6)頂管。端焊錐體頂頭,管子就位,千斤頂施力。管子頂入一段,千斤頂回程,增加頂鐵長度,再次頂管。一根管子頂完后與第二根管焊接,焊縫檢驗、防腐合格后再頂?shù)诙茏印m敼苓^程中要及時測量,如發(fā)現(xiàn)水平偏差,可用外力校正,如用錘擊或千斤頂校正。如出現(xiàn)套管向上翹起時,在此端壓重物壓下。在輔助坑觀察,管端頂出路邊后,檢查其坐標與標高,然后割除錐體頂頭,與管道連接,繼續(xù)施工。
(2)管內出土法 φ700mm以上的套管頂進時,常采用管內出土法。先清除管內積土,出土范圍一般應保持超過管端前200mm的距離,以減少管道頂進時的阻力。在頂管深度較淺及鐵路和建筑物下頂進,要注意管內清土,防止管內泥土阻塞造成路面拱起、鐵路軌道變形、建筑物和鄰近管道損壞的事故發(fā)生(其原因是在頂力的作用下,管子頂端部分土壤結構發(fā)生變化)。在管端不出土的頂進狀態(tài)下,管道頂進時的受力情況包括3部分。受力情況見下式:
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式中 P總——總的阻力(MPa);
P1——管外壁與土壤的摩擦力(MPa);
P2——管內壁與土壤的摩擦力(MPa)由入管土壤的密度而定,
P3——管頂端面阻力(MPa)。
在頂力的作用下。使管道不斷頂進,上述3方面的阻力各自不斷變化。管外壁與土壤的摩擦力是隨著頂進管道長度的增加而均勻遞增的,管內壁與管內土壤的摩擦力的變化卻不同。由于土壤的孔隙率為30%~60%,存在著較大的壓縮性,進入管內的土壤與管內壁的摩擦力逐漸增加,使斷面內土壤逐漸壓縮。與此同時,管頂端面阻力也在逐漸增加,致使土壤從軟塑狀態(tài)逐步過渡到可塑狀態(tài)、硬塑狀態(tài)與堅硬狀態(tài),管前土壤將停止向管內移動(一般入管土長約2m),并迫使管前土壤不斷壓縮,由此而引起管端面阻力不斷增加,總阻力迅速上升。停止向管內移動的管端面土層,隨著頂力的增加不斷壓縮,并通過不斷增大的土壤內摩擦角向管端四周傳遞頂力,由此造成路面拱起、鐵路軌道變形等事故。因此,頂進管道管內出土應嚴格按照“先挖后頂”的順序操作。
1)內擠壓出土法。一般用于大口徑套管頂進。在頂進套管頂端加焊特殊頂頭.頂頭外徑略大于管徑,內壁作成錐體(見圖9-3),借助油缸的推力,將進入管內泥土壓縮成小于管內徑的圓柱體,使泥土與管底壁脫離。這樣,不僅使管道摩擦力減小,而且可以防止管內的積土阻塞。為了使出土機械化,應配備內擠壓機械出土專用設備。將切土鋼絲繩繞頂頭后壁1圈,并套入活絡夾箍內,再將出土車推入管內靠近頂頭后壁,并將阻動鋼閂壓入槽內(事先按小車長度焊接于鋼管內)。啟動油泵,按額定長度要求頂進,擠壓后進入管內的圓柱體土壤引至出土車上。管道每次頂進長度應根據(jù)出土車長度計算而定。
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式中 L——頂管每次頂進長度(m);
l——出土車長度(m);
D——頂管外壁直徑(m);
d——錐體頂管頭小口直徑(m)。
停止油泵,頂管暫停,將卷揚機鋼絲繩與管內切土鋼絲繩連接,開動卷揚機帶動切土鋼絲繩,把進入管內土壤切開。拆除與切土鋼絲繩連接的接鉤,將卷揚機鋼絲繩與出土車后鋼鉤連接,開動卷揚機牽動出土車拉至管外,再用吊車吊出工作坑外運。依此循環(huán)進行。
采用內擠壓法,把原來人工進入管內挖土改為機械出土,不僅可提高工效,降低勞動強度、改善勞動條件,而且由于擠壓入管內的土壤密實、無碎土,使管內與工作坑內保持整潔。
2)鉆孔法。根據(jù)土壤類別選擇鉆頭,在鉆孔作業(yè)方便的一側開挖工作坑。工作抗應有足夠的工作面,其深度應按鉆孔位置的需要而定,地下水位較高的地段應設排水井降低地下水位。工作坑應平整,墊上枕木及軌座后應找平。鉆頭中心和管道中心必須同心。鉆孔時。對于糙土土壤,鉆頭應比主機低1%鉆桿長度;對于巖性土壤,鉆頭應比主機低5%鉆桿長度,以補償鉆頭上抬。鉆孔允許偏差,每鉆40m長度為±150mm。套管長度應與鉆桿長度一致。鉆進時應及時出土,鉆進、出土、頂管,周而復始。穿越管道與干線管道應保持同心,穿越的管子允許偏差為管子長度的±2%。
3)水力機械法。一般局限于穿越河流或野外頂管施工,在土質疏松、水源充足的條件下使用。原理是用高壓水泵將水加壓,經(jīng)過管道與高壓水槍連接,通過高壓水槍將管道前端土壤沖成泥漿,然后由吸泥泵通過管道將泥漿排出管外。常采用向心沖刷的水槍技術,在端面裝3支水槍,相隔120°。每根水槍各自擺動120°,形成扇形沖刷面,3支水槍即可完成整個土層沖刷。雙鉸型工具管見圖9-4。
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為防止泥漿沖刷過快而造成塌方,在操作時必須協(xié)調好頂進和沖刷的速度。目前常采用在管端部操作室內加入氣壓或水壓,使之平衡于地下水壓力,可以阻止塌方和流砂的出現(xiàn)。
這種方法,設備不很復雜,投資不高,勞動強度低,已趨于自動化。但由于排出泥漿需要過濾、外運,需要較大的堆放場地,所以在市區(qū)內和小型工程中不宜使用。