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二、管道失稳1.产生原因(1)地质条件影响。从失稳原理分析可看出,管道周围土体承载力和土压力对于管道施工至关重要,因为顶进过程中难免发生轴线偏移现象。若管道周围的土体能够提供较大的作用反力,则管道不易发生较大偏移和失稳;若周围土体属于软弱土质或不均匀土质,则管道很容易因周围平衡侧向分力的承载能力不足造成失稳。同时,管道上方的覆盖层过薄也很容易因管顶士压力不足造成失稳,常见的是管道轴线向上弯曲和管道中间鼓肚现象。(2)施工质量影响。根据管道曲率与侧向分力之间的循环关系可知,若因顶管施工纠偏或纠扭不及时和不到位造成偏移量增大,将导致管道失稳,这对施工进度将带来不小的影响。(3)顶管设备原因。顶管设备在顶进过程中,若出现与管道联结不稳固或者刚度不足,都有可能造成管道失稳。2.纠正措施(1)改善地质条件,为顶管施工创造有利条件。在顶管施工中的基底处理常采取的措施包括:采用超前钻孔或超前地质预报确定前方地质情况,对于不良地质地段采取预加固措施,其中承载力过低地段、土体软硬不均匀地段、覆盖层过薄地段或地面有建筑物对管道施工造成压力的地段,可以采用预注浆、锚杆、管棚等加固,为顶管施工创造稳定、均匀的地质条件。(2)严格控制施工质量,提高管道纠偏效果。管道轴线偏移是造成管道失稳的重要原因之一,因此在施T中应把控制管道轴线偏移作为顶管技术的核心内容,要尽量减少轴线偏差。同时,在管道轴线发生偏离时,认真执行管道纠偏的有关原则,及早纠偏。同时注意对顶管设备的检查,加强管道联结刚度。
(2)严格控制施工质量,提高管道纠偏效果。管道轴线偏移是造成管道失稳的重要原因之一,因此在施T中应把控制管道轴线偏移作为顶管技术的核心内容,要尽量减少轴线偏差。同时,在管道轴线发生偏离时,认真执行管道纠偏的有关原则,及早纠偏。同时注意对顶管设备的检查,加强管道联结刚度。填充管道环形空隙。施工结束后及时用水泥或粉煤灰等置换润滑泥浆。⑤严格控制管道接口的密封质量,防止渗漏。(1)原因分析。①土层或工具管前端遇障碍物,使阻力增大。②管道轴线偏差形成弯曲,使摩阻力增大。③减阻介质膨润泥浆配比不当或注入不及时,或注入量不足,减阻效果降低,使摩阻力增大。④顶进设备油的泵、油缸或油路发生故障。⑤顶进施工中因故停顶时间过久,润滑泥浆失水使减阻效果降低。(2)防治措施。①顶管在正常顶进施工过程中,必须密切注意顶进轴线的控制,使管道轴线被控制在允许偏差范围以内。②按不同地质条件配制适宜的泥浆,并采取同步注浆的方法,及时足量地注入泥浆。③顶进施工前应对顶进设备进行认真的检修保养。④停顶时间不能过久。
(3)接口:管节接口主要由外套环(钢套环)橡胶止水带和软土衬垫组成。钢套环在加工处至现场运输吊装过程中不能变形,接口不损坏,以确保管节在对接过程中,橡胶带不移位、不翻转,确保管节的密封性。同时,钢环套在进场前还必须做好防腐处理。橡胶止水带应保持清洁、无油污,并存放在阴暗处,防止老化。施工中,将橡胶止水带用强力胶水粘贴于混凝土管口凹槽处,并粘贴牢固,在管节对接前涂无腐蚀性润滑油以减少摩阻,防止止水带翻转、移位和断裂。软木衬垫采用多层胶合板(厚度1cm左右),将其夹于前后管节钢套环间,以均匀管节间的相互作用力,减少接口损坏。管道顶通后,管道须作内接口处理,将管节间的胶合板凿至同样深度(深度2~3cm即可),并用沥青弹性嵌缝膏或水泥砂浆抹平。(4)注浆工艺:在长距离(大于100米)管道顶进过程中,必须采用注浆工艺,利用触变泥浆套减少顶进过程中管壁与土体之间的磨擦力,并填充流失的土体,减少土体变形、沉降和隔水。触变泥浆由膨润土和水搅拌而成,配合比为1:8。触变泥浆经搅拌后存入储浆箱,通过注浆机经管道输送至混凝土管注浆孔,注入土体形成泥浆套。
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