采用夯管锤施工的实践精选.docx
- 文档编号:6811172
- 上传时间:2023-05-10
- 格式:DOCX
- 页数:9
- 大小:135.18KB
采用夯管锤施工的实践精选.docx
《采用夯管锤施工的实践精选.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《采用夯管锤施工的实践精选.docx(9页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
采用夯管锤施工的实践精选
采用非开挖夯管施工地下管道的工程实践
黄云兵
与传统的开挖施工相比,非开挖施工就是不开挖地面铺设地下管道的一种施工方式,能有效解决地下管道穿越不具备开挖条件的障碍物,是地下管道施工技术的一项进步。
从1896年美国首次采用顶管法,在铁路下顶进一根混凝土管开始,顶管施工方法成为铁路、公路下铺设地下管道的标准施工法。
20世纪60年代后,随着液压技术的发展和大型千斤顶的采用,顶管施工法获得迅速推广。
1986年在英国伦敦成立的国际非开挖协会(InternationalSocietyforTrenchlessTechnology),简称SSTT,标志着非开挖技术施工方法被发达国家普遍接收和认可。
我国从1953年到1985年采用传统的非开挖技术阶段,1985年到90年代中旬引进消化国外非开挖技术,90年代中旬后开始自行研制非开挖装备和相应的技术。
我国从一开始引用的非开挖技术是顶管法,从2000年后,随着定向技术的快速发展,定向钻机、气动矛、夯管锤等非开挖设备的运用,非开挖技术施工地下管道已经成为我国普遍采用的一种施工技术,至2008年,我国在非开挖施工比例、设备拥有量已经处于世界领先水平。
非开挖施工的选择方式有了很大扩展,采用非开挖技术施工成为地下管道施工首选。
本文介绍采用非开挖夯管工艺施工地下管道的应用案例,为非开挖夯管工艺的应用提供一些参考。
一、工程概况
1、上海市污水三期1.8A标位于宝山淞南地区的,承担雨污水主干网和部分道口支管的施工。
位于长江南路长逸路口的Y9#井为顶管工作井,该井为长方型状长8.5米宽4.2米,基坑采用钻孔灌注桩围护,分别向两个方向顶进Ф1800雨水总管。
由于该井位于道路交叉口,还分别设计了一根长45米Ф1200管道和一根29米长的Ф600雨水通向支路。
该工作井位于长江南路中央,已经占用了大量车道,开挖施工要半封交通,还要碰到道路两侧大量的地下管道,因此,只有采用非开挖施工的方式,而采用那种非开挖工艺成为焦点问题。
结合我公司的应用实践,我们提交分别顶管和夯管的方案,经专家讨论同意。
Ф1200支管与顶管工作井夹角650,经现场测算工作井的斜角面长度达5米,采用短节1.2米混凝土管手掘式顶管施工。
Ф600支管与顶管工作井夹角860,没有顶管要求最小距离,由于支路窨井位于人流密集,顶管施工的接收井为原井,不具备开挖条件,经方案反复比选,决定采用对基坑长度要求小并可利用原井的非开挖夯管方案。
2、崇明东滩是中国电信国际光缆的登陆点之一,2007年10月为配合海底光缆登陆,需穿越海堤埋设一根Ф219直径,长约58米的套管。
海塘管理部门提出了具体要求:
采用不开挖的施工,并能保证海堤密实的施工工艺。
光缆套管管径小,顶管施工不可能,而非开挖定向钻施工工艺需扩孔,管理部门认为对防止海水倒灌存在隐患,被否决。
非开挖施工工艺中还有气动矛、夯管锤等可选择。
经建设单位和海塘管理单位确定,最终选择对土体基本不扰动的夯管施工工艺,并委托我们施工。
二、夯管锤的施工原理与适用范围
1、施工原理
夯管施工法就是将夯管锤将待铺设的钢管沿设计路线直接夯入土层,实现非开挖穿越铺管。
夯管锤是一个低频、大冲击功的气动冲击器,由压缩空气驱动。
夯管锤构造见图一
夯管锤在施工过程中,产生较大的冲击力直接作用在钢管的后端,通过钢管的传递到前端的管鞋上来切削土体,被切削的土体进入钢管内,待钢管抵达目标后,取下管鞋,钢管留孔内,土体采用压气、高压水射流或螺旋钻杆等方法排除,有时为减少阻力,在夯入一节钢管后,间断地将管内的土排出。
完成上述工序后,管道施工完成。
施工原理示意图见图二
2、适用范围
1)、对管材的要求
由于夯管过程中要承受较大的冲击力,因此夯管锤只能用于铺设钢管,一般应使用无缝钢管,也可采用焊接钢管,若采用螺旋钢管容易产生方向偏移。
钢管壁厚应满足一定的要求,如果夯管距离超过40米,壁厚应增加20~25%。
管壁要求见下表:
表一
管径(mm)
≤250
350~800
800~1200
1200~1500
1500~2000
壁厚(mm)
≮6
≮9
≮12
≮16
≮20
2)、施工能力范围
夯管锤最适合大管径、管幕及套管施工,也可用在沉管灌注桩、钢管桩和异
图一:
夯管锤结构示意图
..
1234567
1-砧子2-冲锤3-缸体4-配气孔5-配气杆6-减震器7-胶管
17181920212223242526272829
12345678910111213141516
1-地层2-切削头3-钢管4-垫木5-出土器6-出土窗口7-夯管锤8-滑车9-钩子10–高压气管
11–锤进气阀12–注油器13–示油窗14–主进气阀15–空压机排气阀16–空压机17–注浆硬管18–拉环
19–夯管头20–注浆软管21–调节锥套22–张紧器23–压力表24–注浆阀25–储浆罐26–进气软管
27–油量调节阀28–注浆管进气阀29–高压软管
图二:
夯管锤施工原理示意图
型钢板桩施工。
最大冲击力每次可达到2000t,最大施工管径能达到3500mm。
一般施工管径范围为50~2000mm。
施工长度一般为10~80m,最大可达120m。
施工速度一般在6~8m/h,快时可达15~20m/h。
以上数据,具体需根据土层情况定。
实际施工经济的夯管速度应该为2~3m/h为宜。
三、夯管锤施工的特点
1、土层适应能力强
夯管锤铺管对地层适应能力较强,几乎可以在任何土层中使用,无任是含大量砾石土层还是含水土层均能顺利夯入管道。
虽然夯管锤的地层适应能力强,但在地层密实度、硬度、粘性、含水性、含砾石情况对夯管锤的铺管能力影响很大。
在松软、粘性小、含水量丰富、砾石含量少(20%内)的地层层中铺管较容易,在密实、硬、粘性大、含水少、砾石含量大(超过60%)的地层中铺管相对较困难。
2、施工精度较高
夯管锤施工方法一般在其水平与垂直偏差控制在2%以内。
在不均匀地层中采用土体进入管内来控制偏差,在均匀地层及短距离、小管径施工中可采用体外排土,也能达到上述要求。
3、对地表及临近构筑物影响小
夯管锤采用体内排土的施工方法,对土体的挤压力接近零,虽然其每次的振动锤击力很大,但基本对地表与临近构筑物没有影响。
4、对工作坑要求相对较高
夯管锤施工方法其工作坑要求相对较高,工作坑长度不得小于:
夯管锤长度+管段长度+行程+锥头长度。
一般施工中夯管锤长度为2~3m,施工的每节管段为2~3m,行程0.3~0.5m,锥头长度按夯锤型号和夯进的管径来确定,本次选用的夯锤型号H300,可直接夯325钢管,锥头长度就为0,夯大于或小于325的管道就要增加锥头长度。
为此,一般工作坑长度至少在5米以上。
工作坑宽度根据施工作业的要求与施工管径定,一般为管径加1~2米。
开挖工作坑中,如遇地下管线也问题不大,只要满足两个条件,1就是夯管锤、导轨或管节是否能放置下去,2就是管线是否采用“托、吊、抱”等保护好。
夯管锤采用气动作用力,因此对水淹较敏感。
因此工作坑水位应控制在槽底以下。
5、施工成本低
夯管锤设备较简单,操作与维护较方便,施工成本相对较低。
除对管材的特殊要求造成降低适应能力与经济能力较差外,其他均是较为理想的非开挖施工方法。
四、设备与材料的选型
1、设备选型
两次施工均选用了我公司H300型夯锤施工,其主要技术指标见下表:
表二
设备型号
主机外径(mm)
主机长度(mm)
耗气量(m3/min)
空气压力(MPa)
适用管径(mm)
可铺设的管径(mm)
最大铺管长度(m)
H300
300/310
2100
9~12
0.4~0.7
∮273~∮630
∮108~∮730
75
注:
最大铺管长度是指管径与方向精度控制的综合。
由于长江南路设计为Φ600雨水管道,需夯Φ800钢管作为套管,夯管锤通过调节锥套大小来完成不同管径的管道夯进。
2、管材的选择
本文介绍的两次夯管施工中,电信要求直接夯入钢管作为套管直接使用,无须防腐等措施。
而长江南路为雨水支管,采用钢管施工费用较高,且存在防腐等问题,为此,我们选择的管材组合方案4套,供业主选择。
1)钢管+内外防腐
该方案按要求施工时防腐层不脱落,就能达到质量要求,外防腐计划采用加强级,采用三油二布或三PE,内防腐采用煤沥青、环氧煤沥青或涂料。
为保护防腐层,最好采用加大的管鞋(切削头),但该方法容易产生管道偏位。
还有就是采用注浆润滑,这样也能很好的保护防腐层。
同时,由于焊缝较多,焊缝处的防腐质量控制较难,也会影响夯管的施工进度。
2)钢管+阴极保护
该方案就是钢管无须防腐或简单防腐,防腐主要依靠牺牲阳极的保护措施。
可采用比铁的电极电位负的镁阳极或锌阳极,在砌筑窨井时,将镁阳极包或锌阳极包直接连线焊接在管道上,镁阳极包或锌阳极包可埋在地下或靠窨井筑一尺寸为30*30mm的阳极包检查井。
此方法相当于采用镀锌钢管,但又可以通过阳极包的检验来满足管道使用年限的要求。
3)、钢套管+PE内套管。
该方案由于采用内管为PE或PPR管,钢管无须防腐,由于PE或PPR管价格较高,对于排水管道不很经济,其优点是PE管质量可靠,使用年限长,采用热熔接头可使钢管的内径减小,PE或PPR管没有土压力的存在,可采用壁厚相对薄的材质,节约施工费用。
4)钢套管+UPVC内套管
由于该方案的UPVC内套管具有承插头,外径增大,成本增加,为此该方案不采用。
通过上述比选,经业主、监理、设计和总包单位讨论决定,选择钢套管+PE内套管的管材组合方案。
3、钢管选择:
为保证夯管的方向操控性,按夯管工程的规范要求应该选用无缝钢管。
在长江南路夯管中,考虑无缝钢管管径越大越贵,同时,理论上来讲,管径越大同等距离方向控制越好,作为雨水管套管对材料的要求也不高,为此,我们在长江南路施工中选择了螺旋钢管,且管壁厚度按最小选择,节约了施工费用。
五、夯管施工具体步骤
1、夯管施工流程图
图五:
夯管施工流程图
否
是
2、工作坑开挖
长江南路顶管工作井支管管底标高在总管顶面上约10cm,支管离地面约4米,需要我们在工作井内搭设约2米高的工作平台。
为增加工作面,我们将灌注桩打穿后,将需打入的钢管伸入井壁约0.5米,工作面总长度延长到4.8米,为此我们按“夯管锤长度+管段长度+行程+锥头长度”=2.1+2+0.3+0.7=5.1米>4.8米,为此我们将管段长度缩短为1.5米,这样,工作面达到了施工要求。
崇明东滩采用开挖基坑,由于海堤内侧无作业位置,滩涂地下水位高,基坑挖至海堤下部压顶处,拆除部分砼,施工后修复。
基坑底部采用10cm碎石层整平。
3.导轨安装
H300型夯管锤一般采用20﹟槽钢作为导轨,要求槽钢水平、平稳。
崇明东滩采用的开挖基坑,要求导轨下部焊钢抓嵌入槽底碎石层;长江南路采用将导轨与工作平台钢管焊接固定,由于管径大,采用两根导轨上架设自制滑车,标高调节到Φ800钢管中心标高一致。
在水平夯管的条件下,导轨前端比后端高1%*管节长度,导轨顺直与接入的窨井成一线,以此为基准,根据排管要求决定导轨坡度,并要求每夯入一节管道将导轨矫正一次。
4、设备安装与施工
1)将切削头与钢管焊在一起,对着发射坑壁将钢管置于导轨上。
2)按照图二将设备连接好,用张紧器将夯管锤与钢管拉紧使之成为一个整体。
3)注油器内加满润滑机油,将化学泥浆配置好,置于储浆罐中。
4)开动空压机,打开主进气阀、注浆罐进气阀和注浆阀,调试注浆量。
注浆量为含水量越小越大。
5)关闭注浆阀,打开夯管锤进气阀,检查钢管和夯管锤的水平度。
6)打开注浆阀,待泥浆从注浆管流出后,开启夯管锤进气阀,慢速夯入钢管。
在钢管进入地层1~3米之间应最少3次检查调整钢管的水平、垂直位置,钢管进入地层距离较多后(一般6米以后),将无法调节方向。
7)一条钢管进完后,撤去张紧器,将夯管锤、出土器、调节锥套、夯管头拆下,焊接下一条钢管,重复上述操作。
8)注意事项
注意调整注油器的注油量,其调节范围为0.005~0.05L/min,观察夯管锤排出的尾气,以其中略含油雾为宜。
夯入3米后,完全开启夯管锤进气阀,全速夯进钢管。
5、管内清土
长江南路夯管施工到窨井位置时应及时停止夯击,按位置在井内打洞,然后再夯击进入窨井墙体,管道外缘采用压浆密实,窨井墙体粉平。
随后及时穿插内管,在工作井内分段焊接。
管道内清土一般采用向钢管内注水,待清水将土芯泡软后,用压缩空气将土芯顶出,也可直接采用空压机压气吹土或人工掏土取土等。
6、工程结果和施工图片
1)长江南路夯管误差在垂直水平误差均控制在5cm内,一次性夯到了原有窨井位置,满足了现场要求,解决了工程难题。
2)崇明东滩电信夯管按预定位置出土,误差在2cm内,显示了非开挖夯管施工工艺的优势。
六、结论
夯管作为非开挖施工工艺之一,在条件合适的情况下,有其独特的优势,非开挖施工技术人员应在不同的工程条件中灵活应用。
参考文献
乌效鸣胡郁乐等导向钻进与非开挖铺管技术中国地质大学出版社2004/10
最新文件仅供参考已改成word文本。
方便更改
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 采用 夯管锤 施工 实践 精选
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)