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矩形頂管施工中地面沉降與隆起的原因分析和防治措施

2022-08-03 14:41:31 101 責任編輯:中工科建

矩形頂管施工


  矩形頂管施工中地面沉降與隆起的原因分析和防治措施


  1、地面沉降隆起


  矩形頂管施工期間或之后,管道軸線兩側一定范圍內發生地面沉降或隆起,影響管道周邊建筑物、道路交通和管道等公共設施,甚至危及正常使用和安全。


  (一)原因分析


  1)掘進機正面土壓失衡引起的沉降與隆起


  從土壓平衡掘進機的原理來看,掘進機經過充分的切割和攪拌后,在進土倉內形成具有較大可塑性和流動性的土體。當正面土壓力控制在被動土壓力和主動土壓力之間時,地面會下陷或隆起。事實上,由于土質變化較大,根據理論計算的控制往往存在較大差異,無法正確把握,導致土壓失衡和沉降。此外,由于部分土壓平衡掘進機對土壤的適應性不足,如刀盤截割面積過小,無法調整推進速度或螺旋輸送機的轉速,導致土壓力控制不利或不便,導致土壓力不穩定和沉降。


  2)管道外周空隙引起的沉降與隆起


  管道外圓周的縫隙是掘進機整改或彎道推進造成的,因為在整改和彎道推進過程中形成的管道截面積大于管道斷面,縫隙為被周圍的土壤填滿并引起沉降。目前一般頂管采用觸變泥漿減摩技術,掘進機外徑比管子外徑大2-3mm,形成泥漿套。灌漿不及時,會引起沉降。


  3)管道與周圍土體摩擦引起的沉降與隆起


  當管道向前推進時,與周圍土壤發生摩擦。這種摩擦經常引起土壤的剪切擾動,導致土壤移動并導致地面沉降。在管接頭形狀不均勻、接頭不均勻或管道不均勻的情況下,這種剪切擾動會加劇,增加地面沉降和隆起。


  4)管道接口滲漏引起的沉降與隆起


  當管接頭的密封圈放置不當或因管端受力不均而損壞,管接頭過度彎曲造成密封不良時,更容易發生接口漏水,水土從而流失, 這種土層損失必定會引起地面沉降與隆起。此外,管道接口的滲漏也會造成觸變泥漿的流失,大大降低了支土減摩的效果,也可能造成上述兩種原因的沉降和隆起。


  2、防治措施


  1)施工前應對工程地質條件和環境情況進行周密細致的調查,制定切實可行的施工方案,正確選用工具管,并對距離管道較近的建筑物和其他設施采取相應的加固保護措施。


  2)設置測力裝置,掌握頂進壓力,保持頂進力與前端土體壓力的平衡。


  3)施工時盡量采取小幅度的糾偏,盡可能的保證管道的直順,減小管道繞曲造成土層移動引起的沉降。避免急度糾偏造成管道接口密封失效和管端碎裂,發生水土和觸變泥漿的流失,引起地面沉降。


  4)在頂進過程中應及時足量地注入符合技術標準的潤滑支承介質,填充管道外圍環形空隙。施工結束后及時用水泥或粉煤灰等置換潤滑泥漿。


  5)嚴格控制管道接口的密封質量,防止滲漏。

  

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