頂管穿越大范圍全斷面粘土地層綜合施工技術(shù)

1、頂管穿越大范圍全斷面粘土地層綜合施工技術(shù)頂管穿越大范圍全斷面粘土地層綜合施工技術(shù)吳禎張國林張國林姚蕊摘要頂管施工在國內(nèi)外的地下管道工程中已得到了廣泛的應(yīng)用，也取得了很大的成功。但頂管在穿越大范圍全斷面粘土地層中應(yīng)用還較為罕見；而且在具體的工程施工中，又經(jīng)常出現(xiàn)頂管機卡殼、刀盤磨損、刀盤結(jié)泥餅以及無法向前頂進等一系列問題；后續(xù)“開天窗”或改變施工方案處理代價很大。本文依托深圳茅洲河流域（寶安片區(qū)）水環(huán)境綜合整治項目三標(biāo)段頂管施工，詳細介紹

2、了頂管穿越大范圍全斷面粘土地層綜合施工技術(shù)，并且該施工技術(shù)應(yīng)用到實際生產(chǎn)中完成粘土地層頂進7km多，達到了行業(yè)先進水平，為今后類似工程項目穿越全斷面粘土地層施工提供了借鑒與實踐基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞頂管施工頂進參數(shù)粘土快速泥漿化1工程工程簡況簡況深圳茅洲河流域（寶安片區(qū)）水環(huán)境綜合整治項目三標(biāo)段，沙井污水管網(wǎng)接駁完善工程排水體制采用分流制，服務(wù)范圍為沙井、松崗區(qū)域的部分河流的漏排漏截的排污口。頂管施工管材有玻璃纖維增強塑料管、III級鋼筋混

3、凝土管、鋼管三種材質(zhì)，管徑規(guī)格從DN800～DN2000不等共有8種管徑，合計10.90km；頂管管道穿越地層主要為粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粘性土、粘土等地層，各類粘性土地層合計長度7km多。2工程地質(zhì)工程地質(zhì)深圳茅洲河流域（寶安片區(qū)）水環(huán)境綜合整治項目三標(biāo)段，頂管主要分布在帝堂路、西環(huán)路、創(chuàng)新路、寶安大道、北環(huán)路、中心路、黃浦路等主要干道上；地質(zhì)情況為素填土、填石、粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粘性土、粘土等地質(zhì)情況。頂管管道穿越范圍主要為粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粘性土

4、、粘土等地層；從地層物理力學(xué)試驗參數(shù)得知為高粘性土粘聚力強。2.1坡積層(Q3dl)粉質(zhì)粘土褐紅、褐黃等色，隱斑狀結(jié)構(gòu)，可硬塑，稍光滑，搖振反應(yīng)無，干強度高，韌性中等。該層主要在殘坡積臺地地段及附近的鉆孔揭露，厚度不一，巖芯采取率90%～95%，層頂埋深0.20～10.20m，層頂標(biāo)高6.31～9.89m，揭露層厚1.20～6.60m，平均層厚約3.14m。本層實測標(biāo)貫擊數(shù)6～28擊，平均14.8擊；修正后標(biāo)貫擊數(shù)5.2～24.1擊，平

5、均13.0擊，標(biāo)準(zhǔn)值12.1擊。為堅土，普氏分類Ⅲ類。粉質(zhì)粘土粘聚力C值最大為38.3kPa，平均為22.9kPa。2.2殘積層(Q2el)砂質(zhì)粘性土褐紅、灰黃、灰白等色，由下伏混合巖風(fēng)化殘積而成，原巖結(jié)構(gòu)可辨，石英礫占10～20%，可～硬塑。稍光滑，搖振反應(yīng)無，干強度中等，韌性中等。該層在所有路段的板、土倉、泥水倉，能有效的把粘結(jié)在刀盤面板上的粘土沖開，能夠很好的保護刀盤；使得刀盤在粘土地層中，能很好的把掌子面的泥土切削下來進入土倉通

6、過格柵進入泥水倉。高壓注水系統(tǒng)在機頭前端分為三路（如下圖1所示）。第一路出口在刀盤面板上，注入的高壓水壓力控制0.5～0.9MPa，隨著刀盤的轉(zhuǎn)動高壓水把前方粘土畫圓周形狀配合各類切削刀初步削開成小塊，因高壓水較切削刀超前切削粘土并具有潤滑作用使粘土不易粘在刀盤上，土體快速進入土倉。第二路出口在土倉，進入土倉的小塊粘土在高壓水、攪拌棒、刀盤轉(zhuǎn)動共同作用下攪拌成具有流動性的液態(tài)。第三出口在泥水倉，通過格柵由土倉進入泥水倉流動性高的粘土，再

7、在高壓水、攪拌棒、刀盤轉(zhuǎn)動作用下快速形成泥漿，通過進排泥漿系統(tǒng)抽走。通過三步共同作用，使粘土達到快速泥漿化的效果。圖1高壓注水管道在機頭前端出水口圖高壓注水管道在機頭前端出水口圖4.3頂管機局部改進（1）高壓注水口改進在深圳茅洲河項目頂管施工中，經(jīng)過試驗段頂進施工，頂管機在全斷面粘土地層中頂進時，粘土容易粘結(jié)刀盤，使得刀盤電流增大，變頻器容易跳刀，粘土長時間粘結(jié)在刀盤上，使刀盤卡死。起初刀盤的噴水孔為“五角星”形狀，噴水孔流量小，在大范