢筋混凝土管时,校正千斤顶以首节钢筋混凝土管的端面为后座,调节工具管的方向。顶进过程中工具管起导向作用,既能引导后面的管节正确地前进,也能成为误差产生的因素。因此,要求工具管运转灵活,长度尽可能短些,在校正完成后,管节已按设计线路前进时,为了稳定管线走向,又希望工具管长些。为了满足以上要求,工具管长度应设计恰当。其长度与外径的比值称为灵敏度,可用下式计算:

图片6.png

式中:n ——灵敏度;

L ——工具管长度,m

D ——工具管外径,m

一般情况下,当管径为DN1000~1500mm时,取n=1.5左右,管径大于DN1600mm时,取n=1.0~1.2

后管与工具管搭接的空隙间,应在后管外周上焊上一条圆钢或扁钢,使其间保留5mm的空隙量。校正时以后管为支点调转方向,一般转角为1~1.5º。此外在刃脚外周的上半圆上加焊一条钢带作为超挖环,使管子与上部土层间留有10~15mm的超挖量,以利于校正。

普通顶管施工中,管体产生自转并不影响管子使用和施工操作。但采用机械挖掘或其它顶进方法施工时,就会影响设备的正常使用,此时应当防止管子产生自转。用机械旋转切削时,刀齿承受土的反力。该力方向与刀头旋转的方向相反,通过刀头传递到工具管上,使工具管沿该力方向旋转,即管子自转方向与刀头旋转方向相反。因此,旋削式机械设计时要考虑刀头能向正反两方向旋转,以消除管子自转;或在工具管两侧各装一块翼板,克服旋转产生的反扭矩,阻止管子旋转;但由于校正时翼板阻力较大,妨碍校正操作,要求翼板能缩回。

10.11.14 在顶进过程中应采取勤测量、多微调的操作方法,作到及时发现误差,及时加以校正,相应抵抗力矩值也小,尽量使误差值保持最小。

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