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地下工程施工的特殊开挖施工技术

  地下工程施工 -特殊开挖施工技术

地下工程施工的特殊开挖方法主要有:气压室法、冷冻法、分部开挖、分部支护法、超前灌浆、超前锚杆法。
长距离顶管技术
长距离顶管的施工程序是:先在管道的一端挖掘工作坑(井),完成后在其内安装顶进设备,将管道顶入土层,边顶进边挖土,将管段逐节顶入土层内,直到顶至设计长度为止。
1、顶管技术的基本设备
顶管施工的基本设备主要包括管段前端的工具管,后部顶进设备及贯穿前后的出泥与气压设备,此外还有通风照明等设施。
工具管是长距离顶管的关键设备,从前向后由冲泥仓、操作室和控制室组成,顶进设备主要包括后座、主油缸、顶铁和导轨等,出泥设备主要是吸泥机,此外还需有压缩空气供气系统、照明系统。
2、顶管施工的关键技术与措施
长距离顶管的主要技术关键是:顶力问题、方向控制、制止正面坍方。
主要技术措施是:穿墙、纠偏与导向、局部气压、触变泥浆减阻、中继接力顶进。
气动夯管锤铺管施工
1、气动夯管锤铺管施工设备和配套机具
1)主机。
2)动力系统。
3)注油与管路系统。
4)连接固定系统。
5)注浆系统。
6)清土系统。
7)辅助工具。
2、气动夯管锤铺管的特点
1)地层适用范围广。
2)铺管精度较高。
3)对地表的影响较小。
4)夯管锤铺管适合较短长度的管道铺设,
5)对铺管材料的要求。夯管锤铺管要求管道材料必须是钢管,若要铺设其他材料的管道,可铺设钢套管,再将工作管道穿人套管内
6)投资和施工成本低
7)工作坑要求低,通常只需很小施工深度,无需进行很复杂的深基坑支护作业
8)穿越河流时,无需在施工中清理管内土体,无渗水现象,确保施工人员安全。
导向钻进法施工
1、导向钻进法施工的基本原理
大多数导向钻进采用冲洗液辅助破碎,钻头通常带有一个斜面,因此当钻杆不停地回转时则钻出一个直孔,而当钻头朝着某个方向给进而不回转时,钻孔发生偏斜。导向钻头内带有一个探头或发射器,探头也可以固定在钻头后面。当钻孔向前推进时,发射器发射出来的信号被地表接受器所接收和追踪,因此可以监视方向、深度和其他参数。
成孔方式有两种:干式和湿式。干式钻具由挤压钻头、探头室和冲击锤组成,靠冲击挤压成孔,不排土。湿式钻具由射流钻头和探头室组成,以高压水射流切割土层,有时以顶驱式冲击动力头来破碎大块卵石和硬地层。两种成孔方式均以斜面钻头来控制钻孔方向。若同时给进和回转钻杆,斜面失去方向性,实现保直钻进;若只给进而不回转,作用于斜面的反力使钻头改变方向,实现造斜。钻头轨迹的监视,一般由手持式地表探测器和孔底探头来实现,地表探测器接收显示位于钻头后面探头发出的信号(深度、顶角、工具面向角等参数),供操作人员掌握孔内情况,以便随时进行调整。
2、钻头的选择依据
1)在淤泥质粘土中施工,一般采用较大的钻头,以适应变向的要求。
2)在干燥软粘土中施工,采用中等尺寸钻头一般效果最佳(土层干燥,可较快地实现方向控制)。
3)在硬粘土中,较小的钻头效果比较理想,但在施工中要保证钻头至少要比探头外筒的尺寸大12mm以上。
4)在钙质土层中,钻头向前推进十分困难,所以,较小直径的钻头效果最佳。
5)在粗粒砂层,中等尺寸的钻头使用效果最佳。在这类地层中,一般采用耐磨性能好的硬质合金钻头来克服钻头的严重磨损。另外,钻机的锚固和冲洗液质量是施工成败的关键。
6)对于砂质淤泥,中等到大尺寸钻头效果较好。
7)对于致密砂层,小尺寸锥形钻头效果最好,但要确保钻头尺寸大于探头筒的尺寸。在这种土层中,向前推进较难,可较快地实现控向。另一方面,钻机锚固是钻孔成功的关键。
8)在砾石层中施工,镶焊小尺寸硬质合金的钻头使用效果较佳。
9)对于固结的岩层,使用孔内动力钻具钻进效果最佳。
3、导向孔施工
导向孔施工步骤主要为:探头装入探头盒内;导向钻头连接到钻杆上;转动钻杆,测试探头发射是否正常;回转钻进2m左右;开始按设计轨迹施工;导向孔完成。
导向孔施工多采用手提式地表导航仪来确定钻头所在的空间位置。导向仪器由探头、地表接收器和同步显示器组成。探头放置在钻头附近的钻具内。
钻进时应特别注意纠偏过度,即偏向原来方向的反方向。为了避免这种情况的发生,钻进少量进尺后便进行测量,检验调整钻头方向。
4、扩孔施工
扩孔是将导向孔孔径扩大至所铺设的管径以上,以减小铺管时的阻力。
其他非开挖施工方法
气动夯管锤铺管法和导向转进法都属于非开挖管线工程施工技术,一般适用于管径小于900mm的管线铺设工程。除了这两种方法以外,常用的还有冲击矛法、油压夯管锤法、水平螺旋钻进法、滚压挤土法、微型隧道法等等。

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