探究软弱地层中深基坑大口径PCCP管道施工技术

发表时间:2020/11/3   来源:《建筑实践》2020年6月18期   作者:傅文博 潘红波
[导读] 浅覆土盾构掘进施工主要指土压平衡盾构机在浅覆土中掘进施工,因该类似区段盾构掘进对施工控制及措施要求非常高,施工人员对浅覆土认识不足常带来多种影响和危害。
        傅文博  潘红波
        新疆国统管道股份有限公司,新疆乌鲁木齐市 831407
        摘要:浅覆土盾构掘进施工主要指土压平衡盾构机在浅覆土中掘进施工,因该类似区段盾构掘进对施工控制及措施要求非常高,施工人员对浅覆土认识不足常带来多种影响和危害。本文主要以佛山地铁2号线出入场线盾构区间为研究对象,系统的分析和研究在软弱地层浅覆土盾构掘进施工的风险以及相应的应对措施。
关键词:软弱地层;浅覆土;盾构掘进

        盾构隧道常常要求一定的最小覆土厚度,以保证盾构正常施工和结构抗浮安全。当盾构施工时,覆土厚度不足易造成地表隆沉量过大,甚至导致机体背土的现象。再者,当覆土有效压重、结构重等向下合力不足以抵抗浆液或地下水浮力时,所建隧道将会发生局部或整体上浮。隧道上浮将导致轴线偏离、结构安全度降低和防水效果变差等不良后果。

1、沉降及隆起发生的机理
        地层变形的基本原因是盾构掘进时,所引起的地层损失和隧道周围地层受到扰动和剪切破坏的再固结。
        1.1 沉降发生机理
        地面沉降的基本原因是盾构掘进时所引起的地层损失和隧道周围地层受到扰动再固结。地层损失是指盾构施工中实际开挖的土体体积与竣工隧道体积之差(竣工隧道体积包括衬砌外围包裹的注入浆体体积)。地层损失引起的地面沉降,大都在施工期间呈现出来。而再固结引起的地面沉降,在砂性土中呈现较快,但在粘性土中则要延续较长时间。浅覆土地层掘进时,因土体拱效应弱,沉降在短期内有明显波动(如图1)。
        1.2 隆起发生机理
        盾构通过时由于土仓压力与外部土体水体不能达到平衡,超过平衡点后引起隆起。螺旋机出土速度控制的方量超过软土中掘进理论方量。注浆引起地面隆起,直接且明显。

2、PCCP管道施工安装技术
        2.1 PCCP管道安装检查环节
        施工过程中,进行PCCP管道安装前,一定要做好安装检查,这一个环节能够将安装的质量大大提高,确保安装效益不受影响,所以施工单位在施工前,一定要对管材的质量进行检查,确保管材插口的安全性,确保管材的保护层没有脱落,避免管道出现裂痕,影响其对内部的规范效果,针对检查合格的管道要进行编号,一定要确保管道的橡胶圈的材质满足国家的要求。管材等施工材料都要经过专业的部门进行检测,并且要有检测报告,针对于橡胶圈,其表面的形状应该是“O”形,并且其表面要保持清洁,不能有裂缝或者被扭曲,进而不会影响密封效果。针对于橡胶圈的检查时,要确保其性能与母材的性能标准相一致,在进行交接验收时,要进行抽样检查,确保其接头的强度。
        2.2 PCCP管道安装准备工作
        施工过程中,要对接头进行清理,确保其保持清洁,同时也要做好接头的润滑,这样不仅方便安装,还可以保证安装的质量。针对承口圈要进行灰尘及异物的清理,要对插口凹槽进行全面清理,不要出现飞边等现象,润滑剂的使用是必须的,保证安装工作的完成。在安装过程中还会用到钢棒,这时候要保证胶圈能够均匀的插在插口处,不要出现扭曲等问题,进而确保整个安装的紧密性。
        2.3 PCCP管道安装施工技术
        2.3.1沟槽开挖
        PCCP管道施工的第一件事是沟槽开挖,所以施工开始之前一定要确保沟槽满足施工的要求,这样才能够保证PCCP管道施工高效的完成,进而确保PCCP管道的使用时间。
        排水工作。项目正式施工之前,应该对施工的地形进行探测,进而针对地形来确定相应的排水方式。针对于渗透能力比较好的地质,可以选择基坑排水方式,来保证管道的施工;对于渗透能力不好的地质,可以在其两侧挖排水沟,进而将水排出。不论是那种排水方式,都要经过相关的技术人员实际考察之后,才可以确定,进而确保项目可以正常施工。
        沟槽开挖。开挖沟槽施工之前,一定要进行表土剥离,同时还要在施工工地附近修建可以支撑大型施工设备的便道,为施工人员和施工设备提供安全的路线。


        地基处理。针对一些比较特殊的地质地区,应该考虑到其地基的承载能力,如果地基的强度达不到要求,那么要进行在处理,确保施工的质量。地基在处理之前,技术人员需要对当地的环境进行评估,确定相应的施工速度,进而选择最佳的施工方法。
        2.3.2管道运输及检查
        项目施工过程中,PCCP管道是施工中需要使用的主要材料,所以选择管材的运输方式要适合,并且要对管材进行检查。管材运输中,应该选择使用大型平板拖车来对其进行托运。在卸装时,应该使用大型履带式起重机来进行操作。除此之外,对管道的检查也是必不可少的,所以在正式开始施工前,应该对管材的合格证以及质检报告等证件进行检查,保证管道的质量以及相关的数据符合要求,管道的插口要符合插口的间隙,确保管道使用的质量。
        2.3.3管道及管道接口安装
        管道放入到沟槽之后,还需要对管道的承接口进行清理,使得承接口没有任何的杂物,然后再对其二次检测,检测之后,在其接口处安装好橡胶密封圈,进而确保衔接处的密封性。管道安装过程中,应该保证承接口面向来水方向,使得端口四周的间隙保持均匀;管道安装完成之后,还需要使用专门的测量工具来确定接口处是否良好的衔接,并且进行复查,在每次相接之前,都要对之前装好的管道进行检查,并且要做好相应的记录,确保整个施工过程的质量。在管道全部连接完毕之后,还要在管道的接头处进行再次的打压,具体的步骤分为以下三步:
        管道起吊:履带吊车将第一管子导入弧形坑内,接着进行找平,再利用吊车将需要对接的管子调入坑中距离安装关口大约0.3-0.5米的位置。
        清洁接头:安装之前需要对承接口内外部内外进行清理,将上面的杂物以及淤泥彻底清理干净,另外管子承口以及插口部分的工作面必须要平滑无凸起。
        胶圈安装:使用食用植物油对胶圈进行擦拭,将工具短棒插入胶圈下,沿着插口周围顺时针、逆时针分别转一圈,从而达到调节胶圈松紧的目的。
        2.3.4 PCCP管道对接
        pccp管道对接是安装过程中最重要的一环,施工人员要保障吊装带位置略高于安装管道承口,同时移动履带吊车使对接管距离承口10厘米的位置,缓慢引导吊车支臂,使插口与承口相接触,接着进行精确调整,并插入2-3厘米位置,最后采用内工装设备进行安装。
        内工装设备安装过程中,施工技术人员要站在管接口处,检查成接口位置缝隙是否亮光是否均匀、承口与插口是否对正等,在确定了这些方面符合安装要求规定时,进行安装。安装中履带吊车吊住管道,通过调节吊着的悬臂上升、下降等,调整安装高程,一般来说高程误差不能超过±3厘米。
        在轴线、标高都符合设计要求后,人工进行管底两侧掖角回填,回填后进行捣实。另外,安装过程中一定要重视插口位置打压孔与排气孔的位置是否正确,一般排气孔位置都要位于正上方。每一环节的管道承接完成之后,都要使用钢制侧缝规进行密封检查,确保橡胶圈依旧在插口环的凹槽内。
        2.3.5接头打压
        接头打压试验也是必须的,选择合适的设备,进行试验,管道安装要根据要求进行,进而在完成安装之后,试验可以满足要求。如果管道两侧到管顶500mm内的施工完成之后,土方满足沟槽要求,这时候管线也达到相应的强度要求,就可以对管道进行水压试验,对管道进行分段水压试验,开始试验之前,要对管道进行浸泡,在试压时,要保证试压压力是管道的1.2倍,如果在对管道的严密性进行试验时,需要将水压变成试验压力,保持恒压,之后对管身及接口处进行检查,确保没有漏水现象,则管道强度满足要求。

3、结束语
        PCCP管道是现阶段在我国水利工程建设施工中应用较为广泛的材料之一,此材料的优势显著,具有成本低、施工便捷、维护简单等特点,因此,在水利工程建设建设施工中十分受欢迎,尤其是在市场经济高速发展的背景下,PCCP管道性质研究与安装技术分析也需要进一步深入,这样才能够更好的推动我国水利工程建设施工可持续发展。

参考文献:
[1]马铁宁.给排水工程施工中长距离顶管施工技术分析[J] .晋城职业技术学院学报, 2019(01)
[2]李斌,赵亮.浅谈PCCP管道安装施工质量控制[J].四川水力发电,2017(S2)
[3]魏猛.PCCP管道生产质量控制措施[J].城市建设理论研究(电子版)2017(06)
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