玻璃钢顶管施工的原理与特点

玻璃钢顶管施工的原理与特点

    顶管施工就是借助主顶油缸及管道间的中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推到接收坑内后回收的过程。与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在了两坑之间，顶管施工示意图如图1.1所示。一个比较完整的顶管施工大体包括以下部分。

1．I作坑和接收坑

    工作坑也称基坑。工作坑是安放所有顶进设备的场所，也是玻璃钢顶管掘进机的始发场所。工作坑还是承受主顶油缸推力反作用力的构筑物。接收坑是接收掘进机的场昕。通常管道从工作坑中逐节推进，到接收坑中把掘进机吊起以后，再把第一节管子推出一定的长度，整个顶管施工才算基本结束。有时在多段连续顶管的情况下，工作坑也可当接收坑用，但反过来则不行，因为一般情况下接收坑比工作坑小得多，顶管设备无法安放。

2．洞口止水圈

    洞口止水圈安装在工作坑的出洞洞口和接收坑的进洞洞口，具有防止地下水和泥沙流到工作坑和接收坑的作用。

    3 ．顶管机

    顶管机是顶管掘进用的机器，也称顶管掘进机或掘进机，它安放在所顶管道的最前端，主要是用来取土和保证管道顶进方向的正确性。

4．主顶装置

    主顶装置主要由主顶油缸、主顶油泵、操纵台及油管四部分构成。主顶油缸是管道推进的动力，它多呈对称状布置在管壁周边。在大多数情况下，其都成双数且左右对称。     主顶油泵主要通过高压油管为主顶油缸提供压力油，常用的压力在32-42MPa之间，高的可达到50MPa。操纵台主要控制主顶油缸的推进和回缩。操纵的方式有电动和手动两种，前者使用电磁阀或电液阀，后者则采用手动换向阀。

5．顶铁

    顶铁有环形、弧形和马蹄形之分。环形顶铁的主要作用是把主顶油缸的推力较均匀地分布在所顶管道的端面上.弧形和马蹄形顶铁可以弥补主顶油缸行程与管节长度之间的不足。弧形顶铁用于手掘式、土压平衡式等许多方式的顶管中，它的开口向上，便于管道内出土，而马蹄形顶铁则是倒扣在基坑导轨上的，开口方向与弧形顶铁相反，它只用于泥水平衡式顶管中。

   6．基坑导轨

 基坑导轨是由两根平行的箱形钢焊接在轨枕上制成的。它的作用主要有两点：一是使推进管在工作坑中有一个稳定的导向，并使推进管沿该导向进入土中；二是让环形、弧形顶铁工作时能有一个可靠的托架。

7．后座墙

    后座墙是把主顶油缸推力的反力传递到工作坑后部土体中去的墙体。它的构造会因工作坑的构筑方式不同而不同。在沉井工作坑中，后座墙一般就是工作井的后方井壁。在钢板桩工作坑中，必须在工作坑内的后方与钢板桩之间浇筑一座与工作坑宽度相等的厚度为o．5～lm的钢筋混凝土墙，目的是使推力的反力能比较均匀地作用到土体中去，尽可能地使主顶油缸总推力的作用面积大些。

    由于主顶油缸较细，如果把主顶油缸直接抵在后座墙上，则后座墙极容易损坏.为了防止此类事情发生，在后座墙与主顶油缸之间，我们再垫上一块厚度在200～400mm之间的钢构件，称之为后靠板。通过它把油缸的反力较均匀地传递到后座墙上，这样后座墙就不容易损坏。

 8．推进管及接口

    推进管分为多管节和单一管节两大类。多管节的推进管有钢筋混凝土管和玻璃钢夹砂管，管节长度有2～6m不等，这类管都必须采用可靠的管接口，该接口必须在麓工时和施工后的使用过程中都不渗漏。单一管节的是钢管，它的接口都是焊接成的，麓工完工后变成一根刚性较大的管子。它的优点是焊接接口不易渗漏，缺点是只能用于直线顶管，而不能用于曲线顶管。

9．籍土装置

    输土装置会因不同的推进方式而不同。在手掘式顶管施工中，大多采用人力车出土；在土压平衡式顶管施工中，采用蓄电池拖车、土砂泵等方式出土；在泥水平衡式顶管施工中，采用泥浆泵和管道输送泥水。

 10．地面起吊设备

    地面起吊设备最常用的是门式行车，不同口径的管道应配不同吨位的行车。它们的优点是操作简便、工作可靠．缺点是转移过程中拆装比较困难。汽车式起重机和履带式起重机也是常用的地面起吊设备。它们的优点是转移便、灵活。

11．测量装置

    通常用的测量装置就是置于基坑后部的经纬仪和水准仪。经纬仪用来测量管道的左右偏差，水准仪用来测量管道的高低偏差。有时所顶管道的距离比较短，也可只用上述两种仪器的任何一种。

    在机械式顶管中，大多采用激光经纬仪。它是在普通的经纬仪上加装一个激光发射器而构成的。激光束打在掘进机的光靶上，观察光靶上光点的位移可判断管道顶进的高低和左右偏差。在复杂的顶管中也可用自动测量装置进行测量。

12．注浆系统

    注浆系统由拌浆、注浆和管道三部分组成。拌浆是把注浆材料兑水以后再搅拌成所需的浆液。注浆是通过注浆泵来进行的，它可以控制注浆的压力和注浆量。管道分为总管和支管，总管安装在管道内的一侧，支管则把总管内压送过来的浆液输送到每个注浆孔去。

13．中继站

    中继站亦称中继间，它是长距离顶管中不可缺少的设备。中继站内均匀地安装有许多台油缸，这些油缸把它们前面的一段管子推进一定长度以后，然后再让它后面的中继站或主顶油缸把该中继站油缸缩回。这样一只连一只，一次接一次就可以把很长的一段管道分成几段顶进。最终依次把从前到后的中继站油缸拆除，一个个中继站台拢即可。

14．辅助施I

    玻璃钢顶管施工有时离不开一些辅助的施工方法，如手掘式顶管中常用的井点降水、注浆等，又如进出洞口加固时常用的高压旋喷施工和搅拌桩施工等。不同的顶管方式以及不同的土质条件就采用不同的辅助施工方法。顶管常用的辅助施工方法有井点降水、高压旋喷、注浆、搅拌桩、冻结法等多种，都要因地制宜地使用才能达到预期的效果。顶管施工流程见图1·2。

15．供电及照明

    顶管施工中常用的供电方式有两种，在距离较短和口径较小的顶管中以及在用电量不大的手掘式顶管中，都采用直接供电。当在口径较大而且顶进距离又比较长的情况下，都是把高压电输送到掘进机后的管道中，然后由管道中的变压器进行降压再送到掘进机的电源箱中。高压供电的好处是途中损耗少而且所用电缆可细些，但其危险性也较大，要慎重使用，更要做好用电安全工作和采取各种有效的防触电、漏电措施。

图1.2顶管施工流程图

    16 ．通风与换气

    通风与换气是手掘式顶管中不可缺少的一环，否则将可能发生缺氧或气体中毒现象。顶管中的换气装置应采用专用抽风机或鼓风机。通风管道一直通到掘进机内，把混浊的空气抽离工作井，或使工作井内的空气强制流通。