一种穿越既有污水管渗漏区的顶管施工方法技术

本发明专利技术公开了一种穿越既有污水管渗漏区的顶管施工方法，包括以下步骤：步骤1，既有污水管调查；步骤2，既有污水管渗漏区地质条件分析；步骤3，穿越前对渗漏污水管及渗漏区场地进行预处理；步骤4，顶管机械设备选型及改造；步骤5，工前试验及材料处理；步骤6，顶管顶进施工控制。本发明专利技术提供的一种穿越既有污水管渗漏区的顶管施工方法，顶管施工顶进顺利、地面沉降小；避免顶管穿越污染区施工发生中毒、爆炸事故；保证了隧道结构的防水和耐腐蚀性能；避免了既有污染管的二次损伤和二次污染；能够有效减小施工风险，确保顶管工程穿越既有污水管泄露区施工安全。露区施工安全。露区施工安全。

【技术实现步骤摘要】
一种穿越既有污水管渗漏区的顶管施工方法


[0001]本专利技术涉及一种穿越既有污水管渗漏区的顶管施工方法，属于地下工程施工


技术介绍

[0002]随着城市的快速发展，顶管法作为地下工程非开挖技术之一，近年来广泛应用于地下管道、市政隧道、人行通道等工程的建设。而随着城市化的不断加快，顶管施工时遭遇的工况也越来越复杂，顶管工程临近或穿越污水管施工的情况非常普遍。由于污水管埋地时间长，在长期的服役过程中不可避免地会出现自然腐蚀、老化、破损现象，或因城市道路、临近市政管网或建筑工程施工造成人为破坏，这些情况都会导致污水管道发生泄露。因而，顶管工程穿越既有污水管泄露区的情况也时有发生。
[0003]既有污水管泄露区，具有以下特点：
[0004](1)周围地层土颗粒流失，导致土质松软，甚至空洞。
[0005](2)污水渗漏引起地层扰动，同时污水中的成分将会引起周围地层强度的改变。特别是污水引起地层富营养化，导致地层中有机质增加，引起强度显著下降。
[0006](3)污水中的各类阴离子、阳离子引起周围土体、地下水的腐蚀性能增加。
[0007](4)污水渗漏可能改变局部地层中的水位及水力渗流条件。
[0008](5)污水在地层中积聚导致有毒有害物质的增加，甚至产生大量有毒有害污染气体。
[0009]因此，既有污水管泄露区作为一种污染地层，其特殊的水文地质条件将会对顶管施工造成极大影响；同时顶管施工的扰动作用也可能进一步引起污水管的二次损伤、污染区的扩大，从而增大施工风险发生的可能，并将会对周围环境造成严重损害。当前国内的研究，多集中在顶管工程实施对周围地层、地面道路、地下管线及其他建构筑物的影响方面。对于顶管施工穿越既有污水管渗漏区的施工方法尚未见报道。因而如何识别顶管工程穿越既有污水管泄露区的风险，并采取相应的对策措施对顶管工程顺利穿越既有污水管泄露区十分重要。

技术实现思路

[0010]本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种穿越既有污水管渗漏区的顶管施工方法，能够识别顶管工程穿越既有污水管泄露区的风险，并采取相应的对策措施对顶管工程顺利穿越既有污水管泄露区，保证施工安全。
[0011]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0012]一种穿越既有污水管渗漏区的顶管施工方法，包括以下步骤：
[0013]步骤1，既有污水管调查；
[0014]步骤2，既有污水管渗漏区地质条件分析；
[0015]步骤3，穿越前对渗漏污水管及渗漏区场地进行预处理；
[0016]步骤4，顶管机械设备选型及改造：
[0017]步骤4.1，选用泥水平衡顶管机或土压平衡顶管机；
[0018]步骤4.2，如已采用土压平衡顶管机，则对皮带机、土车进行封闭改造；
[0019]步骤4.3，在开挖面附近、螺旋排土口或进排泥管路延伸区设置蜂窝活性炭污染气体吸附包，污染气体吸附包一侧设置固定式气体检测仪，气体检测仪内置报警器；螺旋排土口为土压平衡顶管的螺旋排土口；进排泥管路延伸区为泥水平衡顶管的进排泥管路延伸区；
[0020]步骤4.4，综合隧道断面面积、隧道内施工人数、污染气体含量、隧道长度进行隧道通风设计，建立大风量强制通风系统；大风量强制通风系统的通风量Q按式(1)、(2)、(3)计算，并取三者最大值：
[0021]Q＝p
·
v
·
A
r
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0022]Q＝p
·
q
·
k
·
m
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0023][0024]p＝1/(1
‑
0.0002L)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0025]其中，Q代表通风量，单位为m3/s；p代表漏风系数；v代表换气风速，取0.5m/s；A
r
代表隧道断面面积，单位为m2；q代表每人平均每秒钟呼吸所需新鲜空气量，取0.1m3/s；k代表风量备用系数，取1.15；m代表隧道内同时工作的最多人数；代表隧道内污染气体涌入量，单位为m3/s；k
i
代表隧道内污染气体涌入不均衡系数，不小于1.5；S
i
代表污染气体允许浓度，瓦斯取0.5％，二氧化碳取0.5％，一氧化碳取0.0024％，氧氮化合物取0.00042％；L代表隧道长度，单位为m；
[0026]步骤5，工前试验及材料处理：
[0027]步骤5.1，配制触变泥浆，克服管节与地层的摩阻力；
[0028]步骤5.2，配制置换水泥浆，以减小后期沉降；
[0029]步骤5.3，顶管管节混凝土采用防腐蚀混凝土；
[0030]步骤5.4，连接件采用无铬锌铝涂层进行防腐预处理；
[0031]步骤5.5，管节接缝防水材料选用抗腐蚀、抗老化的EPDM弹性橡胶密封条；
[0032]步骤5.6，连接件孔防水材料选用抗腐蚀、耐老化、遇水膨胀橡胶密封圈；
[0033]步骤6，顶管顶进施工控制：
[0034]步骤6.1，洞门处采用双层橡胶止水装置，加大洞口密封橡胶对管节的握裹力；
[0035]步骤6.2，顶进施工：
[0036]步骤6.2.1，后靠采用焊接钢构，后靠与顶管始发井壁间浇筑钢筋混凝土，确保后靠不发生位移，以保证顶进设备的安装、顶进精度；
[0037]步骤6.2.2，控制顶进速度为2mm/min～3mm/min，控制顶进时扭矩低于额定扭矩，确保顶管机安全、准确、匀速穿越渗漏区；
[0038]步骤6.2.3，控制各组液压千斤顶的顶力、行程、速度一致，保持顶力合力线与管道中心线相重合；顶进过程中按每顶进一环测量2～4次、纠偏2～4次，单次纠偏量不大于10mm，避免急度纠偏造成管道接口密封失效和管端碎裂，发生水土和触变泥浆的流失，引起地面沉降；
[0039]步骤6.2.4，顶管穿越污水管过程中控制压力波动范围不大于20kPa，保持顶进力与前端土体压力的平衡，减少开挖面支护压力波动，减少土体扰动；
[0040]步骤6.3，施工监测，顶管施工过程中，依据TCECS716
‑
2020加强对地表沉降、既有污水管受力、变形以及顶管轴线的监测；
[0041]步骤6.4，当顶管机刀盘进入渗漏区时，在顶管管节内向管节背部注入密封油酯形成一环截污环，封堵管节壁后水流通道，防止污水沿管节与地层间的间隙涌入工作井，密封油酯的注入压力高于地下水压力0.02MPa～0.04MPa，密封油酯的注入量取理论注入量2倍，理论注入量为V＝(S1
‑
S2)
×
A，S1为顶管刀盘开挖断面面积，S2为顶管箱涵断面面积，A为顶管管节环宽；
[0042]步骤6.5，由顶管管节内向管节背部注入触变泥浆，填充管道外围环形空隙，触变泥浆的注入压力高于地下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种穿越既有污水管渗漏区的顶管施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，既有污水管调查；步骤2，既有污水管渗漏区地质条件分析；步骤3，穿越前对渗漏污水管及渗漏区场地进行预处理；步骤4，顶管机械设备选型及改造：步骤4.1，选用泥水平衡顶管机或土压平衡顶管机；步骤4.2，如已采用土压平衡顶管机，则对皮带机、土车进行封闭改造；步骤4.3，在开挖面附近、螺旋排土口或进排泥管路延伸区设置蜂窝活性炭污染气体吸附包，污染气体吸附包一侧设置固定式气体检测仪，气体检测仪内置报警器；螺旋排土口为土压平衡顶管的螺旋排土口；进排泥管路延伸区为泥水平衡顶管的进排泥管路延伸区；步骤4.4，综合隧道断面面积、隧道内施工人数、污染气体含量、隧道长度进行隧道通风设计，建立大风量强制通风系统；大风量强制通风系统的通风量Q按式(1)、(2)、(3)计算，并取三者最大值：Q＝p
·
v
·
A
r
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(1)Q＝p
·
q
·
k
·
m
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(2)p＝1/(1
‑
0.0002L)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)其中，Q代表通风量，单位为m3/s；p代表漏风系数；v代表换气风速，取0.5m/s；A
r
代表隧道断面面积，单位为m2；q代表每人平均每秒钟呼吸所需新鲜空气量，取0.1m3/s；k代表风量备用系数，取1.15；m代表隧道内同时工作的最多人数；代表隧道内污染气体涌入量，单位为m3/s；k
i
代表隧道内污染气体涌入不均衡系数，不小于1.5；S
i
代表污染气体允许浓度，瓦斯取0.5％，二氧化碳取0.5％，一氧化碳取0.0024％，氧氮化合物取0.00042％；L代表隧道长度，单位为m；步骤5，工前试验及材料处理：步骤5.1，配制触变泥浆，克服管节与地层的摩阻力；步骤5.2，配制置换水泥浆，以减小后期沉降；步骤5.3，顶管管节混凝土采用防腐蚀混凝土；步骤5.4，连接件采用无铬锌铝涂层进行防腐预处理；步骤5.5，管节接缝防水材料选用抗腐蚀、抗老化的EPDM弹性橡胶密封条；步骤5.6，连接件孔防水材料选用抗腐蚀、耐老化、遇水膨胀橡胶密封圈；步骤6，顶管顶进施工控制：步骤6.1，洞门处采用双层橡胶止水装置，加大洞口密封橡胶对管节的握裹力；步骤6.2，顶进施工：步骤6.2.1，后靠采用焊接钢构，后靠与顶管始发井壁间浇筑钢筋混凝土，确保后靠不发生位移，以保证顶进设备的安装、顶进精度；步骤6.2.2，控制顶进速度为2mm/min～3mm/min，控制顶进时扭矩低于额定扭矩，确保顶管机安全、准确、匀速穿越渗漏区；步骤6.2.3，控制各组液压千斤顶的顶力、行程、速度一致，保持顶力合力线与管道中心
线相重合；顶进过程中按每顶进一环测量2～4次、纠偏2～4次，单次纠偏量不大于10mm，避免急度纠偏造成管道接口密封失效和管端碎裂，发生水土和触变泥浆的流失，引起地面沉降；步骤6.2.4，顶管穿越污水管过程中控制压力波动范围不大于20kPa，保持顶进力与前端土体压力的平衡，减少开挖面支护压力波动，减少土体扰动；步骤6.3，施工监测，顶管施工过程中，依据TCECS716
‑
2020加强对地表沉降、既有污水管受力、变形以及顶管轴线的监测；步骤6.4，当顶管机刀盘进入渗漏区时，在顶管管节内向管节背部注入密封油酯形成一环截污环，封堵管节壁后水流通道，防止污水沿管节与地层间的间隙涌入工作井，密封油酯的注入压力高于地下水压力0.02MPa～0.04MPa，密封油酯的注入量取理论注入量2倍，理论注入量为V＝(S1
‑
S2)
×
A，S1为顶管刀盘开挖断面面积，S2为顶管箱涵断面面积，A为顶管管节环宽；步骤6.5，由顶管管节内向管节背部注入触变泥浆，填充管道外围环形空隙，触变泥浆的注入压力高于地下水压力0.02MPa～0.04MPa，触变泥浆的注入量取理论注入量1.2倍，理论注入量为V＝(S1
‑
S2)
×
A，S1为顶管刀盘开挖断面面积，S2为顶管箱涵断面面积，A为顶管管节环宽；步骤6.6，当顶管机尾部离开渗漏区时，在顶管管节内向管节背部注入密封油酯形成一环截污环，封堵管节壁后水流通道，防止污水沿管节与地...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘毅，申政，张睿，李鹏飞，李少平，周华，闵凡路，
申请(专利权)人：河海大学中铁二十一局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：